[发明专利]一类含基于喹啉的稠环单元的D-π-A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D‑π‑A型聚合物及其制备方法与应用。本发明以强吸电性的基于喹啉的稠环单元为基础，与给电子单元及桥连单元共同构建一类新型D‑π‑A型聚合物，这类聚合物具有宽光谱范围的吸收和高的载流子迁移率。基于此类含基于喹啉的稠环单元的D‑π‑A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D-π-A型聚合物及其在有机/聚合物电子器件，特别是有机/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

有机太阳能电池材料起步于上世纪90年代，是一类新型的可持续再生的低成本绿色能源材料，且易制备大面积柔性电池，有着巨大的应用潜力。有机场效应晶体管是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件，以其低成本、柔性可弯曲以及可制备大面积器件的特点而受到广泛关注。因此，在有机光电领域吸引了世界上众多的研究机构和科研团队的关注和投入，而开发新型高效稳定的材料更是有机光电领域中备受关注的焦点。

光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、容易在不同基底附着等优点，使得有机/聚合物太阳电池和有机/聚合物光电探测器等有机电子元器件的制造工艺简单、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。

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新型的D-π-A型聚合物，这类聚合物由基于喹啉的稠环单元、桥连单元和给电子单元组成。这类聚合物具有较窄的带隙和较宽的吸收光谱，且光谱容易通过结构进行调节，可用于制备高效率的有机/聚合物电子器件，特别是有机/聚合物光电探测器和有机/聚合物太阳电池。

本发明的另一目的在于提供上述含基于喹啉的稠环单元的D-π-A型聚合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含基于喹啉的稠环单元的D-π-A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D-π-A型聚合物，其化学结构式满足以下通式：

式中，x、y为各单元的摩尔分数，其中0x≤1，0≤y1，x+y＝1；n为重复单元数，n为大于1的整数；

X、Y分别为C(R₁)₂、NR₁、O、S、Se、Te、Si(R₁)₂；

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；

π为桥连单元，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；

Ar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。

进一步地，上述的D-π-A型聚合物中，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。