[发明专利]一类氮杂并五苯类有机场效应晶体管材料的合成及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于场效应晶体管的有机半导体材料，具体地说，涉及一种π延展氮杂并五苯类有机半导体材料。

本发明还涉及上述半导体材料的制备方法。

背景技术

有机场效应晶体管(OFET)自从1986年首次出现以来，由于其在中央电器元件有机集成电路，有源矩阵显示、电子商标等方面的潜在应用得到了广泛的研究。有机场效应晶体管具有高速、低功耗、集成度高、质量轻、低成本、可溶液加工和结构可设计性强等特点。近年来，有机场效应晶体管成为最重要的有机电子元件之一，其中，红荧烯的场效应迁移率已近40cm²·V^-1·s^-1。

与并五苯相比，氮杂并五苯有更好的环境稳定性，且易于修饰，较好的溶液加工性，因此被广泛合成并应用到有机场效应晶体管中。基于氮杂并五苯结构单元的有机半导体材料是一种常用的空穴传输材料，并可以通过改变氮原子的个数、位置、价态，或者添加其他的功能基团以用作电子传输材料或双极性材料，在有机场效应晶体管中的应用非常广泛。其中，r型有机半导体材料的薄膜迁移率已高达5.2cm²·V^-1·s^-1(Adv.Mater.2016，adma.201602598)，而p型氮杂并五苯类有机半导体材料的迁移率仍较低，且文献中很少报道可溶液处理的氮杂并五苯有机场效应管材料(Org.lett.2015，17，6146-6149；Chem.Soc.Rev.2013，42，6113-6127；Org.lett.2012，14，1050-1053)。因此，设计合成步骤简单、易于修饰的具有新型大共轭氮杂并五苯骨架结构的有机场效应晶体管材料仍是需要研究的课题。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种用于场效应晶体管的大共轭氮杂并五苯有机半导体材料。

本发明的又一目的在于提供上述材料的制备方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供的氮杂并五苯有机半导体材料，其结构如式]所示：

式中：

X为无或单键或亚乙烯基或氧或硫或二(1至二40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基)取代的碳；

Ar₁、Ar₂为苯环或取代苯环或萘环，Ar₁、Ar₂相同或不同；

R代表烷基，R为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基。

当X为无或单键或亚乙烯基、Ar₁＝Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：

其中，R、R′为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基，R、R′相同或不同。

当X为O、Ar₁＝Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：

其中，R为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基，R、R′相同或不同。

当X为S、Ar₁＝Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：

其中，R为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基，R、R′相同或不同。

当X为CR₂、Ar₁＝Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：

其中，R、R′为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基，R、R′相同或不同。

当X为无或单键、Ar₁≠Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：

其中，R、R′为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基。

当X为O、Ar₁≠Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：

其中，R为1至40个碳原子的饱和或者不饱和脂肪烃基，R、R′相同或不同。

当X为S、Ar₁≠Ar₂时，通式I所述的有机场效应晶体管材料分子结构优选如下结构：