[发明专利]一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物及其制备方法与应用。本发明以基于喹啉的稠环单元为核心，构建了具有规整结构的A‑D和A‑D‑A单元，并将其引入到聚合物中，制备的聚合物具有宽光谱范围的吸收和高的载流子迁移率。此类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物可作为活性层，应用在有机/聚合物光电探测器和有机/聚合物太阳电池等有机/聚合物电子器件中。

技术领域

本发明属于有机光电领域，具体涉及到一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物的制备方法及其在有机/聚合物电子器件，特别是在有机/聚合物光电探测器和有机/聚合物太阳电池中的应用。

背景技术

电探测器是基于光电效应，将光信号转化为电信号的元器件，在光通讯、图像感应、生物医用传感、环境监测、气象学以及军事等领域有重要应用。目前常用的光电探测器基本是基于无机半导体材料，如Si基、Ge基以及InGaAs等。

相比于无机材料，有机/聚合物材料成本低、吸收波长易于调节、可通过溶液法成膜等优点，使得有机/聚合物光电二极管的制造工艺简单、生产成本低、质量轻、易于大面积制备、可实现柔性器件，具有广泛的应用前景。Gong等利用窄带系共轭聚合物PDDTT与富勒烯衍生物PC₆₁BM共混，制备了光谱响应范围在300～1150nm的全色光探测器，该探测器在零偏压下的探测率超过10¹³cm Hz^1/2W^-1，其整体性能已经优于硅基的器件。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物。基于喹啉的稠环单元具有很强的吸电性，与给电子单元的强D-A作用可以有效调节聚合物的吸收光谱，同时基于喹啉的稠环单元具有较高的电子迁移率，

可以提高聚合物的外量子效率。规整型结构使得聚合物分子更加有序，有利于聚合物分子的堆积，可以进一步提高迁移率同时使吸收光谱红移，此外，规整型结构有利于提高聚合物的分子量及批次稳定性。

本发明的另一目的在于提供上述一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物在有机光电领域的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物，其化学结构式满足以下通式之一：

式中，x、y为各单元的摩尔分数，0<x≤1，0≤y＜1，x+y＝1；n为重复单元数，n＝2～1000范围内的整数；

π为碳原子数6～60的芳香族烃基或至少含一个杂原子的碳原子数0～60的杂环基；

Ar和Ar’分别为碳原子数6～100的芳香族烃基或碳原子数3～100的芳香族杂环基给电子单元。

进一步地，上述的一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物，其特征在于，基于喹啉的稠环单元与Ar单元具有固定的连接方式：通式中，每个Ar与两个基于喹啉的稠环单元的两个C原子位点分别连接且只连接一次；通式中，Ar只与基于喹啉的稠环单元氮邻位的碳原子连接。

进一步地，上述的一类含基于喹啉的稠环单元的规整型聚合物，其特征在于，所述的基于喹啉的稠环单元优选为以下结构或以下结构的卤代、氘代、烷基取代衍生物：

其中，R₁为碳原子数1～30的烷基、碳原子数3～30的环烷基、碳原子数为6～60芳香族烃基或碳原子数为3～60的芳香族杂环基。