專利名稱：半導(dǎo)體聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含基于苯并二呋喃、苯并二吡咯或苯并二噻吩的重復(fù)單元的新型聚合物、單體及它們的制備方法，它們?cè)谟袡C(jī)電子(OE)器件、尤其是有機(jī)光伏(OPV)器件中作為半導(dǎo)體的用途，以及涉及包含這些聚合物的OE和OPV器件。發(fā)明背景·近年來存在著對(duì)于半導(dǎo)體聚合物用于電子應(yīng)用的增長的興趣。一個(gè)特別重要的領(lǐng)·域是有機(jī)光伏器件(OPV)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了聚合物在OPV中的用途，因?yàn)樗鼈內(nèi)菰S通過溶液加工技術(shù)如旋轉(zhuǎn)鑄模、浸潰涂覆或噴墨印刷來制造器件。與用于制造無機(jī)薄膜器件的蒸發(fā)技術(shù)相比，溶液加工可以更廉價(jià)且更大規(guī)模地進(jìn)行。目前，基于聚合物的光伏器件達(dá)到最高直至7%的效率。仍存在著對(duì)于易于合成(尤其是通過適于大規(guī)模生產(chǎn)的方法)、顯示良好的結(jié)構(gòu)組織和成膜性質(zhì)、顯示出良好的電子性質(zhì)(尤其是高載流子遷移率)、良好的加工性(尤其是在有機(jī)溶劑中的高溶解性)以及在空氣中的高穩(wěn)定性的有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)材料的需求。尤其是對(duì)于在OPV電池中的用途，存在著對(duì)于具有低帶隙的OSC材料的需求，其使得能夠通過光活化層產(chǎn)生改善的光捕獲且可以導(dǎo)致較高的電池效率。本發(fā)明的目的是提供用作有機(jī)半導(dǎo)體材料的化合物，其不具有如上所述的現(xiàn)有技術(shù)材料的缺陷，易于合成，尤其是通過適于大規(guī)模生產(chǎn)的方法合成且尤其顯示出良好的加工性、高穩(wěn)定性，在有機(jī)溶劑中良好的溶解性，高載流子遷移率和低帶隙。本發(fā)明的另一個(gè)目的是擴(kuò)展專業(yè)人員可獲得的OSC材料的可選擇范圍。本發(fā)明的其它目的對(duì)專業(yè)人員將由以下詳細(xì)說明而立即變得明顯。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些目的可通過提供基于3，7-二芳基-苯并[l,2-b;4, 5-b / ] 二呋喃-2，6-二酮或 3，7_ 二芳基-苯并[l，2-b;4，5-b ' ] 二吡
咯-2，6- 二酮核的共軛半導(dǎo)體聚合物來實(shí)現(xiàn)
權(quán)利要求
1.包含一種或多種相同或不同的式I重復(fù)單元的聚合物
2.包含一種或多種重復(fù)單元的聚合物，所述重復(fù)單元含有如權(quán)利要求1中定義的式I 單元和/或含有一個(gè)或多個(gè)選自任選取代的芳基和雜芳基單元的單元，其中聚合物中至少一個(gè)重復(fù)單元含有至少一個(gè)如權(quán)利要求1中定義的式I單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的聚合物，其選自式I1-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3)yJn-1I其中U每次出現(xiàn)時(shí)相同或不同地是如權(quán)利要求1中定義的式I單元，Ar1、Ar2、Ar3每次出現(xiàn)時(shí)相同或不同地并且彼此獨(dú)立地是任選取代的芳基或雜芳基，Y1和Y2彼此獨(dú)立地是H、F、Cl或CN，X每次出現(xiàn)時(shí)相同或不同地為0、1或2，其中在至少一個(gè)重復(fù)單元，即在至少一個(gè)單元-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3)y]_ 中，χ 為 I,Y每次出現(xiàn)時(shí)相同或不同地為O、I或2， η為>1的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一 3的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其選自式IIaR2-[ (Ar1-U-Ar2) x- (Ar3) y]n-R3 IIa其中U、Ar1' η、χ和y具有權(quán)利要求2的含義，和R2和R3彼此獨(dú)立地具有權(quán)利要求1中R1的含義之一，或者表示H、-CH2CU-CH0、-CH=C H2、-SiR' R" R" '、-SnR' R" R" '、-BR' R"、-B(0R' ) (OR" )、_B(OH)2*P_Sp，其中P 和Sp如上定義，并且R'、R"和R"'彼此獨(dú)立地具有權(quán)利要求1中R°的含義之一，以及 R'、R"和R"'中的兩個(gè)也可以與它們連接的雜原子一起形成環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2— 4的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其中芳基或雜芳基單元，或者式II或 IIa中的單元Ar1和Ar2彼此獨(dú)立地選自1，4-亞苯基、噻吩-2，5- 二基、噻唑_2，5- 二基、 硒吩_2，5- 二基、呋喃-2，5- 二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、噻吩并[2，3_b]噻吩-2，5- 二基、硒吩并[3，2-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3_b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并 [3，2-b]噻吩-2，5- 二基，和硒吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基，所有這些是未取代的或者被如權(quán)利要求1中定義的R或Rl單或多取代的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2— 5的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其中芳基或雜芳基單元，或者式 II或IIa中的單元Ar3每次出現(xiàn)時(shí)相同或不同地選自1，4-亞苯基、噻吩-2，5-二基、 硒吩-2，5- 二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、噻吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基、 硒吩并[3，2-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基、苯并[I, 2-b:4, 5_b' ] 二噻吩-2，6- 二基、2，2-二噻吩、2，2-二硒吩、二噻吩并[3，2-b:2' ,3' -d]硅雜環(huán)戊二烯-5，5-二基、 4H-環(huán)戊[2，l-b:3，4-b' ] 二噻吩-2，6-二基、咔唑-2，7-二基、芴-2，7-二基、引達(dá)省并 [l，2-b:5，6-b' ] 二噻吩-2，7-二基、苯并[I"，2" :4，5;4"，5" ' ,5']雙(硅雜環(huán)戊二烯并[3，2-b:3'，2' -b']噻吩)-2，7_ 二基、菲并[1，10，9，8-c，d，e，f，g]咔唑-2，7-二基、苯并[2，1,3]噻二唑-4，7-二基、苯并[2，1,3]硒二唑_4，7-二基、苯并 [2，I, 3]噁二唑-4，7- 二基、2H-苯并三唑-4，7- 二基、3，4- 二氟噻吩_2，5- 二基、噻吩并[3，4-b]吡嗪-2，5- 二基、喹喔啉-5，8- 二基、噻吩并[3，4_b]噻吩-4，6- 二基、噻吩并 [3，4-b]噻吩-6，4- 二基、3，6- 二噻吩-2-基-吡咯并[3，4_c]吡咯-1，4- 二酮，和[1，3] 噻唑并[5，4-d] [I, 3]噻唑-2，5-二基，所有這些是未取代的或者被如權(quán)利要求1中定義的 R或R1單或多取代。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一 6的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其中R選自具有I 一 30個(gè)C原子的伯的烷基或烷氧基、具有3 — 30個(gè)C原子的仲的烷基或烷氧基、具有4 一 30個(gè)C原子的叔的烷基或烷氧基，其中在所有這些基團(tuán)中一個(gè)或多個(gè)H原子任選地被F代替，或者R選自任選地烷基化或烷氧基化并且具有4 - 30個(gè)環(huán)原子的芳基、芳氧基、雜芳基或雜芳氧基。
8.混合物或共混物，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1一 7的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物和一種或多種具有半導(dǎo)體、電荷傳輸、空穴/電子傳輸、空穴/電子阻斷、導(dǎo)電、光導(dǎo)或發(fā)光性質(zhì)的化合物或聚合物。
9.包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1一 8的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物、混合物或共混物，和一種或多種溶劑的組合物，所述溶劑優(yōu)選選自有機(jī)溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1一 9的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物、混合物、共混物或組合物在光學(xué)、電光學(xué)、電子、電致發(fā)光或光致發(fā)光組件或器件中作為電荷傳輸、半導(dǎo)體、導(dǎo)電、光導(dǎo)或發(fā)光材料的用途。
11.包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1一 9的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物、混合物、共混物或組合物的光學(xué)、電光學(xué)或電子組件或器件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組件或器件，其特征在于，其選自有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)、薄膜晶體管(TFT)、集成電路(1C)、邏輯電路、電容器、射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽、器件或組件、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)發(fā)光晶體管(OLET)、平板顯示器、顯示器背光燈、有機(jī)光伏器件 (OPV)、太陽能電池、激光二極管、光導(dǎo)體、光檢測(cè)器、電子照相器件、電子照相記錄器件、有機(jī)記憶器件、感應(yīng)器件、電荷注入層、聚合物發(fā)光二極管(PLED)中的電荷傳輸層或夾層、肖特基二極管、平坦化層、抗靜電膜、聚合物電解質(zhì)膜(PEM)、導(dǎo)電基材、導(dǎo)電圖案、電池中的電極材料、配向?qū)印⑸飩鞲衅?、生物芯片、安全?biāo)記、安全器件、以及用于檢測(cè)和區(qū)別DNA序列的組件或器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的組件或器件，其為OFET或體異質(zhì)結(jié)OPV器件。
14.式Ia的單體R2-U-R3 Ia其中U是如權(quán)利要求1、2或7中定義的式I單元，并且R2和R3具有權(quán)利要求3中給出的含義。
15.通過以下方式制備根據(jù)權(quán)利要求1一 7的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物的方法將一種或多種根據(jù)權(quán)利要求14的單體彼此和/或與一種或多種下式的單體在芳基-芳基偶聯(lián)反應(yīng)中偶聯(lián)，R2-Ar3-R3其中R2、R3和Ar3如權(quán)利要求3或6中定義。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含基于苯并二呋喃、苯并二吡咯或苯并二噻吩的重復(fù)單元的新型聚合物、單體及它們的制備方法，它們?cè)谟袡C(jī)電子(OE)器件、尤其是有機(jī)光伏(OPV)器件中作為半導(dǎo)體的用途，以及涉及包含這些聚合物的OE和OPV器件。
文檔編號(hào)C08G61/12GK103025788SQ201180033758
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者N·布勞因, S·蒂爾奈, W·米切爾, M·卡拉斯克-奧拉斯克, F·E·邁耶 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司