[发明专利]一种半导体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种半导体材料及其制备方法与应用，其中，所述半导体材料的分子结构通式为或中的一种，其中，所述Ar1和Ar2均为烷基或芳基；所述Ar3和Ar4均为芳基。本发明结合噻吩衍生物具有较高的载流子迁移率以及呋喃衍生物具有较高荧光性能的特点，设计了一种同时含有噻吩官能团和呋喃官能团的半导体材料，有效解决了现有有机半导体材料不能同时具有高载流子迁移率与高荧光效率的问题。

技术领域

本发明涉及有机半导体材料领域，尤其涉及一种半导体材料及其制备方法与应用。

背景技术

有机薄膜晶体管(OTFTs)具有低生产成本和可大面积制造等优势，在柔性器件、智能卡及电子纸等领域将会有广泛的应用。因此，应用于OTFT 的有机小分子半导体材料的研究引起了科研工作者的关注。然而，具有高迁移率、空气稳定性及可溶液加工等特征的有机半导体材料仍是这一领域的挑战。[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩(BTBT)作为一个经典的半导体母核，因其优异的器件性能而引起了科研工作者广泛的兴趣。

呋喃衍生物因其独特的性质而在发光领域具有潜在的应用前景，呋喃是最简单的杂环芳香化合物之一，与噻吩具有十分相似的化学结构和电子性质。然而，噻吩含有相对重的硫原子，由于重原子产生旋轨偶合作用发生内转换，所以导致荧光淬灭。而呋喃半导体则不存在旋轨偶合作用导致荧光淬灭的问题，相比于噻吩半导体，具有更加出色的荧光性质，因此可以用来制备有机半导体发光器件。

噻吩衍生物具有较强的载流子迁移率特点，而呋喃衍生物和具有较强的荧光性能，两者因其各自的结构不同而具有不同的特性。然而，现有技术缺少一种同时具有高载流子迁移率以及高荧光性能的半导体材料。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种半导体材料及其制备方法与应用，旨在解决现有有机半导体材料的高载流子迁移率与高荧光效率不可兼得的问题。

本发明的技术方案如下：

一种半导体材料，其中，所述半导体材料的分子结构通式为中的一种，其中，所述Ar1和Ar2均为烷基或芳基；所述Ar3和Ar4均为芳基。

所述的半导体材料，其中，所述Ar1,Ar2,Ar3和Ar4独立地选自中的一种，其中，所述R₁、R₂、R₃、R₄、 R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅独立地选自吸电子基团、烷基链或烷氧基链中的一种。

所述的半导体材料，其中，所述吸电子基团为CN，NO₂或F中的一种。

所述的半导体材料，其中，所述半导体材料的分子结构式包括：

一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：

将苯并噻吩与N-溴代丁二酰亚胺混合，反应生成3-溴苯并噻吩；

将所述3-溴苯并噻吩与双氧水混合，反应生成苯并噻吩氧化物；

将所述苯并噻吩氧化物与苯酚混合，反应生成分子结构式为的第一中间体；

将所述第一中间体与二异丁基氢化铝混合，反应生成分子结构式为的第二中间体；

将所述第二中间体溶解在冰乙酸中并加入N-溴代丁二酰亚胺，混合反应生成分子结构式为的第三中间体；