[发明专利]一种含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料、制备方法及其应用，属于光电材料技术领域。本发明的制备方法包括：将吡咯并吡咯卤代衍生物与单体Ⅰ混合，或将吡咯并吡咯有机锡化合物与单体Ⅰ′混合，得到吡咯并吡咯类有机半导体材料；将吡咯并吡咯类有机半导体材料与氧化剂反应得到含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料。本发明的制备方法合成路线简单，易于合成。本发明制备的含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料，其电子迁移率高、分子稳定性好、吸收强度高且吸收波带窄，其吸收波长达近红外波段，可用于近红外、窄带光电探测器、有机场效应管等器件的自由基材料。

技术领域

本发明涉及光电材料技术领域，具体涉及一种含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料、制备方法及其应用。

背景技术

光探测技术可实现从紫外可见光区到红外光区精准探测，常常应用于工业生产、军事科研、光电子学等领域。随着社会发展，人们对光探测技术越来越高的要求，因此除了对扩宽可探测波段的研究外，还需重视对窄带探测的发展。窄带探测器也称作波段区分探测器，具有波长敏感特性，只能够探测特定波段的光，在生物成像和安全监控方面起着重要作用。

目前，在光探测中常使用的是Si、GaN或InGaAs的无机半导体光电材料，其响应波段较宽，且使用中还需要借助滤光器或棱镜耦合实现窄带响应，制作过程复杂繁琐，且探测结果往往存在误差。并且，无机半导体光电材料制备光探测器件工艺复杂、成本高。

目前，无机薄膜场效应管的尺寸已经接近于小型化的自然极限，若要进一步提高电路集成度需要另辟新径，并且无机薄膜场效应管的制造成本高、单晶难以制备、需要高温工艺以及衬底为硬性材料。面对这些问题，近几年随着有机聚合物的发展，有机场效应管(OFET)正受到人们越来越多的重视，与传统的无机场效应管相比，OFET具有很多不可比拟的有点：

(1)有机薄膜的成膜技术更多、更新、器件的尺寸可以做到更小(分在尺寸)，从而可以提高集成度，进而使得集成电路的操作功率减小、运算速度更快；

(2)可以通过有机分子结构进行适当地修改来改善其电性能，也可以通过掺杂来达到相同的目的，从而使OFET的性能得到提高；

(3)可实现大面积化；

(4)有机材料来源广泛易于获得；

(5)由有机材料制备的有机场效应管具有更好的柔韧性，对器件进行适当的弯曲也不会影响器件的电特性。

然而，用作有机场效应晶体管的有机半导体材料不但需要具备稳定的电化学特性，还应具有π键的共轭体系，π键重叠的轴向应该尽量与源漏电极之间的最短距离方向一致，从而有利于载流子的传输。由此一来，为了使晶体的生长和取向达到最佳的形貌，也一定程度上限制了大多数有机材料的应用，并且对于薄膜制备条件也提出更高的要求。现有技术对于用作有机场效应晶体管的有机半导体材料的制备，其工艺较为复杂，而且得到的有机半导体材料电子迁移率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料、制备方法及其应用，以解决现有窄带探测技术中无机半导体光电材料响应波段较宽，制作过程复杂繁琐，且探测结果存在误差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种含自由基的吡咯并吡咯类有机半导体材料，其分子结构如式Ⅰ所示：