[发明专利]含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高分子聚合物、制备方法及其应用，更具体的涉及一种含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料、制备方法及其应用。含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料具体在有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机电致发光、有机光存储、有机非线性材料和有机激光等领域中有应用。

背景技术

目前，高效率太阳能电池通常是以无机半导体为原料的硅晶太阳能电池，但硅晶太阳能电池由于生产过程工艺复杂、污染严重、耗能大、成本高，抑制了其商业化应用的发展。有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其所采用的半导体材料相对于无机硅晶太阳能电池所采用的半导体材料来讲，克服了生产过程工艺复杂、价格昂贵、有毒污染严重等缺陷，有机半导体材料一方面由于有机材料的环境稳定性好、制备成本低、功能易于调制、柔韧性及成膜性都较好；另一方面由于有机太阳能电池加工过程相对简单、可低温操作、器件制作成本较低等优点而备受关注，成为廉价和有吸引力的太阳能电池材料，能广泛应用在建筑、照明和发电等多种领域，具有重要的发展和应用前景。然而，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率远远低于无机太阳能电池，阻碍了有机太阳能电池的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中有机太阳能电池光电转换效率较低的缺陷，提供一种具有良好的光热稳定性和成膜性、光电转换效率高的含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料。

本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种合成路线简单、工艺要求低的含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料的制备方法。

本发明还要解决的技术问题在于，含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料在有机太阳能电池器件制造、有机场效应晶体管制造、有机电致发光器件制造、有机光存储器件制造、有机非线性材料制造和有机激光器件制造中的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料，为以下通式的物质：

其中，n为1～200的自然数；m为1～20的自然数；x、y为正实数，且x+y＝1；R₁、R₂选自H、F、C₁～C₄₀的烷基、芳基或杂芳基；R₃、R₄选自氢、F、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、C₆～C₂₀的芳基、C₆-C₂₀的芳烷基、C₆-C₂₀的芳基烷氧基。

n为10～45的自然数；m为1～10的自然数。

R₁、R₂选自H、F、C₁～C₂₀的烷基；R₃、R₄选自氢、F、C₁～C₆的烷基。

含芴、蒽和噻吩并噻吩单元的有机半导体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在无水无氧以及-70℃～-85℃的条件下，将2，7-二溴-9，9-二烷基芴和正丁基锂加入溶剂中，再加入2-异丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二杂氧戊硼烷或双频哪醇合二硼，反应12～48小时，得到产物2，7-双(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二杂氧戊硼烷基)-9，9-二烷基芴；所述2，7-二溴-9，9-二烷基芴为m为1～20的自然数；