專利名稱：苝酰亞胺半導(dǎo)體聚合物的制作方法
茈酰亞胺半導(dǎo)體聚合物相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)Nos. 61/026，322 (2008年2月5日提交)、 61/026，311 (2008 年 2 月 5 日提交)、61/050，010 (2008 年 5 月 2 日提交)、61/088，236(2008 年8 月 12 日提交)、61/088，246(2008 年8 月 12 日提交)、61/088，215 (2008 年 8 月 12 日 提交)和61/112，478 (2008年11月7日提交)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)利，在此作為參考引入各專利 公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容。背景新一代光電子器件，例如有機(jī)薄膜晶體管(0TFT)、有機(jī)發(fā)光器件(0LED)、印刷電 路、有機(jī)光伏器件、電容器和傳感器，基于有機(jī)半導(dǎo)體作為它們的活性部分構(gòu)建。為獲得高 速性能和有效操作，合意的是在這些基于有機(jī)半導(dǎo)體的器件中的P型和Π型半導(dǎo)體材料均 在環(huán)境條件下表現(xiàn)出高載流子遷移率(μ)和穩(wěn)定性，并能夠以經(jīng)濟(jì)有效的方式加工。數(shù)種P-和η-通道分子半導(dǎo)體已經(jīng)獲得了可接受的器件性能和穩(wěn)定性。例如，基 于某些并苯、低聚噻吩(P-通道)和茈(η-通道)的OTFT在環(huán)境條件下能夠表現(xiàn)出大于約 0. 5cm2/Vs的載流子遷移率(μ ‘ s)。然而，分子半導(dǎo)體往往比聚合物半導(dǎo)體具有更不合意 的溶液膜加工性能。此外，盡管已經(jīng)報(bào)道了具有大于約0. Icm2As的μ ‘ s的高性能ρ-通 道聚合物，但是迄今為止，用于OTFT的η-通道聚合物仍具有差的加工性能和/或在環(huán)境條 件下微不足道的電子遷移率。因此，本領(lǐng)域需要在環(huán)境條件下具有良好穩(wěn)定性、加工性能和/或電荷傳輸特性 的新型聚合物半導(dǎo)體，尤其是η型聚合物半導(dǎo)體。概述鑒于上述情況，本發(fā)明提供茈基半導(dǎo)體聚合物，其能夠解決包括上述所列那些現(xiàn) 有技術(shù)的各種不足和缺點(diǎn)。還提供了這些聚合物的相關(guān)器件和相關(guān)制備方法以及用途。本 發(fā)明聚合物能夠表現(xiàn)出如在環(huán)境條件下優(yōu)異的電荷傳輸特性、化學(xué)穩(wěn)定性、低溫加工性、在 常見(jiàn)溶劑中大的溶解度和加工多樣性(例如可印刷性)的性能。因此，引入一種或多種本發(fā) 明聚合物作為半導(dǎo)體層的諸如薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)器件在環(huán)境條件下能夠具有高性能，例 如表現(xiàn)出大的電子遷移率、低閾值電壓和高電流開(kāi)關(guān)比中的一個(gè)或多個(gè)性能。類似地，基于 其它有機(jī)半導(dǎo)體的器件如OPV、OLET和OLED可以使用本文中所述的聚合物材料有效制得。更具體而言，本發(fā)明聚合物可以包括但不限于由下式表示的聚合物
權(quán)利要求
一種具有下式的聚合物其中M1為選自下式的任選地取代的苝酰亞胺其中π 1為苝基，其任選地被獨(dú)立地選自a)吸電子基團(tuán)和b)任選地被1 5個(gè)吸電子基團(tuán)取代的C1 40烷基的1 6個(gè)取代基取代；π 1′為苝基，其任選地被獨(dú)立地選自a)吸電子基團(tuán)和b)任選地被1 5個(gè)吸電子基團(tuán)取代的C1 40烷基的1 8個(gè)取代基取代；R1、R2和R5獨(dú)立地選自H、C1 40烷基、C2 40烯基、C1 40鹵代烷基和1 4環(huán)結(jié)構(gòu)部分，其中C1 40烷基、C2 40烯基和C1 40鹵代烷基中的每一個(gè)可以任選地被獨(dú)立地選自鹵素、 CN、NO2、OH、 NH2、 NH(C1 20烷基)、 N(C1 20烷基)2、 S(O)2OH、 CHO、 C(O) C1 20烷基、 C(O)OH、 C(O) OC1 20烷基、 C(O)NH2、 C(O)NH C1 20烷基、 C(O)N(C1 20烷基)2、 OC1 20烷基、 SiH3、 SiH(C1 20烷基)2、 SiH2(C1 20烷基)和 Si(C1 20烷基)3的1 10個(gè)取代基取代；C1 40烷基、C2 40烯基和C1 40鹵代烷基中的每一個(gè)可以經(jīng)由任選的連接基共價(jià)鍵合至酰亞胺氮原子；以及1 4環(huán)結(jié)構(gòu)部分中的每一個(gè)可以相同或不同，可以互相共價(jià)鍵合或經(jīng)由任選的連接基共價(jià)鍵合至酰亞胺氮，并可以任選地被獨(dú)立地選自鹵素、氧代、 CN、NO2、OH、＝C(CN)2、 NH2、 NH(C1 20烷基)、 N(C1 20烷基)2、 S(O)2OH、 CHO、 C(O)OH、 C(O) C1 20烷基、 C(O) OC1 20烷基、 C(O)NH2、 C(O)NH C1 20烷基、 C(O)N(C1 20烷基)2、 SiH3、 SiH(C1 20烷基)2、 SiH2(C1 20烷基)、 Si(C1 20烷基)3、 O C1 20烷基、 O C1 20烯基、 O C1 20鹵代烷基、C1 20烷基、C1 20烯基和C1 20鹵代烷基的1 5個(gè)取代基取代；M2為選自下式的包含一個(gè)或多個(gè)單環(huán)結(jié)構(gòu)部分的重復(fù)單元其中Ar在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為任選地取代的單環(huán)芳基或雜芳基；π 2為任選地取代的多環(huán)結(jié)構(gòu)部分；Z為共軛線性連接基；以及m在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為1、2、3、4、5或6；以及n為大于或等于2的整數(shù)。FPA00001189632200011.tif,FPA00001189632200012.tif,FPA00001189632200021.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其中Ar在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自其中k、l、u 和 ν 獨(dú)立地選自-0-、-S-、-CR3 = CR4-、-CR3 =、= CR3-、_C (0)-、_C (C (CN) 2)-、_N =、=N-、-NR3-和-CR3 = N-；R3和R4在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自a) H、b)鹵素、c) -CN、d) -NO2, e) -OH、f) -CHO, g) "C (0) -C1^10 烷基、h) -C (0) -C6_14 芳基、i) -C (0) OH、j) -C (0) -OCh。烷基、k) -C (O) -0C6_14 芳 基、1) -C (O) NH2、m) -C (O) NH-C1^10 烷基、η) -C (O) N (C1,烷基)2、o) -C (O) NH_C6_14 芳基、ρ) -C (O) N (Ch0 烷基)-c6_14 芳基、q) -c (O) N (C6_14 芳基)2、r) C 1-40 焼基、S) C2-40 火布基、t) C2_40 炔基、U) CV4tl 烷氧基、V) C^4ci 烷硫基、W) CV4tl 鹵代烷基、x)-Y-C3_14 環(huán)烷基、y)-Y-C6_14 芳基、z)-Y-3_14 元環(huán)雜烷基和aa)-Y-5-14元雜芳基，其中C^烷基、C2_4(1烯基、C2_4(1炔基、C3_14環(huán)烷基、C6_14 芳基、3-14元環(huán)雜烷基和5-14元雜芳基中的每一個(gè)任選地被獨(dú)立地選自鹵素、-CN、C1^6烷 基、CV6烷氧基和Cp6商代烷基的1-5個(gè)取代基取代；以及Y在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自二價(jià) CV6烷基、二價(jià)CV6鹵代烷基和共價(jià)鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物，其中(Ar)m選自
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物，其中每個(gè)Ar選自噻吩基、異噻唑基、噻唑基、1， 2，4-噻二唑基、1，3，4-噻二唑基和1，2，5-噻二唑基，其中每個(gè)基團(tuán)任選地被獨(dú)立地選自鹵 素、-CN、C1^6烷基、CV6烷氧基和CV6鹵代烷基的1-2個(gè)取代基取代。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的聚合物，其選自下式
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的聚合物，其選自下式
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的聚合物，其中R3和R4獨(dú)立地選自H、C1,烷基和 鹵代烷基。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，其選自
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的聚合物，其中R1、R2和R5獨(dú)立地選自
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的聚合物，其中R1、R2和R5獨(dú)立地為支化C3,烷 基或支化C3,烯基。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的聚合物，其中R1、R2和R5獨(dú)立地選自正己基、 1-甲基丙基、1-甲基丁基、1-甲基戊基、1-甲基己基、1-乙基丙基、1-乙基丁基、1，3-二甲 基丁基和2-辛基十二烷基。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的聚合物，其中η為4-1，000的整數(shù)。
13.一種包含一種或多種溶解或分散在液體介質(zhì)中的權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述聚合 物的組合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組合物，其中所述液體介質(zhì)包括水或有機(jī)溶劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的組合物，所述組合物進(jìn)一步包含一種或多種添加劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述添加劑獨(dú)立地選自粘度調(diào)節(jié)劑、洗滌劑、分散齊 、粘合劑、相容性試劑、固化劑、引發(fā)齊 、保濕劑、消泡齊 、濕潤(rùn)劑、PH調(diào)節(jié)齊IJ、殺蟲劑和 抑菌劑。
17.一種包含一種或多種權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述聚合物的制品。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制品，其中所述制品為電子器件、光學(xué)器件或光電子器件。
19.一種包含一種或多種權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述聚合物的薄膜半導(dǎo)體。
20.一種包含基底和沉積在基底上的權(quán)利要求19所述薄膜半導(dǎo)體的復(fù)合物。
21.一種包含權(quán)利要求19所述薄膜半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。
22.一種包含權(quán)利要求20所述復(fù)合物的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有選自 如下的結(jié)構(gòu)頂柵底接觸結(jié)構(gòu)、底柵頂接觸結(jié)構(gòu)、頂柵頂接觸結(jié)構(gòu)和底柵底接觸結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其包含介電材料，其中所 述介電材料包括有機(jī)介電材料、無(wú)機(jī)介電材料或混合的有機(jī)/無(wú)機(jī)介電材料。
25.一種包含權(quán)利要求19所述薄膜半導(dǎo)體的光伏器件。
26.一種包含權(quán)利要求20所述復(fù)合物的光伏器件。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的光伏器件，其包含與所述一種或多種聚合物鄰接的ρ 型半導(dǎo)體材料。
28.一種包含權(quán)利要求19所述薄膜半導(dǎo)體的有機(jī)發(fā)光器件。
29.一種包含權(quán)利要求20所述復(fù)合物的有機(jī)發(fā)光器件。
30.一種制造權(quán)利要求17或18所述制品的方法，所述方法包括在基底上沉積權(quán)利要求 13-16任一項(xiàng)所述的組合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中沉積組合物包括印刷、旋涂、滴落涂布、區(qū)域涂 布、浸涂、刮涂和噴涂中的至少一種。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述印刷選自凹版印刷、噴墨印刷和柔版印刷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)由苝酰亞胺共聚物制得的新型半導(dǎo)體材料。這樣的聚合物可以表現(xiàn)出高n型載流子遷移率和/或良好的電流調(diào)制特性。此外，本發(fā)明的化合物可以具有某些加工優(yōu)勢(shì)，例如溶液加工性和/或在環(huán)境條件下良好的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C08G61/12GK101939351SQ200980104291
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者A·法凱蒂, F·多茨, M·卡斯特勒, 陳志華, 顏河 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司;破立紀(jì)元有限公司