[发明专利]一种A-D-A型半导体共轭聚合物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种A‑D‑A型半导体共轭聚合物及其合成方法，具体的是一种基于异靛蓝衍生物单元和（噻吩基）吡咯并吡咯‑二酮单元的半导体共轭聚合物及其制备。本发明涉及合成的新型半导体共轭聚合物由于带隙窄而具有宽的吸收峰，覆盖可见光甚至延伸至近红外区域，同时能有效调控聚合物的LUMO能级，增加材料的电子传输性能，可代替PCBM作为光伏受体材料应用于有机光伏领域。以引入的侧链为助溶烷基链，本发明所制得的共轭半导体聚合物可溶液加工处理，在有机薄膜晶体管和有机光伏领域有一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及共轭聚合物领域，具体是一种A-D-A型半导体共轭聚合物及其合成方法。

背景技术

共轭聚合物由于具有质量轻、成本低和柔韧性等优点而有望在有机薄膜晶体管中获得广泛的应用。目前，共轭聚合物中研究最多的是给体-受体(D-A)共轭聚合物，这是由于D-A共轭聚合物的给体和受体存在的的推拉相互作用增强了分子內和分子间的作用力，大大提高了电荷的传输性能。根据以前的文献报道，在共轭聚合物中引入强吸电子取代基能有效的降低聚合物的LUMO能级，从而实现共轭聚合物的电子传输性能。因此，如果在D-A共轭聚合物中再引入一个吸电子单元A，将两个吸电子单元A与一个给电子单元D连接形成A-D-A型的共轭聚合物，能有效调控聚合物的LUMO能级，增加材料的电子传输性能，甚至能实现双极性电荷传输。

二吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮(DPP)作为一种经典的高性能的红色颜料，已经在涂料、墨水、电子荧光器件和晶体管等方面有广泛的应用。DPP单元有好的共轭结构而具有强列的π-π相互作用，内酰胺基团使得整个DPP单元高度的缺电子，但是，对于噻吩取代的DPP而言，由于噻吩是强的给电子基团，整体显示的是一种给电子特性。异靛蓝(IID)是一个中心对称分子,它由2个对称的吲哚连接而成,同时在氮原子的邻位上引入强吸电子羰基,使得IID具有很强的吸电子作用，因此异靛蓝具有高的电子亲和势。这些优点使得(噻吩基)DPP和IID分别作为给体受体单元在合成共轭聚合物材料以及在有机薄膜晶体管的应用上引起了广泛的关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种A-D-A型半导体共轭聚合物及其合成方法，该半导体共轭聚合物在有机薄膜晶体管及其它有机光电器件中有一定的应用。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种A-D-A型半导体共轭聚合物，其特征在于：该半导体共轭聚合物是基于异靛蓝衍生物和(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮的半导体共轭聚合物，该半导体共轭聚合物的结构式为：

其中，R₁为C₁₀-C₁₂烷烃链，R₂为C₂-C₄烷烃链，n≥1。

所述的一种A-D-A型半导体共轭聚合物，其特征在于：在(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮中引入两个异靛蓝衍生物作为电子受体单元，可以显著降低聚合物LUMO能级，提高电子传输性能，甚至可以实现双极性电荷传输。

一种A-D-A型半导体共轭聚合物的合成方法，其特征在于：以异靛蓝-(噻吩基)吡咯并吡咯二酮-异靛蓝双溴单体和联噻吩双锡单体为原料，以三(二亚苄基丙酮)二钯为催化剂，三(邻甲基苯基)磷为配体的体系下，采用Stile交叉偶联反应得到所述的A-D-A型半导体共轭聚合物。

所述的一种A-D-A型半导体共轭聚合物的合成方法，其特征在于：所述的交叉偶联反应温度为90-130℃。

所述的一种A-D-A型半导体共轭聚合物的合成方法，其特征在于：所述的交叉偶联反应时间为6-72小时。