專(zhuān)利名稱(chēng)：引達(dá)省并二噻吩和引達(dá)省并二硒吩聚合物以及它們作為有機(jī)半導(dǎo)體的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含引達(dá)省并二噻吩(indacenodithiophene)或引達(dá)省并硒吩 (indacenoselenophene)單元的共軛聚合物或其衍生物、其制備方法、其中所用的新型單體 單元、以及該聚合物在有機(jī)電子(OE)器件中的用途和包含該聚合物的OE器件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了有機(jī)半導(dǎo)電(OSC)材料以生產(chǎn)更為多用途、低成本的電子器 件。這樣的材料應(yīng)用在很寬范圍的器件或儀器中，包括以下提及的一些例子有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶 體管(OFETs)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)、光檢測(cè)器、有機(jī)光伏(OPV)電池、傳感器、存儲(chǔ)元件 和邏輯電路。有機(jī)半導(dǎo)體材料一般以薄層，例如小于1微米厚度的薄層形式存在于電子器 件中。OFET器件的性能原則上基于半導(dǎo)體材料的載流子遷移率和電流通/斷比，因此理 想的半導(dǎo)體應(yīng)當(dāng)在斷路狀態(tài)具有低導(dǎo)電率，并與高載流子遷移率(> IXlO-3Cm2V-1S-1)相結(jié) 合。此外，重要的是半導(dǎo)體材料對(duì)于氧化相對(duì)穩(wěn)定，即其具有高電離電勢(shì)，因?yàn)檠趸瘜?dǎo)致降 低的器件性能。對(duì)于半導(dǎo)體材料而言更進(jìn)一步的要求是好的加工能力，特別是對(duì)于薄層和 期望圖案的大規(guī)模生產(chǎn)，和高穩(wěn)定性，薄膜均勻性和有機(jī)半導(dǎo)體層的完整性。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出將各種材料在OFET中用作0SC，包括小分子例如并五苯 和聚合物例如聚己基噻吩。然而，所研究的材料與器件迄今為止仍具有一些缺陷，以及它們 的性質(zhì)，特別是加工能力、載流子遷移率、通/斷比和穩(wěn)定性仍留下了進(jìn)一步改進(jìn)的空間。一類(lèi)有前景的共軛聚合物基于茚并芴單元。由MUllen以及同事首次報(bào)導(dǎo) [S. Setayesh, D. Marsitzky, ^P K.Mullen, Macromolecules，2000，33，2016]，茚并芴的均聚 物是用于在電致發(fā)光應(yīng)用中藍(lán)光發(fā)射的候選材料。也有建議將茚并芴共聚物用作在晶體管 器件中的 0SC[W02007/131582A1]。然而，現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的OSC材料的性能仍然不總是能滿(mǎn)足目前對(duì)于這些材料的 要求，并留下了進(jìn)一步改進(jìn)的空間。特別是，仍然存在著對(duì)于顯示高載流子遷移率的OSC材料的需求。而且，為了用于 0FET，存在著對(duì)于允許改進(jìn)的電荷從源-漏電極注入聚合物半導(dǎo)體層的過(guò)程的OSC材料的 需求。為了用于OPV電池，存在著對(duì)于具有低帶隙的OSC材料的需求，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn) 的由光敏層的捕光能力(light harvesting)且能導(dǎo)致較高的電池效率。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供用于電子器件的新型OSC材料，其具有如上所述的所期 望性質(zhì)，特別是在電子器件中顯示出良好加工能力、高載流子遷移率、高通/斷比、高抗氧 化穩(wěn)定性以及長(zhǎng)壽命。另一個(gè)目標(biāo)將擴(kuò)展對(duì)于專(zhuān)業(yè)人員可獲得的OSC材料的范圍。本發(fā)明 的其他目標(biāo)由以下詳細(xì)描述而對(duì)專(zhuān)業(yè)人員是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些目標(biāo)可通過(guò)提供在下文所述的材料而實(shí)現(xiàn)。這些材 料基于包含一種或多種如下式所示的S-引達(dá)省并二噻吩或S-引達(dá)省并二硒吩單元的聚合
8物或其衍生物。
權(quán)利要求
1.包含一種或多種相同或不同的式I的單體單元的共軛聚合物 其中 A1和A2中的一個(gè)是單鍵以及另一個(gè)是CR1R2,A3和A4的中的一個(gè)是單鍵以及另一個(gè)是CR3R4,U1和U2中的一個(gè)是-CH =或=CH-以及另一個(gè)是-X-，U3和U4中的一個(gè)是-CH =或=CH-以及另一個(gè)是-X-，條件是如果Ai是單鍵，則相應(yīng)的Ui是X (且i為從1-4的系數(shù))，X每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自-S-和-Se-，
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物，其特征在于其選自式II，
3.根據(jù)權(quán)利要求2的聚合物，其特征在于其選自式IIa
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其特征在于其選自由以下子式組成的組
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，選自下式
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，選自式IIal R5-鏈-R6 IIal其中R5和R6如權(quán)利要求3中定義，以及“鏈”是選自如權(quán)利要求4和5中定義的子式 IIl-IIlO和II2a的聚合物鏈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其特征在于，R1—4彼此獨(dú)立地選自直 鏈或支鏈的C1-C2tl-烷基、C1-C20-烷氧基、C2-C20-鏈烯基、C2-C20-炔基、C1-C20-硫代烷基、 C1-C20-甲硅烷基、C1-C20-酯、C1-C2tl-氨基、C1-C2tl-氟代烷基。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其特征在于，Ar1和Ar2彼此獨(dú)立地 選自2，1，3-苯并噻二唑-4，7-二基、2，1，3-苯并硒化二唑-4，7-二基、2，3-二氰基-1， 4-亞苯基、2，5- 二氰基，1，4_亞苯基、2，3- 二氟-1，4-亞苯基、2，5- 二氟，1，4_亞苯基、2，·3,5,6-四氟，1，4-亞苯基、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、硒吩-2，5- 二基、噻吩-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、1，4-亞苯基、 吡啶-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基、p-p'-聯(lián)苯基、萘-2，6-二基、苯并[l，2-b:4，5-b'] 二噻吩-2，6- 二基、2，2- 二噻吩、2，2- 二硒吩、噻唑和噁唑，所有這些是未取代的、或用如權(quán) 利要求1中定義的R1單取代或多取代的。
9.聚合物混合物，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1到8的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物和一 種或多種優(yōu)選選自具有半導(dǎo)體、電荷傳輸、空穴/電子傳輸、空穴/電子阻斷、導(dǎo)電、光導(dǎo)和 發(fā)光性質(zhì)的聚合物的聚合物。
10.組合物，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1到9的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物或聚合物混 合物以及一種或多種優(yōu)選選自有機(jī)溶劑的溶劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物、聚合物混合物和組合物在光學(xué)、電光 學(xué)、電子、電致發(fā)光或光致發(fā)光組件或器件中用作電荷傳輸、半導(dǎo)體、導(dǎo)電、光導(dǎo)或發(fā)光材料 的用途。
12.光學(xué)、電光學(xué)或電子組件或器件，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1到10的一項(xiàng)或 多項(xiàng)的聚合物、聚合物混合物或組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12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(IC)、邏輯電路、電容器、無(wú)線(xiàn)電頻率識(shí)別(RFID)標(biāo)簽、器件或元 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、有機(jī)光伏 器件(OPV)、太陽(yáng)能電池、激光二極管、光電導(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、電荷傳輸層或聚合物發(fā)光二極管(PLED)中的夾 層、肖特基二極管、平面化層、抗靜電膜、聚合物電解液膜(PEM)、導(dǎo)電基材、導(dǎo)電圖案、電池 中的電極材料、配向?qū)?、生物傳感器、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。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的組件或器件，其為體異質(zhì)結(jié)OPV器件。
15.制備根據(jù)權(quán)利要求1到8的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物的方法，其中通過(guò)使一種或多種 式Ia的單體，和任選地一種或多種式R7-Ar1-R8和/或R7-Ar2-R8的單體進(jìn)行芳基-芳基偶 聯(lián)反應(yīng)
16.式Ia的單體
全文摘要
本發(fā)明涉及包含引達(dá)省并二噻吩或引達(dá)省并硒吩單元或其衍生物的共軛聚合物、其制備方法、其中所用的新型單體單元、以及該聚合物在有機(jī)電子(OE)器件中的用途和包含該聚合物的OE器件。
文檔編號(hào)H01L51/00GK102124044SQ200980132262
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者C·貝利, S·蒂爾尼, W·張, W·米切爾 申請(qǐng)人:默克專(zhuān)利股份有限公司