[发明专利]一种导电聚合物及其合成方法与应用

说明书

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体涉及一种导电聚合物及其合成方法与应用,本发明公开的导电聚合物的主链结构为以苯并二唑或苯并三唑为基本重复单元，与Ar重复单元聚合而成，由于苯并二唑或苯并三唑等重复单元化学稳定性及化学修饰性强，有利于取代基或者侧链的引入。此外，通过在与苯并二唑或苯并三唑等重复单元相连的噻吩上引入烷基链或乙二醇侧链，能够提升聚合物分子的溶解性，所得聚合物可溶于一般溶剂，如二氯甲烷、氯仿、甲苯等。本发明的导电聚合物具有结构确定，合成简单等特点，可作为通道活性材料应用于有机电化学晶体管的有机半导体层中，具有良好的性能。

技术领域

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体涉及一种导电聚合物及其合成方法与应用。

背景技术

生物有机电子学能够解决生物医学在诊疗上的许多问题，例如它可以对低浓度的生物分析物、微弱的生物电信号以及一些病原体展开检测，用途极广。其中，最具代表性的生物有机电化学材料当属有机电化学晶体管(OECTS)。OECTS灵敏度高，只需要很小的电压就能开展工作，制备工艺也十分简单，除此之外，它与生物有良好的兼容性、能快速响应。这些特点使得OECTS被广泛用于检测神经元的生物信号、检测多种分析物等方面，同时良好的生物相容性使其可被用来制造可穿戴设备。

OECT主要由源极、漏极、栅极、有机半导体层和衬底五个部分构成，其中最主要的部分是有机半导体，通常以导电聚合物作为OECTS通道的活性材料。早期的OECT通道材料有聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PANI)。而PPy由于易被氧化不稳定性，且掺杂PPy的聚合物具有交联的倾向，会导致设备无法操作，因而限制了PPy作为活性层材料的应用。PANI则由于在电解质中具有优异的稳定性、易于合成且初始材料成本较低，被认为是OECT的合适材料，但它需要在低pH下运行，这也限制了其在生物相关传感中的进一步应用。之后，PPy和PANI逐渐被PEDOT:PSS(聚乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐)所替代。PEDOT:PSS可以说是OECT中应用最成功的材料，与PPy和PANI相比，它有着更高的电荷传输、存储能力。然而，虽然PEDOT:PSS作为通道材料在器件的g_m、开关速度和稳定性方面显著提高OECT的性能，但PEDOT:PSS仍然存在一些缺点，如结构复杂、PSS呈酸性、体积电容有限等等。为了解决PEDOT:PSS的这些不足，在过去的几年里开发出了接有乙二醇侧链的半导体聚合物，该聚合物以乙二醇为极性链，能很好的与水接触，通过极性链离子能够进入导电聚合物内，实现掺杂，从而极大的丰富了OECT通道材料的选择。但当前的OECT导电聚合物种类较为单一，有必要进一步加大开发力度，以丰富OECT通道材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的首要目的是提供一种导电聚合物。

本发明的第二个目的是提供上述导电聚合物的合成方法。

本发明的第三个目的是提供上述导电聚合物的应用。所述导电聚合物可作为通道活性材料应用于有机电化学晶体管的有机半导体层中，具有良好的性能。

本发明的上述第一个目的是通过以下技术方案来实现的：

一种导电聚合物，所述导电聚合物的结构式如下所示：

式中，n为自然数；X为O、S、Se、NR中的一种，R为烷烃；Y为H、F、R、PEG中的一种；a为1或2；Ar选自Ar₁、Ar₂、Ar₃、Ar₄中的任意一种，Ar₁、Ar₂、Ar₃、Ar₄中的m＝1-6：

上述的导电聚合物由苯并二唑或苯并三唑等重复单元与Ar聚合而得，该类聚合物材料具有结构确定，合成简单等特点。