[发明专利]一种含菲并三杂环共轭聚合物及其在有机光电器件中的应用

说明书

本发明属于高分子光电材料技术领域，公开了一种含菲并三杂环共轭聚合物及其在有机光电器件中的应用。本发明含菲并三杂环共轭聚合物，具有以下结构：其中，聚合度n为小于100万的正整数；A为五元杂环；D为给电子共轭单元，R₁、R₂、R₃、R₄相同或不同的分别为烷基链。本发明的含菲并三杂环共轭聚合物主链为菲并三杂环和给电子共轭单元，菲并三杂环具有很强的刚性的平面结构和缺电子性，可以作为一个优异的缺电子单元用于有机半导体材料，其具有很好的π‑π堆积效应和平面性，极其有利于电荷的传输，作为高迁移率材料应用于有机光电器件，展现出了优异的性能。本发明还提供上述含菲并三杂环共轭聚合物在有机光电器件中的应用。

技术领域

本发明属于高分子光电材料技术领域，特别涉及一种含菲并三杂环共轭聚合物及其在有机光电器件中的应用。

背景技术

随着全球对于能源需求的逐年增加，石油、煤炭等传统能源的日益枯竭，以及对保护地球生态环境的需要，全世界越来越多的科学家将研究集中在氢气、太阳能等取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。

已经成熟的无机硅、砷化镓、磷化铟等基于无机材料的光伏器件已经在市场上占有主导地位，然而由于其对于材料纯度的要求高，加工过程中会产生高能耗及污染等问题，且其价格非常昂贵，因此在追求低成本和绿色环保的今天，其大规模应用受到了限制。

有机光电器件作为一种新型薄膜光伏电池技术，具有全固态、光伏材料性质可调范围宽、可实现半透明、柔性电池、具有大面积低成本制备潜力等突出优点。有机材料的光伏性能可调范围宽，可利用化学手段对材料的能级、载流子迁移率以及吸收等性能进行有效的调控。有机/聚合物光伏器件可采用打印、印刷等方法进行加工，可借鉴传统塑料的加工工艺，通过卷对卷滚动加工流程制造大面积、柔性的薄膜光伏器件，该生产工艺能够有效降低光伏电池的制造成本。有机光电器件几乎不受环境和场地限制，在许多场合可将光能转换为电能，同时与无机半导体光伏器件有非常强的互补性，无疑具有巨大的商业开发价值和市场竞争力。因此有机光电器件的研究引起了广泛关注，以有机光电器件为核心的科学研究已经成为一个世界范围内竞争激烈的材料科学前沿研究领域。

在众多光电材料中，含苯并杂环基团和萘并二杂环的光电材料在有机电致发光、有机太阳电池、化学和生物传感器以及有机场效应晶体管等材料中已经得到了广泛的应用。与苯并杂环、萘并二杂环相比，菲并三杂环具有三个苯并杂环相连的结构，因此它具有苯并杂环和萘并二杂环基本优点的同时，还具有更大的刚性平面、更强的缺电子性。本发明设计合成了一系列菲并三杂环共轭聚合物，并将其用于有机光电器件中，展现出了良好的载流子迁移率与器件效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含菲并三杂环共轭聚合物。

本发明的另一目的在于提供上述含菲并三杂环共轭聚合物在有机光电器件中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种含菲并三杂环共轭聚合物，具有以下结构：

其中，聚合度n为小于100万的正整数；A为五元杂环；D为给电子共轭单元，R₁、R₂、R₃、R₄相同或不同的分别为烷基链。

进一步地，R₁、R₂、R₃、R₄相同或不同的分别为C1～40的直链、支链或者环状烷基链。

所述C1～40的直链、支链或者环状烷基链中的一个或一个以上碳原子可被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、甲基、乙基、甲氧基、硝基取代。