[发明专利]可熔融加工型聚合物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种可熔融加工型聚合物材料及其制备方法和应用。所述可熔融加工型聚合物材料的结构通式如下：其中，D为噻吩‑烷基‑噻吩、硒吩‑烷基‑硒吩或并噻吩‑烷基‑并噻吩中的任意一种；A为二吡啶基吡咯并吡咯二酮单元；n代表聚合物的重复单元个数。本发明提供了一类新型可熔融加工型聚合物材料，聚合物材料PDBPyTPT具有较低的熔点，采用熔融加工法可构建有机自旋阀器件，该器件表现出高达13％的自旋阀效应，在有机自旋电子学领域展现潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及自旋技术领域，尤其涉及一种可熔融加工型聚合物材料及其制备方法和应用。

背景技术

自上世纪80年代末自旋电子学诞生以来，人们逐渐认识到利用电子的自旋属性，将有可能获得操控更方便、功能更强大、处理速度更快、能耗更低的新一代微电子器件，从而实现信息时代的飞跃发展。传统自旋电子学材料往往具有较强的自旋-轨道耦合作用，电子的自旋弛豫时间短(纳秒量级)，严重限制了其在自旋电子器件方面的应用。有机半导体材料主要由原子序数较低的轻元素(H、C、N、O等)构成，其自旋-轨道耦合作用弱，电子的自旋弛豫时间很长(秒量级)，在实现高效自旋输运和室温自旋操控方面蕴藏着巨大潜力。目前，开发高效的自旋输运材料已经成为有机自旋电子学持续发展的关键所在，也是进一步实现电子自旋操控，构建自旋信息运算处理型电子器件的必备前提。

在有机自旋电子器件的制备方面，利用现在普遍采用的热蒸发成膜法，虽然能够制备出较为纯净的活性层薄膜且不易引入外来的自旋散射中心，但该方法却不适用于目前主流的溶液法加工的有机半导体材料。而溶液旋涂法制备的有机薄膜通常存在残留溶剂和溶剂挥发导致的空位，这些缺陷往往会形成自旋散射中心削弱材料的自旋输运能力。

鉴于此，特提出本发明内容。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的之一是提供一种可熔融加工型聚合物材料。本发明的聚合物材料熔点低，并首次以熔融加工的工艺应用于自旋电子学中，在熔融加工成膜过程中可以减少溶液法成膜带来的缺陷，削弱自旋散射。而且，熔融加工过程使得聚合物分子运动加剧，可优化有机层的聚集态结构，对实现高效、长距离的自旋输运具有重要的科学意义。

本发明的另一目的是提供所述可熔融加工型聚合物材料的制备方法。

本发明的再一目的是提供所述可熔融加工型聚合物材料的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种可熔融加工型聚合物材料，所述聚合物材料的结构通式如下：

其中，其中，D为噻吩-烷基-噻吩、硒吩-烷基-硒吩或并噻吩-烷基-并噻吩中的任意一种；

A为二吡啶基吡咯并吡咯二酮单元；

n代表聚合物的重复单元个数。

其中，D选自下述单元中的任意一种:

A为:

其中，n₁代表D单元中连接两个芳香基团的烷基链中碳原子的数目，n₁选自2至15的整数；

R为取代或未取代的碳原子数目30以下的直链或支链的烷基。

进一步地，n₁选自3至6的整数；R为碳原子数目8至20的支链烷基。

本发明所述可熔融加工型聚合物材料的制备方法，包括步骤：

(1)在惰性气体保护以条件下，噻吩、硒酚或并噻吩中的一种在第一有机溶剂中，在正丁基锂作用下与二溴代烷烃反应；