[发明专利]一种n型高分子及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种n型高分子及其制备方法和应用，所述n型高分子具有式I所示结构。本发明中所述n型高分子由于噻吩酰亚胺作为基体具有较好的平面结构，优良的溶解性和缺电的分子结构，氰基化加深了所述高分子的缺电性，使所述高分子LUMO能级更低，可调的光电性质更佳优异，在有机太阳能电池、有机场效应晶体管或有机热电材料具有优异的应用潜力。

技术领域

本发明涉及有机半导体技术领域，尤其涉及一种n型高分子及其制备和应用。

背景技术

随着科学技术的日益进步，人们对具有多种功能的新材料的需求日益增加。n型半导体作为有机电子重要组成部分，对有机电子器件起着重要作用。然而，n型高分子的发展相对滞后。目前主要以含酰亚胺基的n型高分子研究最为广泛。最经典的含酰亚胺基的主要以苝二酰亚胺和萘二酰亚胺为主。

CN108558881A公开了一种苝酰亚胺稠合扭曲多环芳烃半导体材料及其制备方法及应用，其公开的高度扭曲多环芳烃分子可以通过Suzuki偶联反应和光催化氧化脱氢反应或是Scholl氧化脱氢反应合成。其公开的制备方法通过对苝酰亚胺衍生物稠合形成多环芳烃、引入分子内刚性位阻方法实现多环芳烃分子的高度扭曲，能够有效抑制在溶液、固态薄膜中苝酰亚胺衍生物常见聚集而引起的荧光效率降低等问题；合成方法简单易行、合成产率高、结构可控、易于分离；相关材料能够在有机半导体器件、生物传感等多领域获得全新且广泛的应用前景。但是由于其公开的苝酰亚胺稠合扭曲多环芳烃半导体材料具有较差的平面型，限制了它们的进一步应用。

CN109749058A公开了一种蒽并二噻吩酰亚胺聚合物及其制备方法与应用，其公开的蒽并二噻吩酰亚胺聚合物能够作为半导体层用于制备聚合物场效应晶体管，其公开的蒽并二噻吩酰亚胺聚合物为半导体层制备的有机场效应晶体管的迁移率(μ)和开关比都非常高(μ最高超过4cm²V^-1s^-1，开关比大于104)。但是其公开的蒽并二噻吩酰亚胺聚合物虽然由于采用酰亚胺分子具有较好的平面性，但是其分子结构缺电性有限，在现实中的应用有一定的局限性。

综上所述，开发一种具有较好的平面结构，优良的溶解性和高度缺电的分子结构的噻吩酰亚胺类聚合物至关重要。

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型高分子及其制备和应用，所述n型高分子LUMO能级较低，可调的光电性质优异，在有机太阳能电池、有机场效应晶体管或有机热电材料具有优异的应用潜力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种n型高分子，所述n型高分子具有式I所示结构：

所述R为C1-C60烷基；

所述X包括氧原子、硫原子或硒原子中的任意一种；

所述Ar选自单键、C2-C60烯基或C3-C60杂芳环中的任意一种；

所述n的取值为1-50(5、10、15、20、25、30、35、40、45等)的整数。

本发明中所述氰基化噻吩酰亚胺类n型高分子由于噻吩酰亚胺作为基体具有较好的平面结构，优良的溶解性和缺电的分子结构，氰基化加深了所述噻吩酰亚胺的缺电性，使所制备的高分子LUMO能级更低，可调的光电性质更佳优异，在有机太阳能电池、有机场效应晶体管或有机热电材料具有优异的应用潜力。

本发明中，C1-C60、C2-C60和C3-C60指的是主链碳个数，所述烷基对是否含有支链不做限制。

C1-C60烷基中主链碳个数可以为C5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55等。