[发明专利]EDOT官能化的共轭聚合物和包含其的光电探测器

说明书

本发明提供了包含作为侧链的3,4‑乙撑二氧噻吩环的给体‑受体共轭聚合物以及包含其的光电检测器器件。

技术领域

本发明一般涉及有机半导体材料领域，特别地涉及含有作为侧链的3,4-乙撑二氧噻吩(3-4-ethylenedioxythiophene：EDOT)的给体-受体型共轭聚合物，和含有其的光电探测器。

背景技术

作为一类可将所检测到的光转换成电信号的半导体器件，光电探测器对于各种各样的应用具有重大的意义，如图像传感、数据通信、远程控制等。目前，商业上可以获得的用于光电探测器的活性材料主要是基于无机半导体材料，如氧化锌、硅、GaAs和PbS。这些材料的探测率通常大于10¹²Jones，但其价格较昂贵以及对工作环境要求相对苛刻(例如，GaAs探测器需要在非常低的温度下工作)。此外，这些无机材料是脆弱的、非可折叠的并且延展性低，这限制了其在新型高需求领域的应用。因此，这种商业材料具有在低成本、温和工作条件和新特性(诸如柔性和半透明性)方面的优点的替代材料是被期望并且需要的。

共轭聚合物作为一类新型半导体材料，由于其具有成本低、加工简单、柔性和半透明性的优势，引起了学术界和工业界的广泛关注。已经证明了聚合物光电探测器中的高外量子效率、快速的响应以及近红外(NIR)范围(1450nm)的检测。此外，聚合物光电探测器适用于大面积检测，并且可以在室温下工作，还适用于柔性衬底，这些给传感或检测技术提供了新的机会。与聚合物太阳能电池相似，采用本体异质结结构构建聚合物光电检测器，其中共轭聚合物作为电子给体，而富勒烯衍生物作为电子受体。这样的结构有利于光子吸收和电荷分离，获得高的外量子效率。然而，这种结构通常会导致在负偏压下相对高的暗电流密度，以及在正向/反向偏压下低的整流比，难以从紫外(UV)到近红外(NIR)的宽光谱范围内实现高的探测率。开发具有高探测率的新型聚合物光电探测器有很多种方法，包括界面工程、活性层形貌的控制以及改进结构，然而所报道的工作几乎没有与分子结构设计相关的。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种具有重复的给体-受体单元的、高探测率有机共轭聚合物，其包含作为侧链的EDOT。

本发明的另外一个目的是提供一种通过将3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)作为侧链接入主链来提高给体-受体聚合物的探测率的方法。

本发明的另一个目的是提供一种光电探测器器件，其包含含有有机共轭聚合物的光活性层。

技术方案

根据本发明的实施方案，提供了一种给体-受体型共轭聚合物，其包含作为侧链连接到聚合物的主链上的式(I)的3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)，

其中R₁选自由C1-C20烷基、C1-C20烷氧基和C1-C20烷基硫醇基团组成的组。

根据优选的实施方案，R₁选自由CH₃、C₂H₅、C₄H₉、C₆H₁₃、C₈H₁₇、C₁₂H₂₅、2-乙基己基、2-丁基辛基、2-己基癸基和2-辛基十二烷基组成的组。

根据本发明的另一实施方案，提供了一种光活性层，其包含与富勒烯衍生物共混的共轭聚合物，其中共轭聚合物在侧链中具有上述式(I)的EDOT功能单元。

具体地，根据实施方案的富勒烯衍生物选自由PC₆₁BM和PC₇₁BM组成的组。