[发明专利]一种n型有机半导体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种n型有机半导体材料及其制备方法与应用，所述n型有机半导体材料具有式I‑式VII所示结构，通过本发明制备方法制备得到的n型有机半导体材料具有高的电子传输性能，优良的溶解性，高度的骨架平面性，良好的结晶性以及可调控的光电性质，既可以作为太阳能电池的受体材料，又可以作为n型的场效应晶体管中的电子传输材料，在有机半导体材料领域具有巨大的应用潜力与价值。

技术领域

本发明属于半导体领域，涉及一种n型有机半导体材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，具有π-共轭结构的聚合物半导体无论在基础科学研究领域还是实际应用的工业领域都引起了极大的关注。其在多种电子元器件中都具有很大的应用潜力，如有机薄膜晶体管以及聚合物太阳能电池等方面。

近年来，大量的空穴传输材料被用于场效应晶体管器件当中，其性能也已经提升到和无机材料媲美的程度。在太阳能方面，p型材料广泛的用于给体材料的研究当中。而n型的有机半导体材料发展滞后于p型材料，通常表现出较差的电学性质。这极大的影响了有机半导体材料的实际应用，如有机补偿电路以及太阳能电池中的受体材料。目前的太阳能电池都是由给体材料与富勒烯受体材料的共混组成其活性层。然而，富勒烯材料本身的固有性质决定了其局限性。例如，结构固定难以调控其理化性质，较差的吸收光的能力以及差的光热稳定性等。这些都限制了富勒烯受体材料的实际应用前景。非富勒烯材料在近年有了很大的发展，其性能已经达到了富勒烯材料的水平，其化学结构的可调控性，决定了其更大的发展空间以及实际的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种n型有机半导体材料及其制备方法与应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种n型有机半导体材料，其具有式I所示结构：

其中R为支链烷基，π基团为π-共轭结构基团，n为5-20，例如可以是5、7、9、12、14、16、18或20。

优选地，所述R为如下基团中的任意一种：

其中，虚线表示基团的连接位置。

优选地，π基团为如下基团中的任意一种：

其中虚线代表基团的连接部位。

第二方面，本发明提供一种n型有机半导体材料，其具有式II所示结构：

其中R为支链烷基，π基团为π-共轭结构基团，n为5-20，例如5、7、9、10、11、13、15、17、19或20。

优选地，R为如下基团中的任意一种：

其中虚线代表基团的连接部位。

优选地，π基团为如下基团中的任意一种：

其中虚线代表基团的连接部位。

第三方面，本发明提供一种n型有机半导体材料，其具有式III所示结构：

其中R为支链烷基，π基团为π-共轭结构基团，n为5-20，例如可以是5、6、8、9、11、12、15、17、18、19或20。