本发明专利技术公开了一种基于二并吡咯酮(DPP)与萘酰亚胺单元构建的聚合物半导体材料及其制备方法与应用。该聚合物的结构如式I所示。本发明专利技术还提供了式I化合物的制备方法。本发明专利技术提供的合成路线简单、有效；原料为商业化的廉价产品，合成成本低；合成方法具有普适性，可以推广应用到其他NDT化合物的合成。以本发明专利技术NDT为有机半导体层制备的OFET在空气中可测得较高的双极性迁移率(空穴和电子μ最高值约为0.01cm2/V·s)，在OFET中有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料领域，涉及基于二并吡咯酮（DPP)与萘酰亚胺单元构建的聚合物 半导体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
溶液法制备的小分子半导体薄膜在不同区域的结晶性是不同的，从而导致薄膜 均一性不一致，尽而影响其大面积制备光电器件（Chen，H.J. ;Guo，Y.L. ;Yu，G. ;Zhao，Y.; Zhang，J. ;Gao，D. ;Liu，H.T. ;Liu，Y.Q.Adv.Mater. ,2012, 24, 4618·)。因此，可溶液法加 工的高分子材料受到研究者的格外关注。由于大多数n型半导体材料暴露于空气或潮湿 环境下都有明显的器件性能衰减（Sirringhaus,Η.Adv.Mater.，2009, 21，3859.)。目前 极少有关于可在空气中测试出双极性性能0FET高分子材料报道。因此，设计合成具有良 好空气稳定性的双极性高分子材料仍然是一个巨大挑战。基于二并吡咯酮（DPP)单元构 建的D-A型高分子半导体材料由于其分子间紧密的31-31堆积，给-受体（D-A)型分子 内的极化作用而使得这类高分子材料具有优异的0FET器件性能（>1. 0cm2VS4 (Lei，T.; Cao,Y. ；Zhou,X. ；Peng,Y. ；Bian,J. ；Pei,J.Chem.Mater. , 2012, 24, 1762 ；Bronstein,H.； Chen,Z.Y. ；Ashraf,R.S. ；.Zhang,ff.M. ；Du,J.P. ；.Durrant,J.R. ；Tuladhar,P.S.； Song,K. ；ffatkins,S.E. ；Geerts,Y. ；ffienk,Μ.M. ；Janssen,R.A.J. ；Anthopoulos,T.； Sirringhaus,H. ；Heeney,M. ；McCulloch,I.J.Am.Chem.Soc. , 2011, 133, 3272 ；Ha,J.S.； Kim，K.H. ;Choi，D.H·J.Am.Chem.Soc·，2011，133, 10364 ;Li，Y.N. ;Sonar，P. ;Singh，S.P.; Zeng，W.J. ;Soh，M.S.J.Mater.Chem.，2011，21，10829 ;Yuen，J.D. ;Fan，J. ;Seifter，J.; Lim，B. ;Hufschmid，R. ;Heeger，A.J. ;Wudl，F.J.Am.Chem.Soc.，2011，133, 20799 ; Chen,Z.Y. ；Lee,M.J. ；Ashraf,R.S. ；Gu,Y.；Albert-Seifried,S. ；Nielsen,Μ.M.； Schroeder,B. ；Anthopoulos,T.D. ；Heeney,M. ；McCulloch,I. ；Sirringhaus,H.Adv. Mater.，2012, 24, 647.)。萘酰亚胺单元由于其良好的平面性，较低的LUM0轨道能级而常 用于构建η型 0FET半导体材料（Gao,X.K. ;Di,C-A. ;Hu,Υ·B. ;Yang,X.D. ;Fan,Η·Y.; Zhang,F. ;Liu,Y.Q.Li,Η·X. ;Zhu,D.B.J.Am.Chem.Soc. , 2010, 132, 3697.)。其中其于萘 酰亚胺（NDI)的D-A型高分子材料的电子迀移率可达0. 85cm2V1s1 (Yan,H. ;Chen,Z.Η.; Zheng,Y. ；Newman,C. ；Quinn,J.R. ；Kastler,M. ;Facchetti,A.Nature. , 457, 679.) 〇
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种二并吡咯酮（DPP)与萘酰亚胺单元构建的聚合物半导 体材料及其制备方法与应用。 本专利技术提供的式I所示二并吡咯酮（DPP)与萘酰亚胺（NDT)单元构建的聚合物半 导体材料（DPP-NDIT)，其结构通式如式I所示。 所述式I中，札和R2均为Cl~C60的直链烷基、支链烷基或碳氟链烷基。m= 0-10 ；η为聚合度，η为5-300,具体的，η为6-7或9-10或6-10或5-100或5-50或5-20。 上述式I中，C1~C60的烷基为直链烷基或支链烷基或碳氟链烷基；所述直链烷 基为碳原子总数为1-16的直链烷基，具体为正辛基； 所述支链烷基为2-甲基丙基、2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基、2-己基癸 基、2-辛基十二烷基或2-癸基十二烷基； 所述碳氟链烷基为2, 2, 3, 3, 4, 4, 4-七氟丁基或2, 2, 3, 3, 3-五氟丙基。具体的， 所述式I所示聚合物为式la所示聚合物中的任意一种： 所述式la中，m为0或1或2 ; 、^c8h17札为_(^17或-、η= 5-300,具体的，η为 6-7 或 9-10 ; 其中，m= 1，札为 _(：8!117时，为聚合物DPP-NDIT2-S; .Hm= 0,札为 17 时，为聚合物DPP-NDIT1-B; m= 1，札为一C8 17 时，为聚合物DPP-NDIT2-B; C:丨(丨H2i ,c8hI7 m= 2,札为 时，为聚合物DPP-NDIT3-B。 本专利技术提供的制备式I所述聚合物的方法，包括如下步骤： 将式II所示化合物与式III所示化合物于溶剂中进行Suzuki偶联反应，反应完 毕得到所述式I所述聚合物；[on?11 所述式II和式III中，&、私和m的定义与权利要求1相同。 上述方法中，所述式III所示化合物与式II所示化合物的投料摩尔用量比为1: 0· 95-L05,具体为 1 :1; 所述Suzuki偶联反应步骤中，温度为90-140°C，优选120°C;时间为20小时-90 小时，优选72小时； 所述Suzuki偶联反应在惰性气氛和碱性溶液中进行； 其中，所述惰性气氛具体为氮气气氛；所述碱性溶液具体为碳酸钾溶液；所述碱 性溶液的浓度具体为〇. 1-5M，优选2M; 所述溶剂选自甲苯和二甲苯至少一种。 所述Suzuki偶联反应具体为在催化剂和膦配体存在的条件下进行反应； 所述催化剂具体选自三（二亚苄基丙酮）二钯、四（三苯基膦）钯、二（三苯基 膦）二氯化钯和二（二亚苄基丙酮）钯中的任意一种； 所述膦配体为三（邻甲基苯基）膦、三苯基膦、三（呋喃基）膦中的至少一种。 所述式II所示化合物与式III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 95 ~1. 05 :0. 01 ~0. 20 :0. 02 ~0. 20,具体可为 1. 0 :1. 0 :0. 05 :0. 1。上述反 应流程示意图如图1所示。 另外，上述本专利技术提供的式I所示聚合物（DPP-NDIT)在制备有机场效应晶体管中 的应用及以所述式I所示聚合物为有机半导体层的有机场效应晶体管，也属于本专利技术的保 护范围。 本专利技术的优点在于： 1、合成路线简单、有效；原料为商业化的廉价产品，合成成本低；合成方法具有普 适性，可以推广应用到其他各种取代基取代的DPP-NDIT聚合物的合成。 2、取代的DPP-NDIT聚合物是线性π大共辄分子，具有刚性的平面本文档来自技高网...
【技术保护点】
式I所示聚合物，所述式I中，R1和R2均均为C1～C60的直链烷基或支链烷基或碳氟链烷基；m＝0‑10；n为聚合度，n为5‑300。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于贵，朱敏亮，毛祖攀，张卫锋，黄剑耀，王丽萍，罗浩，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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