[发明专利]非对称二苯并二噻吩并噻吩化合物

说明书

技术领域

本公开涉及可提供高的电性能、可溶、并且是空气稳定的半导体化合物。这种化合物可用于薄膜晶体管(TFT)和/或其他包括半导体层的电子器件。本文还公开了制备这种化合物和使用它们的方法。

背景技术

TFT通常由衬底上的以下物质组成：导电栅电极、源电极和漏电极、分隔所述栅电极与源电极和漏电极的电绝缘栅介电层和与所述栅介电层接触并桥接源电极和漏电极的半导体层。其性能可由整个晶体管的场效应迁移率(也称为载流子迁移率)和通电/断电比来确定。希望得到高迁移率和高通电/断电比。

有机薄膜晶体管(OTFT)可用于一些应用，例如射频识别(RFID)标签和显示器(例如标识牌、阅读器和液晶显示器)的底板切换电路，其中高切换速度和/或高密度不是必要的。其还具有吸引人的机械性能，例如外形小巧、轻质和柔性。

有机薄膜晶体管可以通过使用低成本的基于溶液的图案化和沉积技术制作，例如旋涂法、溶液浇铸法、浸涂法、刻版/丝网印刷法、苯胺印刷法、凹版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法、微接触印刷法等。为了能够在制作薄膜晶体管电路时使用这些基于溶液的方法，需要可溶液加工的材料。然而，通过溶液加工形成的有机或聚合物半导体具有溶解度有限、空气敏感性、尤其是低的场效应迁移率的倾向。希望开发能克服这些挑战的新的化合物。

发明内容

在多个实施方案中公开了可用于电子器件的半导体化合物。这些化合物为非对称或不对称的二苯并二噻吩并噻吩或二萘并二噻吩并噻吩。

在一些实施方案中公开了一种具有式(I)结构的半导体化合物：

其中R₁和R₂各自独立地选自烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷氧基、烷硫基、氰基(CN)和卤素；m为R₁侧链的数目并且为0至6的整数；n为R₂侧链的数目并且为0至6的整数；并且p和q独立地为0或1。

在更具体的实施方案中，所述半导体化合物可以具有式(II)结构：

其中R₁和R₂各自独立地选自烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷氧基、烷硫基、氰基(CN)和卤素；m为R₁侧链的数目并且为0至4的整数；n为R₂侧链的数目并且为0至4的整数；当p和q均为0时获得式(II)结构。该化合物也可以称作二苯并[d，d’]二噻吩并[2，3-b：2’，3’-b’]噻吩。

在某些实施方案中，R₁和R₂相同。在其他实施方案中，R₁和R₂独立地为烷基。

在另外的实施方案中，m和n相同。具体而言，m和n可以均为1。

所述半导体化合物可以具有式(III)结构：

其中R₃和R₄独立地选自烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷氧基、烷硫基、氰基(CN)和卤素。

在具体的实施方案中，R₃和R₄相同并且选自烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、杂芳基和取代杂芳基。

在一些实施方案中还公开了一种半导体组合物，其包括聚合物粘合剂，和式(I)的半导体化合物：

其中R₁和R₂各自独立地选自烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷氧基、烷硫基、氰基(CN)和卤素；m为R₁侧链的数目并且为0至6的整数；n为R₂侧链的数目并且为0至6的整数；并且p和q独立地为0或1。

所述聚合物粘合剂可以为基于苯乙烯的聚合物，或为基于芳胺的聚合物，或为选自本文进一步讨论的聚合物的聚合物粘合剂。

半导体化合物与聚合物粘合剂的重量比可为5∶1至约2∶3。

还公开了一种包括半导体层的电子器件，该半导体层包括式(I)的半导体化合物：