[发明专利]一种三并咔唑基梯形有机半导体激光材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种三并咔唑基梯形有机半导体激光材料及其制备方法与应用。该材料的结构以三并咔唑结构单元为核，以不同共轭长度的梯形芴结构为臂，选用不同端基进行封端的梯形大分子衍生物。本发明材料结构明确，具有逐渐增大的π共轭体系,特殊的刚性多臂结构使有机梯形共轭分子避免了构型的无序性，同时选用不同电活性官能团封端，可以调节材料的发光特性和电学性能，故表现出较高的光热稳定性和载流子迁移率应用于有机半导体激光领域，具有高增益系数、高热稳定性的特征，适合在有机激光器件或有机电致发光器件上应用。

技术领域

本发明属于光电材料及其应用技术领域，具体涉及一种三并咔唑基梯形有机半导体激光材料及其制备方法与应用。

背景技术

由于优异的光电性能、易成膜、能溶液加工、柔性大面积等特性，π-共轭材料广泛应用于机发光二极管(OLED)，有机场效应晶体管(OFET)，有机太阳能电池(OPV)及有机激光(Organic Lasers)等领域。相较与有机聚合物难以提纯、分子结构不确定、器件重现性难以提高等缺陷，多臂结构材料多为三维结构，可以有效地抑制共轭材料分子间的相互作用，提高器件的发光性能，同时，还具有以下优点：(1)精确的分子结构，较好的几何对称性；(2)不易结晶，良好的无定形态；(3)易于提纯，重现性好，性能优异且稳定；(4)良好的热稳定性和相对适宜的电导率和优异的成膜性能。拥有小分子和聚合物优点的同时又克服其缺点，体现了多臂结构材料应用于有机电子领域的独特优势。在此基础上，本课题组在前期的研究工作中，设计开发了一系列单分散的多臂结构材料，并取得了良好的器件效果。同时，大量研究表明，在材料中引入吸电子基团，可增强电子注入和传输能力，平衡载流子注入能力，提高器件效率。另外，具有梯形共轭结构的分子因其具有较大的π共轭体系,故常常表现出较高的稳定性和载流子迁移率。特殊的刚性平面结构使有机梯形共轭分子避免了构型的无序性，从而带来一系列光、电、热等方面的独特性质：良好的热稳定性，高的发光效率和强的载流子迁移能力。

发明内容

针对现有技术不同，本发明的目的在于提供一种三并咔唑基梯形有机半导体激光材料及其制备方法与应用，所述材料应用于有机半导体激光领域，具有高激光增益、高热稳定性的特征。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种三并咔唑基梯形有机半导体激光材料，其特征在于，该材料以三并咔唑结构单元为核，以不同共轭长度的梯形芴结构为臂，选用不同端基进行封端的梯形大分子衍生物，具有如下结构通式：TAT-2L TAT-3L或TAT-4L

其中，R₁、R₂为C₁-C₃₀烷基、烷氧基、烷苯基、芳基中的一种，Ar为9-咔唑基、吡啶基、1-甲氧基-4-苯基、1-噻吩基、2-噻吩基、苯基噻唑基、9-(二苯并噻吩)嗪基、4-咔唑-苯基、3-(9-苯基咔唑)基、二苯胺基、三苯胺基、9-(3.8-二氨基)咔唑基、4'-(4-氟-1,1'-联苯)基、1-(4-三氟甲基)苯基、三氟苯基、对氟苯基、苯氰基、氟基、氰基、3,5-二氟苯基、芘基、蒽基、螺二芴基、菲基、苯并噻二唑基中任一种，*为连接位置。

上述一种三并咔唑基梯形有机半导体激光材料的制备方法，包括以下步骤，步骤1，制备中间体1和中间体2

取对溴苯二甲酸溶于二氯亚砜中，80-120℃下搅拌8-16小时，除去二氯亚砜，再与柔性链R₂的溴代物、三氯化铝混合，溶于二氯甲烷中0-25℃下反应2-6 小时，待反应结束后经柱色谱纯化得中间体1然后在避光且氮气保护下，将中间体1四三苯基膦钯催化剂、对苯二硼酸酯、相转移催化剂四丁基溴化铵溶于甲苯和碳酸钾的混合溶液中，80-100℃下反应24-48小时，反应结束后经柱色谱纯化得中间体2

步骤2，合成前驱体1前驱体2和前驱体3