[发明专利]一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料及其制备方法和应用。缺电子氮杂芴类有机异质结材料包括两种活性组分：缺电子氮杂芴类衍生物n和富电子共轭芳烃类化合物p。本申请的缺电子氮杂芴类有机异质结材料具有优良的载流子传输性能，开关比高，导电性好，量子效率高、光电转换效率高，且在空气中性质稳定，可用蒸镀法、溶液法制备高性能的有机电子薄膜器件，成本低廉且工艺简单。

技术领域

本发明属于有机化学领域，特别涉及一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料及其制备方法和应用。

背景技术

缺电子氮杂芴类有机异质结材料有较好的环境稳定性，原料易得，组分可调，工艺简单，特殊的电荷传输或分离、电致发光或光电转换性质，具有较好的溶液加工性或真空蒸镀的特点。因此，基于缺电子氮杂芴类有机异质结材料是一种有效的电子或者空穴传输材料，并可以通过改变组分的摩尔当量、基团种类和数量、位点或添加其他的功能基团以用作电荷传输性质或电致发光或光电转换性质的有机半导体材料，在有机电子器件包括有机场效应晶体管、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机光导鼓中具有广泛的应用前景。

但是目前，有机异质结材料的迁移率仍较低，鲜有缺电子氮杂芴类有机异质结材料的报道，阻碍了其在有机场效应晶体管、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机光导鼓等方向和领域的深入研究与应用。因此，设计、制备原料来源广泛、步骤简单、成本低、迁移率高、工艺简单的新型缺电子氮杂芴类有机异质结材料仍是有应用价值的创新课题。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的缺陷，提供一种用于有机薄膜场效应晶体管或有机单晶场效应晶体管或有机电致发光器件或有机太阳能电池或钙钛矿太阳能电池或有机光导鼓的缺电子氮杂芴类有机异质结材料。并提供上述材料的制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料，所述材料包括两种活性组分：缺电子氮杂芴类衍生物n和富电子共轭芳烃类化合物p，结构如通式I所示：

其中，Ar为含有一个以上芳环结构的共轭小分子，或其寡聚物或聚合物；R1为氧、硫、硒、二氰基取代的碳，或1～100个碳原子的饱和或者不饱和烃基取代的氮；R2、R3、R4、R5为氢、1～100个碳原子的饱和或不饱和烃基、氟、氯、溴、碘，R2、R3、R4、R5相同或不同。

进一步的，Ar分子量为66～100万。

进一步的，共轭小分子不含有杂原子，或单独/同时含有一个以上的氧、硫、氮、磷、砷、硅、氟、氯、溴、碘原子。

进一步的，两种活性组分m/z的摩尔比为0.000001～100000.

一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料的制备方法，包括以下步骤：将缺电子受体氮杂芴类衍生物与富电子给体衍生物固体或溶液按照比例混合，混合固体研磨、混合溶液静置或制模后得到单晶态、粉末态或薄膜态的有机异质结材料。

进一步的，缺电子受体氮杂芴类衍生物的溶液，溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二溴甲烷、三溴甲烷、二氯乙烷、氯苯或邻二氯苯、间二氯苯、甲苯或二甲苯、三甲苯、溴苯、二溴苯中的一种或两种以上混合溶剂。

进一步的，富电子给体衍生物的溶液，溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二溴甲烷、三溴甲烷、二氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、溴苯、二溴苯中的一种或两种以上混合溶剂。

进一步的，制备的反应条件为：大气氛围或惰性气体保护下，温度0～300℃，压力1～100个大气压。

一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料在场效应晶体管方面的应用。

一种缺电子氮杂芴类有机异质结材料在太阳能电池器件方面的应用。