[发明专利]可喷墨打印的有机半导体材料组合物

说明书

技术领域

本公开涉及有机电子器件，具体地，涉及一种有机半导体材料组合物和有机场效应晶体管的其制备方法。

背景技术

有机场效应晶体管(Organic Thin Film Transistor,OTFT)由于有广泛的应用前景，成本低，制备方便，引起人们的普遍兴趣，OTFT由电极(源极、漏极、栅极)、绝缘层和有机半导体组成，目前OTFT的电极部分多由真空蒸镀方法制备，而绝缘层多由旋涂方法制备，半导体则多由滴膜或者旋涂工艺制备。

喷墨打印具有直接图案化，与基底非接触，节约材料(Drop on Demand),与柔性基底具有非常好的兼容性，易于实现大面积加工等优点。实现有机场效应晶体管的大面积制备的重要途径之一是全打印OFET(即电极，绝缘层和半导体层三个部分的制备都依靠打印的工艺完成)。可喷墨的电极(导电)材料和绝缘层材料目前都已经实现了商品化，但是可喷墨的半导体材料还鲜有报道。

现有的溶液化的有机半导体材料很多，其中苯并噻吩类化合物性能比较优异。WO2012022935A公开了一类苯并噻吩类有机半导体化合物，可用于有机晶体管中的半导体层制备。并且公开可用于溶液法的这类化合与聚合物以及溶剂共同组成的溶液组合物。

但是经过测试，现有技术存在如下问题：

现有的可喷墨的半导体材料大多数采用对人体和环境都较有害的含氯溶剂如氯苯或者邻二氯苯(Japanese Journal of Applied Physics 2011,50,03CB05,DOI:10.1143/JJAP.50.03CB05；Nanotechnology 2007,18,345202,8pp,DOI:10.1088/0957-4484/18/34/345202)以及目前文献报道的可喷墨的半导体墨水虽然用途广泛，但是粘度性能不好，在专门用于喷墨的场景下，不能达到较好的喷墨效果，导致制备器件的成功率较低。

发明内容

为了解决现有技术问题，经过反复筛选和试验，本发明提供一种有机半导体组合材料，该组合物可以用于通过喷墨打印法制备有机场效应晶体管的半导体层；其溶剂毒性小，并且粘度指标好，可以高效的用于喷墨打印。

另一方面，提供一种制备有机场效应晶体管的半导体层的方法及使用该方法所制作的有机场效应晶体管的半导体层；也提供一种含有本发明的半导体材料制备的半导体层的有机场效应晶体管。

本发明的具体技术方案为，一种墨水组合物，该组合物含有C8-BTBT(2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩)、聚合物添加剂和有机溶剂；相对于1mL的所述有机溶剂，所述C8-BTBT的含量为1-40mg，所述聚合物添加剂的含量为1-40mg；所述聚合物添加剂为绝缘聚合物和/或半导体聚合物；所述C8-BTBT具有如式(1)所示的结构：

可选地，所述聚合物添加剂的重均分子量为10,000-8,000,000，优选范围在400,000-700，000之间。

可选地，所述绝缘聚合物为选自聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述半导体聚合物为p型半导体聚合物或n型半导体聚合物，所述p型半导体聚合物为选自聚-3-己基噻吩、含有烷基取代的吡咯并吡咯二酮(diketopyrrolopyrrole，DPP)的聚合物、含有苯并噻二唑单元的聚合物、含有并二噻吩单元的聚合物、聚(4、4-二苯基-(4-甲氧基-2-甲基-苯基)胺)和含有异靛蓝单元的聚合物中的至少一种，所述的n-型聚合物为萘二酰亚胺与联二噻吩的共聚物。

可选地，所述聚合物添加剂为绝缘聚合物，所述绝缘聚合物为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的重量比为1：(0-5)

可选地，所述有机溶剂为选自甲苯，间二甲苯，对二甲苯，邻二甲苯，1,2,3-三甲苯，1,2,4-三甲苯和1,3,5-三甲苯，四氢萘和苯甲醚中的至少一种。

可选地，所述有机溶剂为选自正庚烷，四氢萘和苯甲醚中的至少一种。

可选地，该组合物20℃的粘度为0.6-6mPa·s。

本公开第二方面，提供一种制备有机场效应晶体管的半导体层的方法；该方法包括使本公开第一方面所提供的有机半导体材料组合物经喷墨打印和后处理，得到所述有机场效应晶体管的半导体层。

可选地，所述后处理的温度为50-150℃。

可选地，该方法还包括：在所述喷墨打印步骤之前，使本公开第一方面所提供的有机半导体材料组合物混合后依次进行搅拌、超声和过滤。