[发明专利]基于芴、蒽和喹喔啉的有机半导体材料及其制备方法和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及光电领域，尤其涉及一种基于芴、蒽和喹喔啉的有机半导体材料及其制备方法和应用。

【背景技术】

高效率太阳能电池通常是以无机半导体为原料，但目前市场上主要的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。因此利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。而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，器件制作成本也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。除此之外，有机太阳能电池的潜在优势还包括：可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等。

有机光伏材料具有如下优点：热稳定性好，易加工，成本低，可通过分子设计实现特定的光电功能。蒽及其衍生物具有很好的稳定性和较好的成膜性；其紫外可见光谱呈现出较宽的手指峰吸收，有利于提高对太阳光的吸收覆盖范围；并且它具有适当的载流子传输特性，其晶体室温下空穴迁移率可达3cm²/V·s，是一类优异的有机半导体材料。虽然蒽及其衍生物作为有机电致发光材料的报道已有很多，但作为有机光伏材料的研究却鲜有报道，这就大大限制了它的应用范围。

喹喔啉及其衍生物是重要的化工中间体，在医药及染料等领域得到比较广泛的应用，近年也常常应用于光电器件的研究，在有机太阳能电池中一般作为受体单元。通常，在2、3位上引入其他基团可提高材料的可溶性或共轭性，从而调控喹喔啉的光谱吸收范围。目前，喹喔啉已成为有机光电等研究领域中的热门材料。

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于芴、蒽和喹喔啉的有机半导体材料。

此外，本发明提供了一种基于芴、蒽和喹喔啉的有机半导体材料的制备方法，以及该有机半导体材料在聚合物太阳能电池，有机电致发光器件，有机场效应晶体管，有机光存储，有机非线性材料或有机激光材料等领域中的应用。

一种基于芴、蒽和喹喔啉的有机半导体材料，具有以下结构(P)：

式中，n的取值范围为大于1小于等于200的整数，m的取值范围为大于等于1小于等于20的整数；优选m的取值范围为m为大于等于6小于等于12的整数；

x、y为正实数，且x+y＝1；

R₁、R₂分别为氢、氟、氰基、C₁～C₄₀的烷基、烷氧基、芳基、或杂芳基；优选所述R₁、R₂分别为C₁～C₁₈的烷基；

R₃为氢、苯基、C₁～C₂₀的烷基、或C₁～C₄₀芳基烷氧基；优选所述R₃为C₁～C₁₂的烷基，或C₆～C₄₀芳基烷氧基。

一种基于芴、蒽和喹喔啉的有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，在无水无氧环境中，将2，7-二溴-9，9-二烷基芴和正丁基锂在-70℃～-85℃下以摩尔比1.0∶2.0～1.0∶4.0加入至第二溶剂中，然后加入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)，进行缩合反应12～48小时，得到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；其中，第二溶剂为四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一种；2-异丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二杂氧戊硼烷的摩尔量为2，7-二溴-9，9-二烷基芴的2～4倍；

缩合反应式如下：

式中，m为大于等于1小于等于20的整数；