專利名稱：一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー類稠環(huán)共軛材料，具體來說是ー類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
有機半導(dǎo)體材料具有結(jié)構(gòu)可涉及性強、可溶液加工以及可加工在柔性襯底等優(yōu)點,成為新一代電子信息材料的主體。研究開發(fā)新型高效的有機共軛半導(dǎo)體材料必將在電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生廣闊的市場前景。其中線性 并苯類材料(Acenes)格外引人關(guān)注。并苯類材料在光伏電池(OPVs)和有機場效應(yīng)晶體管(OFETs)中的應(yīng)用廣泛，在所有的OFET材料中，一維或ニ維稠環(huán)(1D/2D Fusedaceneorheteroacene)材料都表現(xiàn)出了極高的器件遷移率。例如，并五苯(Pentacene)、紅突烯(Rubrene),并四苯(Tetracene)衍生物及花酰亞胺(PDI)類材料都具有極高的遷移率(已超過5 cm2/V · s)。Anthony小組得到大量有實用價值的共軛多烯類材料，這些材料主要是P-型材料，而η-型共軛多烯材料依然較少。尤其空氣穩(wěn)定、可溶液法控制薄膜生長的材料極少，這ー領(lǐng)域也成為了世界范圍的研究難點。并五苯是目前研究最為廣泛的ー類P-型有機半導(dǎo)體材料，它在化學(xué)修飾的基底沉積制成的薄膜器件空穴遷移率高達I. 5 cm2/v · S，但并五苯固有的缺陷使其在場效應(yīng)晶體管器件的實際應(yīng)用中受到制約。例如并五苯難溶于大多數(shù)常見有機溶劑，導(dǎo)致并五苯幾乎只可以通過物理氣相沉積的方式制備OFETs器件；具有比較低的最高占有軌道(HOMO)能級，容易發(fā)生氧化或自由基反應(yīng)而導(dǎo)致材料穩(wěn)定性降低；凝聚態(tài)時呈現(xiàn)“魚骨刺狀”的面對邊(Herringbone)排列，這種方式不利干π共軛軌道交疊，從而導(dǎo)致器件遷移率很難達到材料本身所能達到的極限?？朔⑽灞襟w系缺陷有許多方法，包括在并苯體系中引入長烷基鏈改善其溶解性，也可以在并苯體系中引入高電負性原子或強吸電子基團，降低HOMO能級，提高分子穩(wěn)定性。最近，作為OFETs半導(dǎo)體活性層的新型含雜原子并苯類衍生物分子不斷涌現(xiàn)，如3，4，9，10-茈酰亞胺(PT⑶I)和四噻吩并蒽，向多環(huán)芳烴體系中引入硫等含空d軌道的雜原子可以通過范德華力、π軌道相互作用和S-S相互作用來增強分子間相互作用，使固態(tài)下的分子排列更加緊密，從而獲得高遷移率的OFETs器件。本發(fā)明通過Sonogashira偶聯(lián)和Bergman環(huán)化反應(yīng)巧妙的合成了ー類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料，井向一維并環(huán)體系中引入適當?shù)娜嵝酝榛?，改善了材料的穩(wěn)定性和溶解性，獲得性能優(yōu)異的并苯材料。而且使用的原料為芘，廉價易得，利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是開發(fā)出ー類具有高遷移率、穩(wěn)定性、成膜性、溶解性等優(yōu)點，并且制備簡便，成本低廉的并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料。技術(shù)方案本發(fā)明的ー類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其結(jié)構(gòu)可由通式(I)表示
權(quán)利要求
1.一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料，其特征在于該材料為下述式(I)通式的化合物
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料，其特征在于在式(I)通式中，芳基或取代芳基是苯、聯(lián)苯、萘、苊、蒽、菲、花、花、芴、螺芴中的一種；雜環(huán)芳基或取代雜環(huán)芳基是吡咯、吡唆、噻吩、咔唑、硅芴、磷芴、喹啉、異喹啉、酞嗪、嘧唆、噠嗪、吡嗪、吩噻嗪、吖啶、吖啶酮、菲羅啉、吲哚、噻唑、二唑、三唑、苯并二唑或苯并噻唑中的一種；芳基或雜環(huán)芳基的取代基為齒素、燒基、燒氧基、氣基、輕基、疏基、酷基、砸酸酷基、酸基、酸胺基、氰基、芳氧基、芳香基或雜環(huán)取代基中的一種，取代芳基或取代雜環(huán)芳基的取代基個數(shù)為單個或多個。
3.—種如權(quán)利要求I所述的并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于這類材料的制備方法包括以下合成步驟
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于步驟a所述的Ar所代表的化合物是芳基、取代芳基、雜環(huán)芳基或取代雜環(huán)芳基；所述的芳基或取代芳基是苯、聯(lián)苯、萘、苊、蒽、菲、芘、茈、芴或螺芴；取代雜環(huán)芳基或取代雜環(huán)芳基是吡咯、吡唆、呋喃、噻吩、咔唑、硅芴、磷芴、喹啉、異喹啉、酞嗪、嘧唆、噠嗪、吡嗪、吩噻嗪、吖啶、吖啶酮、菲羅啉、吲哚、噻唑、二唑、三唑、苯并二唑或苯并噻唑；所述的鹵化試劑是N-溴代丁二酰亞胺(NBS)、N-氯代丁二酰亞胺(NCS)、N-碘代丁二酰亞胺(NIS)、液溴、碘+高碘酸或碘化鉀+高碘酸；所述的有機溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳；式(1)中的X1是Cl、Br或I原子。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于步驟b所述鈀催化劑是四(三苯基膦)鈀、醋酸鈀或二氯二三苯基膦鈀；所述的有機溶劑為四氫呋喃、二異丙胺、甲苯或苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于步驟c所述有機溶劑是甲醇或乙醇；所述強堿是氫氧化鉀或氫氧化鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于步驟d所述的鹵代烴是氯代烴、溴代烴或碘代烴；所述有機溶劑是二氯甲烷或三氯甲燒；式(4 )中R是燒基、燒氧基或燒硫基。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于步驟e所述鹵化試劑是N-溴代丁二酰亞胺(NBS)、N-氯代丁二酰亞胺(NCS)、N_碘代丁二酰亞胺(NIS)、液溴、碘+高碘酸或碘化鉀+高碘酸；所述有機溶劑是二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳；式(5)中的R是烷基、烷氧基或烷硫基；X2是Cl、Br、I原子。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料的制備方法，其特征在于步驟f所述的鈀催化劑是四(三苯基膦)鈀、醋酸鈀或二氯二三苯基膦鈀；所述有機溶劑是四氫呋喃、二異丙胺或甲苯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類并四苯衍生物場效應(yīng)晶體管材料及其制備方法，其結(jié)構(gòu)可由通式(Ⅰ)表示其中Ar表示芳基、取代芳基、雜環(huán)芳基或取代雜環(huán)芳基；R是烷基、烷氧基、烷硫基等取代基中的一種。本發(fā)明的并四苯衍生物可以通過Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)和Bergman環(huán)化反應(yīng)合成。本發(fā)明的并四苯衍生物具有較高的穩(wěn)定性和溶解性，而且可以提高OFETs器件的遷移率。
文檔編號C07D333/18GK102659752SQ20121011379
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者傅妮娜, 田波, 趙保敏, 黃紅艷, 黃維 申請人:南京郵電大學(xué)