[发明专利]异靛青-双键-异靛青类聚合物及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种异靛青‑双键‑异靛青类聚合物的合成方法及其应用，其结构通式I(IVI和F₄IVI)所示，其中R指代C₁～C₆₀的直链或支链烷基。本发明还提供了结构通式I所示高分子聚合物的制备方法。原料是已经商业化的产品或有文献报道的产品，合成的路线比较简单，而且产率也比较高。以本发明的异靛青‑双键‑异靛青类聚合物为有机半导体层制备的有机场效应晶体管的空穴迁移率最高为1.03cm²V^‑1s^‑1，电子迁移率最高为1.82cm²V^‑1s^‑1，在有机场效应晶体管器件中有着良好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种异靛青-双键-异靛青类聚合物及其合成方法与应用。

背景技术

场效应晶体管(field-effect transistors)是通过电场来调控半导体材料导电能力的有源器件，被用来放大和转换电信号。与无机场效应晶体管相比，有机场效应晶体管与之最大的区别就是用有机半导体材料取代了无机半导体材料。有机半导体材料有四大优势：一是有机分子可以通过简单的化学修饰进行改性；二是有机半导体材料具有良好的柔性和韧性；三是可以通过溶液法制备器件；四是有降低成本的潜力。

在有机场效应晶体管中，按照导电沟道中载流子种类，有机半导体材料可以分为p型，n型和双极性材料，其载流子分别为空穴，电子，空穴和电子。按照材料的分子量来分，可以分为小分子和聚合物材料。聚合物因为其较高的黏性和良好的成膜性被认为是半导体溶液处理方法的一种良好材料，是最具有潜力实现大面积柔性器件的材料。目前的研究表明，有三类聚合物体系表现出很好的OFETs性能，分别是吡咯并吡咯二酮(Diketopyrrolopyrrole，DPP)，萘酰亚胺(Naphthalenedicarboximide，NDI)和异靛青(Isoindigo，IID)。由于IID吸电子能力不强，其聚合物的LUMO能级比较高，不利于电子注入和传输，因此该类聚合物一般是p型材料。而双极性材料在有机电路如振荡器中有重要应用价值，因此设计新型的IID双极性材料迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种异靛青-双键-异靛青类聚合物的制备方法及其应用。

本发明提供的异靛青-双键-异靛青类聚合物，其结构通式如式Ⅰ所示：

所述式I中，X为H或者F；R为碳原子总数为1-60的直链或支链烷基；Ar为芳香族基团；n为自然数。

当X为H时，式I简写为IVI；当X为F时，式I简写为F₄IVI。

所述式I(IVI和F₄IVI)中，R为碳原子总数为1-60的直链或支链烷基。优选地，可为碳原子总数为1-30、10-30或20-30的直链或支链烷基。更优选地，可为4-癸基十四烷基，也即-(CH₂)₃-CH(C₁₀H₂₁)C₁₀H₂₅。

所述式I中Ar基团从下面的基团中选取任意一种：

所述Ar基团中，都表示取代位。

所述Ar基团中，n为10-150，优选地，n为15或20。

所述式I(IVI和F₄IVI)所示聚合物，当X代指H,R代指Ar代指即为聚合物PIVI-BT和PF₄IVI-BT；PIVI-BT用式XXVIII表示，PF₄IVI-BT用式XXIX表示；