[发明专利]一种萘酰亚胺-氟化二噻吩乙烯共轭聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种萘酰亚胺‑氟化二噻吩乙烯共轭聚合物，其结构式如式(I)所示，该聚合物具有较宽的紫外‑可见吸收光谱和良好的热学稳定性，具有较低的前沿轨道能级，有利于电子注入，可以制备较高性能的场效应晶体管。本发明的萘酰亚胺‑氟化二噻吩乙烯共轭聚合物的合成路线简洁高效，聚合物分子量高，后处理简单，反应收率高，适合大规模工业合成。以本发明萘酰亚胺‑氟化二噻吩乙烯共轭聚合物半导体材料为半导体层制备的有机场效应晶体管具有很高的电子迁移率

技术领域

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体涉及一种萘酰亚胺-氟化二噻吩乙烯共轭聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

聚合物场效应晶体管是以聚合物半导体材料为载流子传输层，通过电场来控制材料导电能力的有源器件，在智能卡、传感器、电子射频标签、大屏幕显示器和集成电路等领域有着广阔的应用前景。聚合物半导体材料具有原料广泛、易合成、纯化工艺简单等优点，同时具有物理化学性质的可调控性、以及良好的柔韧性和成膜性，可用溶液法进行加工等，从而为大规模制造轻质、柔性电子器件提供了可能。因此，聚合物半导体材料及其器件研究已经成为有机电子学研究领域的热点。

聚合物场效应晶体管所用半导体层活性材料可以分成p-型、n-型以及双极性聚合物半导体材料。近年来，p-型聚合物材料发展迅速，其空穴迁移率已经接近40cm²V^-1s^-1(Back,J.；Yu,H.；Song,I.；Kang,I.；et al.Investigation of structure–propertyrelationships in diketopyrrolopyrrole-based polymer semiconductors via side-chain engineering.Chem.Mater.,2015,27,1732；Luo,C.；Kyaw,A.；Perez,L.；Patel,S.；et al.General strategy for self-assembly of highly oriented nanocrystallinesemiconducting polymers with high mobility.Nano Lett.,2014,14,2764).然而，n-型和双极性聚合物材料及器件的开发虽然也取得了一定的进展，但无论是在材料的种类、数量、迁移率还是在器件的稳定性等方面都无法与p-型聚合物材料相媲美。目前只有少数的聚合物材料给出的电子迁移率大于5cm²V^-1s^-1，而绝大数聚合物材料的电子迁移率仍然低于1cm²V^-1s^-1(Chen,H.Recent Advances in High-Mobility Polymeric SemiconductorMaterials.Chin.J.Org.Chem.,2016,36,460)。并且由于能级结构的原因，大多数具有高电子迁移的聚合物材料易受空气中氧气和水蒸气的影响，表现出较差的器件稳定性。但是，由于高电子迁移材料在构造双极性倒相器、p-n结、有机光伏电池、以及有机集成电路时不可或缺，因此开发具有高电子迁移率的聚合物材料及器件也成为本研究领域亟待解决的科学问题之一。