[发明专利]一类强供电子基氟硼二吡咯衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一类强供电子基氟硼二吡咯衍生物及其制备方法和应用；所述强供电子基氟硼二吡咯衍生物对近红外光敏感，通过在R和R^位引入多种强给电子基团，提高了材料在近红外的吸光系数；制备的所述强供电子基氟硼二吡咯衍生物作为供体材料引入有机光电探测器件，可以提高活性层的空穴传输速率，提高了对近红外光的响应速度；同时光电探测器的器件结构可为体异质结型和平面异质结型器件。本发明所述光电探测器，器件结构和制作工艺简单，对温度不敏感，且在近红外范围内具备高的响应度和响应速度，在光通信等领域具有良好的应用价值。

技术领域

本发明属于光电子领域，涉及一类强供电子基氟硼二吡咯衍生物及其制备方法及利用其作为供体掺杂的光电探测器的应用。

技术背景

光电探测器可以将光信号转换为电信号，广泛应用于环境监测,图像感应，监控，智能手机，摄像头等等商用光电探测器仍以硅等无机半导体光电探测器为主，基于Si和InGaAs的光电探测器，由于它们极好的载流子迁移率，小激子，但无机光电探测器的制造过程相当复杂，环境不友好，导致成本较大，且无机光电探测器的机械刚性限制了其在柔性和便携式器件中的应用。

采用溶液处理的有机光电探测器由于其与无机相比的，存在可溶液处理、可大面积加工、且制成的有机光电探测器机械灵活性稿、重量轻、具备室温工作温度和低成本的优势，且能够弥补目前商用无机光电探测器的缺点。评价层状器件光电探测器的指标有很多，例如，响应速度、工作电压、噪声电流，探测范围，探测率等。

氟硼二吡咯染料，简称aza-BODIPY，是近年来出现的一类新型荧光染料，在近红外范围内有较高的吸光系数，并且能带容易进行调节。该染料分子具有较高的光热稳定性，可以避免染料自身在被敏化过程中受激发光的照射、温度的升高或检测环境的改变而导致染料结构迅速降解，保证了该材料作为器件的光敏层成分时，光敏层具备足够的稳定性。则是基于这类材料，本专利申请人近期报道了一类基于铂炔基氟硼二吡咯染料，用于光电探测器的方案，虽然此方案中基于铂炔基氟硼二吡咯染料在一定程度上提高了光电探测器的近红外范围的光探测率、降低器件的制备成本，但是这个方案中形成的这种铂炔基氟硼二吡咯染料属于聚合物材料，导致器件不同批次的间重复性较低。

因此，为了提高相关性能指标，该领域迫切希望通过材料选择和器件结构设计，设计一类小分子来提高器件不同批次的重复性，并制备一种近红外范围低暗电流，高探测率的高带宽有机光电探测器的简单方法。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一类强供电子基氟硼二吡咯衍生物及其制备方法，另外，本发明还提供将上述aza-BODIPY材料用于制作高带宽有机光电探测器的应用。本发明所述一类强供电子基氟硼二吡咯衍生物以下简称aza-BODIPY。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一类强供电子基氟硼二吡咯衍生物，为以下结构式中的任意一种：

其中，R和R^可以相同，也可以不同，并且R^可以为R中的任何一种。

其中，供电子基R或R^为包含N，S的含孤电子对，基团结构式中的任意一种：

其中，R7独立地选自具有正整数个碳原子的直链、支链、环状烷基链或环状烷醚中的任何一种。

第二方面，本发明还提供了制备上述强供电子基氟硼二吡咯衍生物的方法，所述制备方法采用的前驱体PRE-D和PRE-P结构式如下的任意一种：

所述氟硼二吡咯衍生物的制备路线如下：

其中，所述BDP-D-R合成路线如下所示：

其中，所述BDP-P-R合成路线如下所示：