[发明专利]芴共聚物以及由该共聚物制成的器件

说明书

本申请是与Naval Air Warfare Center#N00421-98C-1187政府合约下进行的。

本发明涉及芴共聚物，含有该共聚物的聚合物共混物以及具有一层或多层由这些共聚物得到的薄膜的电子器件(例如聚合物发光二极管)。

因为离域P-电子对的存在，共轭聚合物可呈现无机半导体的光电性能。聚(9，9-二取代-芴-2，7-二基)构成一类具有有利特性的半导体聚合物。其芳族主链具有耐化学降解和耐光化学降解性；每种芴单体的亚联苯基单元由C9原子固定成平面状构型；可选择在C9上的取代基，以改进物理和化学性能，且在邻近芴单元之间不引入扭应变，否则将破坏p-体系的离域。实际上，美国专利5708130已说明聚(9，9-二正辛基芴-2，7-二基)是蓝色发光二极管(LED)的有效发射体(Grice等，Applied Physics Letters，第73卷，1998，629-631页)并呈现高载流子迁移率，这是电子器件所需的特性(Redecker等，AppliedPhysics Letters，第73卷，1998，1565-1567页)。

需要进一步改进其光电性能的方法，以扩宽这些芴聚合物在电子器件中的应用。在该内容中，聚合物的光学性能包括其吸收和光致发光光谱，电性能包括电离电位、电子亲合势、带隙和载体传递和迁移。美国专利申请系列号08/861469(1997年5月21日递交)教导了一种通过芴共聚物改进性能的方法，其中该共聚物都含有9，9-二取代的芴和另一种共聚单体。例如，含有芴和芳胺的共聚物具有较低的(接近真空水平)电离电位和优先的空穴传递性能，而具有含氰基部分的共聚物比芴均聚物具有较高的电子亲合势和优先的电子传递性能。

许多电子应用要求活性材料同时具有空穴传递性能和电子传递性能。为了使LED的效率最大，例如聚合物应该理想地同样好地传递空穴和电子(Bradley等，Springer Series in Solid State Sciences，第107卷，Springer-Verlag Berlin Heidelberg，1992，304-309页)。美国专利申请系列号08/861469(1997年5月21日递交)含有芴部分和一种其它共聚单体的共聚物不能满足此要求，所以需要进一步改进。

本发明涉及9-取代和/或9，9-二取代的芴部分与至少两种含离域p-电子的其它共聚单体的共聚物。优选，这些共聚物的单体单元总量的至少10％选自9-取代和/或9，9-二取代的芴；更优选这些共聚物的单体单元的至少15％选自9-取代和/或9，9-二取代的芴；最优选这些共聚物的单体单元的至少20％选自9-取代和/或9，9-二取代的芴。每种共聚物以任何比例含有两种或更多种非芴共聚单体。这些共聚物的特征在于其在常用有机溶剂中的优异溶解度(大于1克/升)、形成无针孔薄膜的能力，以及其重均分子量相对于聚苯乙烯标准物为至少3000克/摩尔，优选至少10000克/摩尔，最优选至少20000克/摩尔。它们的进一步特征在于多分散性小于10，优选小于5，最优选小于3。这些共聚物在350-1000nm呈现光致发光，并在200-600nm吸收。本发明的共聚物用作电子器件中的活性组分，这些电子器件包括发光二极管、光电池、光导体和场效应晶体管。