[发明专利]一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物及其制备方法与应用。本发明以具有规整结构的A‑D单体单元为核心，利用其规整自聚的特性，制备的嵌段聚合物具有宽光谱范围的吸收和高的载流子迁移率。基于此类含吡啶杂环单元的嵌段可作为活性层，能应用在有机/聚合物半导体器件中。吡啶杂环具有较强的吸电性，与给电子单元的强D‑A作用可以有效调节聚合物的吸收光谱，同时吡啶杂环单元具有较高的电子迁移率。该类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物的链段中具有规整型结构使得聚合物分子更加有序，有利于聚合物分子的堆积。同时，链段和链段之间的连接单元可以调整分子的能级结构和加工特性。

技术领域

本发明属于有机半导体领域，具体涉及到一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物及制备方法与其在有机/聚合物半导体中的应用。

背景技术

随着智能设备的不断普及，高性能低成本的红外光电传感器需求日益增加。其中具有短波红外波段(SWIR，1-1.4微米)选择性的光电探测器和图像阵列在便携式电子产品，汽车/住宅，自动化，人机交互和人工智能方面具有广泛的应用前景。

目前市面上的商用红外图像阵列都是基于晶体硅片制成的。由于半导体硅的固有能隙，这种硅基红外传感器只能用于880-950nm范围(即通称的近红外NIR波段，定义为700-1000nm范围)。这个波长非常接近眼睛的感知范围，因此发射源的照度必须很好地控制以符合人眼安全要求。在SWIR波段内目前主要有两种类型的传感器可以工作：(1)基于锗晶体的传感器，以及(2)基于InGaAs晶体的传感器。前者在室温下由于暗电流本身较高，因此背景噪声高，无法有效工作。后者太昂贵，不适用于一般商业应用，此外还需要外加一个耗电量较大的热电冷却器，才能在低光照条件下运行。故无法用于电池驱动的便携电子产品。目前，室温工作的小型SWIR选择性成像系统还不成熟。

相比于无机半导体材料，有机半导体由于具有带隙可调、柔性可弯曲及高光电转化效率等特征，是用于光电传感器的热门候选之一[Science,2009,325(5948):1665-1667]。

本发明所涉及到的含吡啶杂环单元的嵌段共聚物，因为具有较好的能级结构和溶液加工特性，有利于实现有机光探测器工作在短波红外的需求，所以在有机光探测器领域有巨大的发展潜力和前景。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物。吡啶杂环具有较强的吸电性，与给电子单元的强D-A作用可以有效调节聚合物的吸收光谱，同时吡啶杂环单元具有较高的电子迁移率。该类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物的链段中具有规整型结构使得聚合物分子更加有序，有利于聚合物分子的堆积。同时，链段和链段之间的连接单元可以调整分子的能级结构和加工特性。

本发明的另一目的在于提供上述一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物在有机半导体领域的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一类含吡啶杂环单元的嵌段共聚物，化学结构式如以下通式：

其中以下适用于所出现的符号：

m为嵌段共聚物中链段的数量，m＝2～2000的正整数；

n¹、n²…n^m为链段(block)中的重复单元数，n^1～m＝1～2000；*代表连接位点；

Z为二唑单元中的杂原子，每次出现时相同或者不同地选自O,S,Se,Te原子或NR¹基团；