[发明专利]一种含氯取代基自组装小分子及用于提高电极功函的方法

说明书

一种含氯取代基自组装小分子及用于提高电极功函的方法，含氯取代基自组装小分子，具有如下结构：其中X为可以与金属和金属氧化物表面活性位点产生化学吸附作用的基团；Y₁、Y₂、Y₃、Y₄、Y₅为氯原子。用于提高电极功函的方法是：将含氯取代基自组装小分子修饰后的金属或金属氧化物用作有机或有机无机杂化光电器件的阳极材料。本发明可以广泛用作有机或有机无机杂化光电器件阳极，提高电荷选择性，提高空穴迁移率，得到稳定高效的有机或有机无机杂化光电器件。

技术领域

本发明属于单分子自组装材料领域，涉及太阳能电池材料。

背景技术

在有机小分子材料中，有一类具有羟基亲和基团（如羟基、羧基、磷酸基、巯基等）取代的分子，可以通过脱氢作用后，与金属和金属氧化物表面的金属原子（M）形成化学键合（形成M-O、M-S键等）。在分子的上的吸电子或给电子取代基，可以通过吸引或给予金属或金属氧化物衬底表面的电子，从而达到提高或降低衬底表面功函的目的。单分子自组装层已经广泛的应用于电极材料的修饰和改性，并应用于光电器件的界面修饰。目前，在有机场效应晶体管、有机发光二极管、有机及有机无机杂化太阳能电池中，自组装小分子由于其可自发组装在电极表面，改变电极表面功函，降低电荷传输中的能垒。同时，电极表面的表面能也会被小分子修饰，从而更好的与上层有机物接触，改善浸润性。另一方面，由于这类自组装小分子材料具有很好的醇溶水溶性，且结构简单，容易获取，可定向设计分子结构，可以通过旋涂、喷涂、浸润、3D打印及卷对卷印刷等方式制备在衬底上，因此可用于制备大面积的柔性器件，提高器件稳定性和效率。

发明内容

本发明的目的是提供了一种含氯取代基自组装小分子及用于提高电极功函的方法。

本发明提出一种新的机理并应用其提高电极材料的功函，使其更好的应作于有机及有机无机杂化光电器件的阳极。基于苯环单元，且具有含氯取代基的有机小分子材料，在作用于金属和金属氧化物表面的过程中，当金属原子具有较强的路易斯酸性时，会诱使苯环上的C-Cl键打开，从而形成M-Cl键。在单位面积吸附一个Cl原子提高的功函数，要远大于吸附一个含吸电子基的有机小分子吸附后提高的功函数。同时，由于Cl原子的吸附稳定性更高，因此得到的提高的功函随时间衰减的速度更慢，更具有实际应用价值。另外，通过分子设计可以调控修饰后的衬底的表面能到合适的范围，且自组装的小分子和上层有机物之间可能存在微弱非共价键作用，从而诱导上层有机材料产生不同的微观相分离和形貌。通过使用含氯取代基的自组装小分子可以获得更稳定的高功函电极材料，与可控的表面张力，从而提高太阳能电池器件的效率和稳定性。

本发明通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种含氯取代基自组装小分子，具有如下结构：

其中X为可以与金属和金属氧化物表面活性位点产生化学吸附作用的基团，如羟基、羧基、酰氯、磷酸基、磺酸基等基团；Y₁、Y₂、Y₃、Y₄、Y₅为氯原子，与苯环直接相连，可同时多个存在。

本发明所述的一种含氯取代基自组装小分子用于提高电极功函的方法，是将含氯取代基自组装小分子修饰后的金属或金属氧化物用作有机或有机无机杂化光电器件的阳极。