[发明专利]N-型醌式二噻吩场效应半导体材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于醌式二噻吩结构的通式(I)、(II)、或(III)化合物及其制备方法和作为半导体材料的应用。该类半导体材料可通过简单的化学修饰进行改性，具有良好的柔韧性，加工方式简约，器件成本降低等优势。在制备大规模集成电路，柔性显示器件和电子纸等方面具有很大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一类基于醌式二噻吩结构的高性能N-型场效应半导体材料及其制备方法和应用。

背景技术

继无机半导体材料之后，科学家发现有机材料也具有明显的半导体特性，因此对有机半导体材料的研究就延伸至有机场效应晶体管、有机太阳能电池和热电领域。经过几十年的发展，有机半导体材料被证明在这些领域具有非常大的研究价值和应用意义，而有机场效应晶体管是有机半导体材料研究中一个非常重要的方面。与传统的无机场效应晶体管相比，有机场效应晶体管利用有机半导体材料代替无机半导体材料，其突出的特点表现在：可通过简单的化学修饰进行改性，具有良好的柔韧性，加工方式简约，器件成本降低等。鉴于此诸多优点，有机半导体材料在制备大规模集成电路，柔性显示器件和电子纸等方面具有很大的潜在应用价值。

根据导电沟道中载流子传输的种类不同，有机半导体材料可以分为P-型和N-型半导体材料。然而，二者发展并不对称，P-型有机半导体材料不仅种类多，发展快，并且性能相对要高很多。相反，N-型半导体材料则由于空气不稳定性，与电极功函不匹配等因素发展缓慢，种类则相对少。因此，n型有机半导体材料的研究和发展受到普遍关心和广泛关注。

醌式寡聚噻吩是近来发展的一类颇具前景的有机半导体材料，其具有窄带隙，平面性好，跃迁偶极矩大等优点。但传统的醌式二噻吩往往存在很明显的构象异构现象，即在溶液和固态时有不同的存在形式，而且共轭面积不够大，据报导最初的醌式二噻吩性能不太好，电子迁移率只有4.1×10^-5cm²V^-1s^-1(参见Kunugi,Y,et al,“Vapour depositedfilms of quinoidal biselenophene and bithiophene derivatives as active layersof n-channel organic field-effect transistors”,J.Mater.Chem.2004,14,1367–1369)。本领域的技术人员试图通过改进结构，以进一步提高其性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一类基于醌式二噻吩的化合物。

本发明的目的之二是提供基于醌式二噻吩化合物的制备方法及其作为有机半导体材料的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种基于醌式二噻吩的化合物，其结构为如下通式(I)、(II)或(III)所示：

其中，X相同或不同，独立的选自：-O-，-S-，-Se-，-Te-；

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶相同或不同，独立的选自：氢、卤素、C_1-18烷基、C_1-18烷氧基、-(O-(CH₂)_n-O)_mH(n、m独立的为1-8的整数，优选1-6的整数)、-COO-R⁷、-CO-R⁸、芳基；