[发明专利]一类含硼氮基团的吡啶并二唑衍生物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类含硼氮基团的吡啶并二唑衍生物及其制备方法与应用。所述的吡啶并二唑衍生物单元化学稳定性及化学修饰性强，可以方便地通过二唑中的杂原子调整带隙和能级；其吡啶单元的氮原子为sp2杂化，吸电较性好，并且可以与含有硼原子的基团形成配位键，有利窄带隙聚合物的实现；通过调整吡啶单元的朝向，还可以实现聚合物的规整异构，从而调节聚合物半导体的光学和电学特性。

技术领域

本发明属于有机光电技术领域，具体涉及一类含硼氮基团的吡啶并二唑衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

随着智能设备的不断普及，高性能低成本的红外光电传感器需求日益增加。其中具有近红外-短波红外波段(NIR-SWIR，700-1700纳米)选择性的光电探测器和图像阵列在便携式电子产品，汽车/住宅，自动化，人机交互和人工智能方面具有广泛的应用前景。

目前市面上的商用红外图像阵列都是基于晶体硅片制成的。由于半导体硅的固有能隙，这种硅基红外传感器只能用于880-950nm范围(即通称的近红外NIR波段，定义为700-1000纳米范围)。这个波长还是比较接近眼睛的感知范围，因此发射源的照度必须很好地控制以符合人眼安全要求。在SWIR波段内目前主要有两种类型的传感器可以工作：(1)基于锗晶体的传感器，以及(2)基于InGaAs晶体的传感器。前者在室温下由于暗电流本身较高，因此背景噪声高，无法有效工作。后者太昂贵，不适用于一般商业应用，此外还需要外加一个耗电量较大的热电冷却器，才能在低光照条件下运行。故无法用于电池驱动的便携电子产品。目前，室温工作的小型SWIR选择性成像系统还不成熟。

相比于无机半导体材料，有机半导体由于具有带隙可调、柔性可弯曲及高光电转化效率等特征，是用于光电传感器的热门候选之一。有机半导体由于其迁移率适中，具有抑制暗电流的天然优势；更重要的是，可溶液加工的有机/聚合物半导体材料可以作为电子“墨水”，与喷墨打印技术相结合可以低成本的实现像素器件的阵列化和成像系统的集成。因此，非常有必要发展高效的窄带隙有机半导体材料。

本发明所涉及到的含硼氮基团的吡啶并二唑衍生物及其制备方法与应用，因为具有较好的能级结构，加工特性，有利于实现有机光探测器工作在可见光和近红外的需求，所以在有机光探测器领域有巨大的发展潜力和前景。

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含硼氮单元的吡啶并二唑衍生物。吡啶杂环具有较强的吸电性，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，同时硼氮配位单元也具有较强的吸电性能和化学修饰性。

本发明的另一目的在于提供上述一类含硼氮单元的吡啶并二唑衍生物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一类含硼氮单元的吡啶并二唑衍生物在有机半导体领域的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一类基于含硼杂环并吡啶并二唑衍生物的化合物，具有如下化学结构式：

其中以下适用于所出现的符号：

n为L基团上连接的含硼杂环并吡啶并二唑衍生物基团的数量，n＝1～6；

X为二唑单元中的杂原子，每次出现时相同或者不同地选自O,S,Se,Te原子或NR¹基团；