一種有機半導體激光材料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機激光技術領域，具體涉及一種有機半導體激光材料的制備方法與 應用。
【背景技術】
[0002] 有機半導體材料由于其良好的光學及電學性能、簡單的制備過程以及結構和性 能的可調(diào)制性，在有機發(fā)光二極管（OLEDs)，有機場效應晶體管（OFETs)，有機太陽能電池 (OPVs)及有機激光（OrganicLasers)等領域得到了廣泛的應用，已經(jīng)成為有機電子學研 宄的重要內(nèi)容。近年來，結構緊湊、價格低廉（甚至可以棄置）的有機激光的研宄發(fā)展非常 迅速。與染料激光器相比，有機半導體材料除了具有有機激光染料的優(yōu)點（高的發(fā)光效率， 可調(diào)光譜范圍寬，可視為四能級系統(tǒng)等）外，還具有高的固態(tài)發(fā)光效率，載流子傳輸及成膜 性好等使其在激光應用方面受到廣泛的關注。然而，由于有機激光在電泵浦下高的激光閾 值導致電泵浦有機激光一直難以實現(xiàn)，這也成為一直困擾有機激光發(fā)展的瓶頸問題。為降 低激光閾值，人們通過優(yōu)化分子結構設計合成出包括小分子材料、聚合物材料及高分子材 料等在內(nèi)的有機半導體材料。其中具有多維空間拓撲結構單分散大分子，不但可以像小分 子那樣使用常規(guī)的硅膠柱層析進行提純，還具有類似聚合物的良好的成膜性能。此外，由于 它們所具有的空間多維結構減弱了分子間的相互作用，使得它們在極性溶劑中往往具有更 好的溶解性形成表面形貌規(guī)整、均一的薄膜，同時該類材料還具有各向同性的光電性能。
[0003] 對于對稱共軛大分子而言，通過改變臂或核優(yōu)化分子結構。其中寡聚芴由于其高 的熒光量子效率，好的光譜穩(wěn)定性以及成膜性被廣泛的作為臂結構應用在有機光電器件 中。芘具有大的共軛體系，較好的剛性共面性，玻璃化溫度高，熱穩(wěn)定性好，薄膜形態(tài)穩(wěn)定性 好，熒光效率高，通過芘封端進一步改善分子性能。不同結構的發(fā)光核，如雙螺芴，芘，氧雜 螺芴和卟啉等決定了分子的主要光電性質(zhì)如發(fā)光顏色等。目前未見任何文獻或?qū)＠麍蟮儡?基芴為臂的四取代的蝶形的有機半導體在有機激光中的應用。聚合物雖可以較好地獲得 低閾值有機半導體材料，但其結構具有不確定性和分散性差等；小分子雖然結構確定也具 有良好的分散性，但是其具有差熱穩(wěn)定，高的水氧敏感使得他們器件穩(wěn)定性和重復性不理 想。通過設計合成芘基芴為臂的四取代蝶形結構材料，既具有小分子結構確定的優(yōu)點又具 有聚合物低閾值、可溶液加工的特別，同時該蝶形結構材料具有高度的對稱性，增大了材料 的迀移率，使其在電泵浦有機半導體激光、有機電致發(fā)光和有機場效應晶體管方面具有潛 在的應用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術問題：本發(fā)明提供了一種基于光泵浦的低閾值、高熱穩(wěn)定性、低的水氧敏感， 易于制備的芘基芴為臂的四取代蝶形有機半導體激光材料的制備方法，解決了目前光增益 介質(zhì)閾值高、穩(wěn)定性差、材料制備復雜的問題，克服了有機半導體激光材料水氧敏感度高的 缺陷。
[0005] 技術方案：本發(fā)明公開了一類基于芘基芴為臂的四取代蝶形的有機半導體激光材 料的制備方法及其應用。
[0006] 本發(fā)明的有機半導體激光材料是以芘單元為封端單元，以芴基為橋連單元，四取 代對稱單元為核的蝶形結構，該材料具有如式I的結構：
【主權項】
1. 一種有機半導體激光材料，其特征在于該類材料是w巧單元為封端單元，w巧基為 橋連單元，四取代對稱單元為核的蝶形結構，該材料具有如式I的結構：
其中，I式中核A為如下II結構中的一種；
其中，R為C1-C20的直鏈或支鏈烷基或烷氧基；*為連接位置；0是氧原子；N是氮原子；H是氨原子。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機半導體激光材料，其特征在于，所述的R為正己基、 正辛基或異辛基。
3. -種如權利要求1所述的一種有機半導體激光材料的制備方法，其特征在于，該有 機半導體激光材料的制備方法包括W下步驟：
步驟1 ;巧基巧單漠的制備；在馬保護下，將Imol(摩爾）巧的單棚酸醋、2. 0-3.Omol9, 9-二己基-2, 7-二漠巧加入150血反應瓶中，抽換次后依次加入0. 05-0.lOmol的 Pd(P化3)4催化劑與0. 1-0. 2mol相轉移催化劑TBAB溶于21-60血的甲苯和7-20血的K2〇)3 水溶液中，控溫80-100°C反應12-3化；反應結束后冷卻至室溫色譜柱純化得到巧基巧單漠 1 ; 步驟2 ;巧基巧單棚酸醋制備；氮氣保護條件下，將Imol巧基巧單漠1與1. 8-2. 3mol聯(lián)棚酸頻哪醇醋、0. 2-0. 4mol的Pd(化pf2)Cl2催化劑和2-4mol KOAc溶解在20-50血無水 無氧二氧六環(huán)溶劑中，控溫90-110°C條件下，錫巧紙避光，反應24-3化；反應結束冷卻至室 溫經(jīng)色譜柱純化得到巧基巧單棚酸醋2 ;
步驟3 ;目標化合物I的制備：在馬保護下，將Imol的II式中任意Arl-Ar6的四臂核 中的一種、5-6mol巧基巧單棚酸醋2、0. 05-0.lOmol的Pd(PPh3)4催化劑與4-8mol相轉移 催化劑TBAB置于反應瓶中，錫巧紙避光，抽換馬，后加入20-60mL的甲苯和7-20mL的K2CO3 水溶液，控溫80-100°C反應12-3化，反應結束冷卻至室溫經(jīng)柱色譜純化得目標化合物I。
4. 一種如權利要求1所述的一種有機半導體激光材料的應用，其特征在于，該有機半 導體激光材料應用于有機半導體激光、有機電致發(fā)光和有機場效應晶體管。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機半導體激光材料及其制備方法與應用，有機半導體激光材料是以芘單元為封端單元，以芴基為橋連單元，四取代對稱單元為核的蝶形結構，該材料具有如下的結構：本發(fā)明材料制備簡單，中間體成本低廉，反應過程容易控制，產(chǎn)品易于分離、收率高、純度高，該類材料在有機激光器件中表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性、成膜穩(wěn)定性、低閾值、低的水氧敏感性和高發(fā)光強度，其高的發(fā)光效率和遷移率，使其在電泵浦有機半導體激光、有機電致發(fā)光和有機場效應晶體管方面具有潛在的應用價值。
【IPC分類】C07C1-32, C09K11-06, C07C13-72, C07C13-62
【公開號】CN104788279
【申請?zhí)枴緾N201510156145
【發(fā)明人】賴文勇, 黃維, 趙麗, 易建鵬, 李祥春, 閆聰飛
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月2日