[发明专利]一种热致变色的有机场效应晶体管

说明书

一种热致变色的有机场效应晶体管，包括有机半导体层，有机半导体层包含有螺吡喃结构类化合物，将螺吡喃结构类化合物作为热致变色材料引入有机场效应晶体管中，在加热或降温条件下，螺吡喃结构类化合物的分子结构发生改变，从而使晶体管的颜色变化，同时因为其结构发生改变，使得晶体管的迁移率随之改变，进而使得晶体管的性能也随之改变。

技术领域

本发明涉及有机场效应晶体管技术领域，尤其涉及一种热致变色的有机场效应晶体管。

背景技术

有机场效应晶体管(OTFT)在制造成本、制备调节等方面比硅基晶体管具有很大优势，例如有机场效应晶体管可以制备柔性器件，可以采用溶液法制备大面积器件，使其具有广阔的工业应用前景。随着人们对柔性OTFT的研究深入，有机场效应晶体管在各个领域越来越受到人们的关注，如压力传感、生物传感、探测器等。其中有机热致变色材料具有可逆光致结构变化，可以应用于器件中，使器件具有光响应特性。从发现光致变色现象已经100多年，热致变色材料的研究已成为当下热点。光致变色化合物能够产生可逆的光化学反应而表现出颜色的变化，基于反应的可逆性，该类化合物有了许多重要应用，如光敏材料、储能和光开关。基于其多方面的应用前景，有机光响应材料的可逆调控已成为研究热点。

螺吡喃结构类化合物，作为一种非常重要的有机光致变色材料，因其良好的光敏性、稳定性以及抗疲劳性等一系列优点受到了广泛的关注。但目前基于螺吡喃的研究大多基于其变色的物理性质，而很少将其应用到OTFT的研究中。因此，基于螺吡喃结构类化合物在OTFT上的应用还有待于改进和发展。

发明内容

本发明设计合成基于螺吡喃结构类的化合物，并将其应用到有机场效应晶体管中，通过对器件进行加热或者降温，使该化合物的分子结构改变，化合物颜色随之改变，从而使得器件变色，同时因为其分子改变，器件的迁移率也将改变。

具体地，本发明的技术方案如下：

一种热致变色的有机场效应晶体管，包括有机半导体层，其特征在于所述有机半导体层包含有螺吡喃结构类化合物，所述螺吡喃结构类化合物的结构式如下所示：

其中，R1、R2相同或不同，独立地选自氢原子基、苯基、烷基、含卤素取代的烷基(如溴化烷，碘化烷)、卤素原子溴或碘的任意一种；

R3选自蒽、并五苯、苯并呋喃硼酸、苯并噻吩硼酸、苯并噻吩并苯并噻吩(BTBT)中的任意一种。

本发明中的螺吡喃结构类化合物作为有机热致变色材料，具有良好的热敏性、稳定性以及抗疲劳性等优点。所述螺吡喃结构类化合物的变色原理如下所示：

本发明中的螺吡喃结构类化合物，通过与大π结构高共轭的的官能团相连，这些强吸电子官能团，可以增加整体π-π共轭效应，提高分子的载流子传输能力，进一步提高分子的迁移效率，同时也使化合物更稳定。

进一步地，本发明较好的螺吡喃结构类化合物，选自以下结构式中的任意一种：

进一步地，本发明所述螺吡喃结构类化合物，其制备方法包括：

S1、将6-溴-2-萘酚与亚硝酸盐反应，得到亚硝基化合物；

S2、将所述亚硝基化合物与吲哚醛反应，得到中间体；

S3、将所述中间体与2-硼酸蒽、2-硼酸并五苯、2-硼酸苯并呋喃、2-硼酸苯并噻吩、2-硼酸BTBT之一的化合物通过Suziki反应，得到所述螺吡喃结构类化合物。

可选地，所述有机半导体层的厚度为30nm-50nm。