本发明专利技术公开了一类吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物及其制备方法与其在场效应晶体管中的应用。所述吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物结构式如式Ⅰ所示。R1和R2均独立地选自下述任意一种：C1-C120的直链或支链烷基。R3和R4均独立地选自下述任意一种：C1-C60的直链或支链烷基。本发明专利技术还提供了式Ⅰ所示聚合物的制备方法。本发明专利技术的合成路线简单高效，原料易得，宜于大规模合成。以本发明专利技术的吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物为有机半导体层制备的场效应晶体管的迁移率和开关比都比较高，迁移率最高为2.0cm2V-1s-1，开关比为105。本发明专利技术的聚合物在有机场效应管器件中有良好的应用前景。。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机半导体材料
，具体涉及一类吡咯并吡咯二酮-并二噻吩 聚合物及其制备方法与其在场效应晶体管中的应用。
技术介绍
场效应晶体管（FieldEffectTransistor,简称FETs)是利用电场效应来控制半 导体中电流大小的一种有源电子器件。目前广泛使用的该类电子器件都是以传统的无机半 导体材料诸如硅、锗、镓、以及它们的衍生物为核心材料制备得到。这些无机材料和器件性 能优越，有力地推动了全世界科技、经济、社会的发展和人类进步。但是由于传统的半导体 材料矿产资源日益枯竭以及所需单质纯化过程中带来的严重环境污染和巨大的水、电能消 耗，人们迫切需要新的高性能和质优价廉的半导体材料来代替它们。基于JT-共轭结构的 有机半导体材料由于其可预期的优越性能和潜在的应用前景受到了科技和学术界的广泛 关注。近些年来，国内外的研宄机构和大型跨国公司分别倾注了大量的精力和资源从事高 性能有机半导体材料的研发工作，目前在新材料研发和器件构筑方面取得了较大的进展。 但总体来讲，已有的有机半导体材料依然不能能够满足实际需要。这种现状给该领域的科 技人员和机构提出了更高的研宄目标，也给国内研宄机构开发具有原创性、高性能的有机 半导体材料、占领世界科技与经济高峰提供了诸多机遇。 顾名思义，聚合物场效应晶体管（Polymerfield-effecttransistors,简称 PFETs)是以ji-共轭高分子材料为半导体层的晶体管器件。聚合物半导体材料除了具有有 机半导体材料的共同优点诸如物理化学性质的可调控性和合成成本较低外，还具有成膜性 优良、柔韧性好，可以大面积制备电子器件等特性。聚合物半导体材料的这些结构与性能特 点为它们的广泛实际应用打下了良好的基础。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一类吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物及其制备方法。 本专利技术所提供的吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物，其结构式如式I所示：【主权项】1. 式I所示聚合物：上述式I中，R1和R2均独立地选自下述任意一种：c ^C12tl的直链或支链烷基； R3和R4均独立地选自下述任意一种=C1-C6tl的直链或支链烷基； η为聚合度，η为10-3000。2. 根据权利要求1所述的式I所示聚合物，其特征在于：所述R 1和R2均独立地选自下 述任意一种：Cltl-C4tl的直链或支链烷基； R3和R 4均独立地选自下述任意一种=C1-Cltl的直链或支链烷基； η 为 20-1000。3. -种制备权利要求1所述的式I所示聚合物的方法，包括下述步骤： (1) 在惰性气氛中，将式II所示化合物、式III所示化合物和式IV所示化合物进行反应， 得到式V所示化合物；上述式II中，R3和R4均独立地选自下述任意一种：c ^C6tl的直链或支链烷基； 式III 中，1?5为 C「C6直链或支链烷烃、 2N 或 2N ; 式IV中，1?6为C ^C6直链或支链烷烃； (2) 在惰性气氛中，在钯催化剂以及膦配体作用下，将式V所示化合物与式VI所示化合 物进行反应，得到式I所示化合物；上述式VI中，R1和R2均独立地选自下述任意一种：c ^C12tl的直链或支链烷基。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（1)中，式II所示化合物与式III所示 化合物和式IV所示化合物投料摩尔用量比依次为I :2. O~6. O :2. O~6. O ; 所述反应的温度为-80°C~25°C，时间为2小时~48小时； 所述反应在有机溶剂中进行； 所述溶剂为1，4-二氧六环、四氢呋喃和乙醚中的至少一种。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（2)中，所述钯催化剂为三（二亚苄 基丙酮）二钯、四（三苯基膦）钯、二（三苯基膦）二氯化钯、二（二亚苄基丙酮）钯中的 至少一种； 所述膦配体为三（邻甲苯基）膦、三苯基膦、三（呋喃基）膦中的至少一种。6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（2)中，所述式V所示化合物与式VI 所示化合物、钯催化剂和膦配体的投料摩尔用量比依次为1 :〇. 95~1. 05 :0.0 l~0. 20 : 0. 02 ~0. 20 ; 所述反应的温度为60°C~150°C，时间为24小时~48小时； 所述反应在有机溶剂中进行； 所述溶剂为四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯和氯苯中的至少一种。7. 权利要求1所述的式I所示聚合物在制备有机场效应晶体管中的应用。8. -种有机场效应晶体管，其半导体层由权利要求1所述的式I所示聚合物制成。【专利摘要】本专利技术公开了一类吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物及其制备方法与其在场效应晶体管中的应用。所述吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物结构式如式Ⅰ所示。R1和R2均独立地选自下述任意一种：C1-C120的直链或支链烷基。R3和R4均独立地选自下述任意一种：C1-C60的直链或支链烷基。本专利技术还提供了式Ⅰ所示聚合物的制备方法。本专利技术的合成路线简单高效，原料易得，宜于大规模合成。以本专利技术的吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物为有机半导体层制备的场效应晶体管的迁移率和开关比都比较高，迁移率最高为2.0cm2V-1s-1，开关比为105。本专利技术的聚合物在有机场效应管器件中有良好的应用前景。。【IPC分类】C08G61-12, H01L51-30【公开号】CN104761706【申请号】CN201510155087【专利技术人】张卫锋, 毛祖攀, 黄剑耀, 高冬, 陈智慧, 于贵 【申请人】中国科学院化学研究所【公开日】2015年7月8日【申请日】2015年4月2日本文档来自技高网...
【技术保护点】
式I所示聚合物：上述式Ⅰ中，R1和R2均独立地选自下述任意一种：C1‑C120的直链或支链烷基；R3和R4均独立地选自下述任意一种：C1‑C60的直链或支链烷基；n为聚合度，n为10‑3000。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫锋，毛祖攀，黄剑耀，高冬，陈智慧，于贵，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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