[发明专利]一种有机半导体共轭聚合物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种有机半导体共轭聚合物及其合成方法，具体是一类基于（噻吩基）吡咯并吡咯‑二酮‑异靛蓝‑（噻吩基）吡咯并吡咯‑二酮和双（2‑三甲基锡基）并噻吩的有机半导体共轭聚合物及其制备方法。本发明涉及合成的新型有机半导体共轭聚合物具有宽的吸收峰，覆盖可见光并且延伸至近红外区域，同时具有低的LUMO能级，可作为光伏材料应用于有机光伏领域，及作为给体‑受体（D‑A）共轭聚合物材料应用于有机薄膜场效应晶体管领域。同时，引入烷基侧链作为助溶基团。本发明所制得的有机共轭半导体聚合物溶液加工性好，在有机光伏及有机薄膜场效应晶体管领域有一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机共轭聚合物领域，具体是一种有机半导体共轭聚合物及其合成方法。

背景技术

有机半导体共轭聚合物由于具有成本低廉、柔韧好性和可大规模溶液加工等优点，因此在有机薄膜场效应晶体管领域中有着广泛的应用前景。目前，共轭聚合物中研究最多的是给体-受体(D-A)共轭聚合物，这是由于在D-A共轭聚合物中给体和受体分别具有给电子和吸电子的推拉相互作用，增强了分子内和分子间的作用力，极大的提高了体系内电荷的有效传输。目前高效吸电子受体的缺乏制约着相关D-A共轭聚合物器件的性能表现。主要原因在于D-A共轭聚合物最低未占轨道(LUMO)能级水平不够低(低于-4.0eV)，不利于电子的注入和电荷的稳定传输。根据之前的文献报道，在共轭聚合物中引入强吸电子取代基能有效的降低聚合物的LUMO能级，从而能在共轭聚合物中实现高效的电子传输。因此，如果在D-A共轭聚合物中将一个吸电子单元A换成三个吸电子单元A₁、A₂和A₃，并且将三个吸电子单元通过π单元(这里指噻吩环)连接形成A₁-π-A₂-π-A₁的大共轭受体，之后再与给电子基团聚合(这里主要指噻吩类)能有效降低聚合物的LOMO能级，极大的增加电子的有效传输。

二吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮(DPP)单元含有两个内酰胺基团使得整个DPP单元高度的缺电子，因此使其具有高的电子亲和势。噻吩取代的DPP单晶结构证实：DPP核上羰基氧原子与邻位噻吩上的氢原子之间存在一种类似于氢键的弱相互作用,使得噻吩取代DPP具有良好的共平面性,为分子骨架堆积提供了强的驱动力。异靛蓝(IID)为古老的染料靛蓝的同分异构体，以其强的吸电子能力，合成简单以及良好的化学可调性等特点，被广泛地应用于有机半导体聚合物材料中。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机半导体共轭聚合物及其合成方法，在有机薄膜晶体管及其他有机光电器件中有一定的应用。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种有机半导体共轭聚合物，其特征在于：该有机半导体共轭聚合物是基于(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮-异靛蓝-(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮和双(2-三甲基锡基)并噻吩的半导体共轭聚合物，其结构式为：

其中，R₁为C₈-C₂₄烷烃链，R₂为C₈-C₂₀烷烃链，A₂为异靛蓝类吸电子基团，D为噻吩类给电子基团，n≥1。

一种有机半导体共轭聚合物的合成方法，其特征在于：以(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮-异靛蓝-(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮双溴、双(2-三甲基锡基)并噻吩单体为原料，以三(二亚苄基丙酮)二钯为催化剂，以三苯基膦为配体，以氯苯为溶剂的体系下，采用Stille偶联反应得到所述的有机半导体共轭聚合物。

所述的一种有机半导体共轭聚合物的合成方法，其特征在于：所述的偶联反应温度为120-130℃。

所述的一种有机半导体共轭聚合物的合成方法，其特征在于：所述的偶联反应时间为10-12小时。