[发明专利]一种小分子半导体及包含其的半导体组合物和电子设备

说明书

背景技术

印刷有机电子设备(POE，printed organic electronics)的制作受到广泛关注，因为这种设备具有超低成本，可溶液处理，且具有机械耐久性和结构柔韧性。POE之一，印刷薄膜晶体管(TFT)，近年来受到较多关注，其有望成为硅技术的低成本替代技术而用于例如有源矩阵液晶显示器(LCD，active-matrix liquid crystal display)、有机发光二极管、电子纸、射频识别标签(RFID)、光伏电池(photovoltaics)等应用中。

TFT通常包括一个支撑基板、三个导电电极(栅电极、源电极和漏电极)、一个通道半导体层和一个用于使栅电极与半导体层分隔的电绝缘栅介电层。需要改进已知TFT的性能。性能可通过至少两种性质来评价：迁移率和开/关比(on/off ratio)。迁移率以cm²/V·sec为单位进行测定；高迁移率是有利的。开/关比是指TFT在关闭状态时漏过的电流量与TFT在打开状态时通过的电流之比。一般地，更希望得到较高的开关比。

有机薄膜晶体管(OTFT)可用于诸如射频识别(RFID)标签和显示器(如告示牌显示器、阅读器和液晶显示器)的背板开关电路等应用中，其中高开关速度和/或高密度并非必不可少的。它们还具有诱人的机械性能，如可被物理压缩、轻质和柔性。

OTFT的半导体层可以使用低成本的溶液基构图和沉积技术来制作，所述技术如旋涂、溶液流延、浸涂、模板/丝网印刷、柔性版印刷、凹版印刷、胶版印刷、喷墨印刷和微接触印刷等。为了能够在制作薄膜晶体管电路时使用这些溶液基方法，就需要可溶液处理的材料。然而，通过溶液处理形成的有机或聚合物半导体通常存在溶解度有限、空气敏感性、特别是低的场效应迁移率的问题。该较差的性能可能是由于小分子成膜性较差的性质所致。

尽管在用于光伏设备的半导体聚合物和相关材料的开发方面有进展，但对于材料和材料处理而言仍需要(1)提高这些设备的性能，(2)维持在无毒溶剂中的良好的溶解性，以及(3)具有良好的环境稳定性。本申请寻求满足该需要并提供更多相关优势。

发明内容

本申请因而与现有半导体相比具有优势，并公开了式(I)的小分子半导体：

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自氢原子、被取代的或未取代的烷基、被取代的或未取代的烯基、被取代的或未取代的炔基(ethynyl)、被取代的或未取代的芳基、被取代的或未取代的杂芳基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、氰基和卤素原子，其中n为1或2，并且其中X独立地为S或

在实施方案中，本文中所描述的是这样一种半导体组合物，它包括：一种聚合物粘合剂；和一种式(I)的小分子半导体：

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自氢原子、被取代的或未取代的烷基、被取代的或未取代的烯基、被取代的或未取代的炔基、被取代的或未取代的芳基、被取代的或未取代的杂芳基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、氰基和卤素原子，其中n为1或2，并且其中X独立地为S或

在实施方案中，本文中所描述的是包含半导体层的电子设备，该半导体层包括：式(I)的小分子半导体：

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自氢原子、被取代的或未取代的烷基、被取代的或未取代的烯基、被取代的或未取代的炔基、被取代的或未取代的芳基、被取代的或未取代的杂芳基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、氰基和卤素原子，其中n为1或2，并且其中X独立地为S或

本发明提供如下实施方案：

1.式(I)的小分子半导体：

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自氢原子、被取代的或未取代的烷基、被取代的或未取代的烯基、被取代的或未取代的炔基、被取代的或未取代的芳基、被取代的或未取代的杂芳基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、氰基和卤素原子，

其中n为1或2，并且

其中X独立地为S或