区域规整的聚硒吩制造技术

本发明专利技术涉及区域规整的聚硒吩、涉及其作为半导体或电荷输送材料在光学器件、光电器件或电子器件中的用途，并涉及包含它们的器件、光电器件或电子器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及区域规整的聚硒吩，涉及其作为半导体或电荷输送材 料在光学器件、光电器件或电子器件中的用途，并涉及包含它们的光 学器件、光电器件或电子器件。背景及现有技术近年来越来越关注聚合物在电子应用领域的用途。 一个重要的具体领域是有机光电材料(OPV)。聚合物已经在OPV中发现了用途，因为它们允许通过溶液加工技术，如旋转铸造、浸涂或喷墨印刷来制造 器件。与用于制造无机薄膜器件的蒸发技术相比，溶液加工可以更廉价和更大规模地进行。目前，聚合物基器件可实现最高4-5%的效率(参 见例如K. M. Coakley和M. D. McGehee， Chem. Mater. 2004， 16， 4533-4542 )。这明显低于无机器件可实现的效率，其通常高达25%。目前在0PV器件中实现最高效率的聚合物类型是聚(3-烷基-噻吩) (P3AT)。由于其广泛可得性和良好的吸收特性，最常用的实例是聚 (3-己基噻吩)(P3HT) 。 P3HT在480至650纳米范围内强烈地吸收， 最大吸收峰值位于560纳米。这意味着相当大部分的太阳光没有被吸 收。为了改进OPV器件的效率，需要吸收更多来自太阳光镨的更长波 长范围(650至800纳米)的光的聚合物。为此，需要具有优选小于 1.9 eV的低带隙的聚合物，但例如P3HT具有~ 2. 0 eV的带隙。除OPV器件外，有机材料还表现出有望作为有机基薄膜晶体管和 有机场效应晶体管(TFT， OFET)中的活性层(参见H. E. Katz、 Z. Bao 和S. L. Gilat, Acc. Chem. Res., 2001 ， 34, 5， 359 )。此类器 件在智能卡、安全标签和平板显示器中的开关元件中具有潜在用途。如果有机材料可以由溶液沉积，由于这能够提供迅速的大面积制造途 径，则据期有机材料在成本上明显优于它们的硅类似物。该器件的性能主要基于半导体材料的栽流子迁移率和电流的通/ 断比率，因此，理想的半导体应该具有截止状态下的低导电性，同时具有高的载流子迁移率(>lxlO—kfl^rs-1)。此外，重要的是，该半 导电材料对于氧化相对稳定，即具有高的电离电势，这是因为氧化导 致器件性能降低。已经报道了载流子迁移率为1 x 10—5至4. 5 x 10—^m丫is^但具有10 至103的相当低的电流通/断比率的区域规整的头尾相接P3HT。这种低的通/断电 流部分归因于聚合物的低电离电势，这会导致聚合物在环境条件下的 氧掺杂，并随之导致高的截止电流。高的区域规整度导致改进的填充和优化的显微结构，导致改进的 载流子迁移率。通常，P3AT表现出改进的溶解度，并能够进行溶液处理以 制造大面积薄膜。然而，P3AT具有相对较低的电离电势并在空气中容 易被渗杂。本专利技术的一个目的是提供用作半导体或电荷输送材料，尤其用在 OPV和OFET器件中的新材料，其易于合成，具有高电荷迁移率、良好 的可加工性和氧化稳定性。本专利技术的另一目的是提供新型半导体和电 荷输送部件，和包含这些部件的新型和改进的光电、电子和发光器件。 根据下列描述，本领域技术人员能立即看出本专利技术的其它目的。本专利技术的专利技术人已经发现，通过提供本专利技术中所要求保护的聚硒 吩，可以实现这些目的。特別是已经发现，区域规整的聚(3-烷基)硒 吩(P3AS )和在骨架上仅含硒吩的其它聚合物具有低于1. 9eV的带隙， 同时保持高空穴载流子迁移、可溶液加工性和高光学吸收系数的满意性能。此前已经通过3-烷基硒吩前体的电化学聚合法(C. Mahatsekake 等人，Phosphorus, Sulfur and Silicon, 1990， 47， 35-41)或通 过利用FeCl3的氧化化学途径(Y. Katsumi等人，Japanese Journal Appl. Physics. Part 2， 1989， 28， U38-L1化C. G. Andrieu等 人，Sulfur Letters, 1996， 19， 261-266 )合成区域无规的 (Regiorandom)聚(3-烷基)硒吩。这两种制备方法均产生在烷基侧链 的定位方面具有低区域规整度的材料。Katsumi和共事者报道的区域 无规的聚(3-烷基)硒喻(Y. Katsumi等人，Japanese Journal Appl. Physics. Part 2, 1989， 28， L138-L140)据报道具有比区域无规的 聚(3-烷基)嚷吩大的带隙(2.4eV对2. 2eV)。这可以合理解释为聚合 物骨架的在烷基侧链和硒与硫相比更大的离子半径(这降低了平面度) 之间的提高的空间相互作用，和由此提高的带隙。之前尚无报道这些 材料在场效应晶体管中的栽流子迁移率或在有机光电器件中的性能。EP-A-1 439 590公开了单体型的、低聚的和聚合的双(漆吩基)亚 芳基，但没有公开本专利技术的聚合物。S. Tierney、 M. Heeney和I. McCulloch， Synth Met， 148(2)， 195-198， (2005)公开了聚双(3-辛 基-噻吩-2-基)硒吩，但没有公开本专利技术的聚合物。专利技术概述本专利技术涉及在3-和/或4-位置上任选被取代的2, 5-硒吩的区域规 整聚合物。本专利技术进一步涉及本专利技术的聚合物作为半导体、电荷输送或发光 材料的用途。本专利技术进一步涉及包含至少一种本专利技术的聚合物的半导体、电致 发光或电荷输送材料、部件或器件。本专利技术进一步涉及本专利技术的聚合物作为电荷输送、半导体、导电、 光电导或发光材料在光学、光电学或电子部件或器件、有机场效应晶 体管(0FET)、集成电路(IC)、薄膜晶体管(TFT)、平板显示器、射频识别(RFID)标签、电致发光或光致发光器件或部件、有机发光 二极管(0LED)、显示器背光、光电器件或传感器、电荷注射层、肖 特基二极管、平面化(planarising)层、抗静电膜、导电衬底或图案、 电池中的电极材料、光电导体、电子照相应用、电子照相记录、有机 存储器件、配向层、化妆品或药品组合物、生物传感器、生物芯片中 的用途或用于检测和辨别DNA序列的用途。本专利技术进一步涉及包含本专利技术的聚合物、半导体或电荷输送材料、 部件或器件的光学、电光学或电子器件、FET、集成电路(IC) 、 TFT、 0LED或配向层。本专利技术进一步涉及包含本专利技术的聚合物、半导体或电荷输送材料、 部件或器件或FET、 IC、TFT或0LED的用于平板显示器、射频识别(RFID ) 标签、电致发光显示器或背光的TFT或TFT阵列。本专利技术进一步涉及包含本专利技术的FET或RFID标签的防伪标记或器件。附图概述图l显示与在氯苯中(c)和在薄膜形式下(d)的区域规整聚(3-己基)噻吩(P3HT)相比，本专利技术的区域规整聚(3-己基)硒吩(P3HS) 在氯苯中(a)和在薄膜形式下(b)的固态UV光谱。 图2显示本专利技术的区域规整P3HS的固态UV光谱。 图3显示包含本专利技术的P3HS的晶体管器件的电流(I)-电压(V) 转移特性(3a)和输出特性(3b)。专利技术详述术语"区域规整，，是指区域规整度为至少85%的聚合物。"区域 规整度"是指聚合物中单体单元的头尾相连数量，除以总连接数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
任选在３－和／或４－位置上被取代的２，５－硒吩的区域规整聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M希尼，W迪菲，I麦卡洛克，S希金斯，D克劳奇，P斯卡巴拉，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]