一种香豆素类聚合物半导体激光材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供的一种香豆素类聚合物半导体激光材料，其结构式为：

A coumarin polymer semiconductor laser material and its application

The invention provides a coumarin polymer semiconductor laser material, and its structural formula is:

【技术实现步骤摘要】
一种香豆素类聚合物半导体激光材料及其应用
本专利技术属于激光材料领域，特别涉及一种香豆素类聚合物半导体激光材料及其应用。
技术介绍
传统的激光器存在着许多问题，如对于固体激光器，面临着晶体生长困难，技术要求高，价格昂贵等问题；激光玻璃一般需在高温条件下熔制，对于不同的基质材料和不同的激光工作波段还需要除去OH基和气体保护，工艺条件苛刻，生产成本高。目前使用较多的二氧化碳气体激光，虽然功率高，但其装置笨重庞大，给需要小型化激光器的场合带来了诸多不便。近年来，无机半导体激光得到了飞速的发展和广泛的应用，但是也存在生产成本高的问题。鉴于这些激光器性能上的局限性，科学家们长期以来一直致力于发展新型激光材料以期获得更加完美的激光器。探索和开发新型激光工作物质和材料不仅是未来研制新型高效率激光器及激光系统的前提和基础,而且具有巨大的潜在应用价值。有机半导体材料由于其良好的光学及电学性能、简单的制备过程以及结构和性能的可调制性，在有机发光二极管(OLEDs)，有机场效应晶体管(OFETs)，有机太阳能电池(OPVs)及有机激光(OrganicLasers)等领域得到了广泛的应用，已经成为有机电子学研究的重要内容。近年来，结构紧凑、价格低廉(甚至可以弃置)的有机激光的研究发展非常迅速。与染料激光器相比，有机半导体材料除了具有有机激光染料的优点(高的发光效率，可调光谱范围宽，可视为四能级系统等)外，还具有高的固态发光效率，载流子传输及成膜性好等使其在激光应用方面受到广泛的关注。然而，由于有机激光在电泵浦下高的激光阈值导致电泵浦有机激光一直难以实现，这也成为一直困扰有机激光发展的瓶颈问题。为降低激光阈值，人们通过优化分子结构设计合成出包括小分子材料、聚合物材料及高分子材料等在内的有机半导体材料。其中具有多维空间拓扑结构单分散大分子，不但可以像小分子那样使用常规的硅胶柱层析进行提纯，还具有类似聚合物的良好的成膜性能。此外，由于它们所具有的空间多维结构减弱了分子间的相互作用，使得它们在极性溶剂中往往具有更好的溶解性形成表面形貌规整、均一的薄膜，同时该类材料还具有各向同性的光电性能。
技术实现思路
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种香豆素类聚合物半导体激光材料。技术方案：本专利技术提供的一种香豆素类聚合物半导体激光材料，其结构式为：m，n分别代表单体的个数。该香豆素类聚合物半导体激光材料的熔点在220.8以上。该香豆素类聚合物半导体激光材料的PL发射峰在482-548nm之间。该香豆素类聚合物半导体激光材料的PL发射峰的半峰全宽在4.9nm以下。该香豆素类聚合物半导体激光材料的增益系数在91-98cm-1之间。本专利技术还提供了上述香豆素类聚合物半导体激光材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)4-苯基-7-羟基香豆素的制备：在一水硫酸氢钠存在下，间苯二酚和苯甲酰乙酸乙酯回流反应，即得4-苯基-7-羟基香豆素；反应式为：(2)丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯的制备：在对苯二酚存在下，丙烯酸、二氯亚枫10mL反应，得丙烯酰氯；在三乙胺存在下，4-苯基-7-羟基香豆素和丙烯酰氯反应，得丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯；反应式为：(3)香豆素类聚合物的制备：氮气气氛中，在引发剂存在下，丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯、4-硝基-4'-乙酰胺基-3'-甲酯基二苯乙烯反应，即得；反应式为：步骤(1)中，一水硫酸氢钠、间苯二酚和苯甲酰乙酸乙酯的摩尔比为(0.10-0.20)：1：(1-2)，反应时间为10-20min。步骤(2)中，丙烯酰氯的制备反应中，丙烯酸、二氯亚枫的用量比为(40-60)mmol：10mL，反应温度为30-50℃，反应时间为1-3h；丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯的制备反应中，丙烯酰氯、4-苯基-7-羟基香豆素、三乙胺的摩尔比为：(4-6)：2：(3-4)，反应温度为室温，反应时间为3-5h。步骤(3)中，丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯、4-硝基-4'-乙酰胺基-3'-甲酯基二苯乙烯的摩尔比为1:1；引发剂为AIBN；反应温度为70-80℃，反应时间为20-30h。本专利技术还提供了上述香豆素类聚合物半导体激光材料在激光器中的应用。有益效果：本专利技术提供的香豆素类聚合物半导体激光材料制备成本低，合成简单可控，产率高，溶解性好，同时具有较好的热稳定性。该材料在有机激光器件应用中表现出优异的热稳定性能、成膜稳定性和低阈值特性，低的水氧敏感性和高发光强度。其高的发光效率和迁移率，使其在电泵浦有机半导体激光、有机电致发光和有机场效应晶体管方面具有潜在的应用价值。具体实施方式下面对本专利技术作出进一步说明。实施例1香豆素类聚合物半导体激光材料的制备，包括以下步骤：(1)4-苯基-7-羟基香豆素的制备：向圆底烧瓶中加入40.0mmol间苯二酚、60.0mmol苯甲酰乙酸乙酯和4.0mmol一水硫酸氢钠，混合均匀，置于微波化学反应器中，装上回流装置，在功率为400W的条件下间歇式加热，TLC监测反应进程，加热8min后，间苯二酚消失，停止微波加热。冷却后，向反应瓶中加入80mL冰水，搅拌，并用超声波分散，析出大量块状固体，抽滤除水，然后用95％乙醇重结晶，得7.08g深绿色固体，产率为70.9％。MS(m/z):238.2(M+，92.1％)，210.1(100％)，181.2(34.2％)，152.1(26.3％)，76.1(9.2％)。Rf(0.55，乙酸乙酯∶石油醚＝2∶1)反应式为：(2)丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯的制备：在干燥的三颈烧瓶中，加入丙烯酸50mmol，二氯亚枫10mL，对苯二酚少量，在40℃下，磁力搅拌反应2个小时，反应结束后，真空抽去过量的二氯亚矾。将4-苯基-7-羟基香豆素20mmol与无水三乙胺30mmol溶解在30mL二氯甲烷(经过无水处理)中，在冰浴的冷却下将此二氯甲烷溶液通过滴液漏斗逐滴加入装有丙烯酰氯的三颈烧瓶中，反应现象十分剧烈，有大量白烟产生，滴加完香豆素的二氯甲烷溶液后，整个反应体系为黄色。撤去冰浴，在室温下继续反应个4小时以后，TLC显示，原料点不再继续变小，停止反应。将反应液浓缩后，使用硅胶进行柱层析分离，所用洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚1:4的溶剂，收集到淡黄色固体2.95g，收率50.1％。反应式为：(3)香豆素类聚合物的制备：在干燥的圆底烧瓶中，加入磁子、丙烯酸-4-苯基-7-羟基香豆素酯2mmol、4-硝基-4'-乙酰胺基-3'-甲酯基二苯乙烯2mmol、引发剂AIBN0.0078g。用橡皮塞封闭圆底烧瓶，用氮气换气3次后，用针筒注入10mL经过无水处理的THF，随后在氮气的保护下，以70℃的温度反应25个小时。反应结束后，将聚合物的溶液倒入200mL甲醇中，析出大量白色固体，将过滤后得到的固体在室温下晾干，即得；收率100％。GPC：Mn＝4328，Mw＝5618，PDI＝1.29；反应式为：实施例2香豆素类聚合物半导体激光材料的制备，包括以下步骤：(1)4-苯基-7-羟基香豆素的制备：在一水硫酸氢钠存在下，间苯二酚和苯甲酰乙酸乙酯回流反应，即得4-苯基-7-羟基香豆素；其中，一水硫酸氢钠、间苯二酚和苯甲酰乙酸乙酯的摩尔比为0.15：1：1.5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种香豆素类聚合物半导体激光材料，其结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种香豆素类聚合物半导体激光材料，其结构式为：m，n分别代表单体的个数。2.根据权利要求1所述的一种香豆素类聚合物半导体激光材料，其特征在于：该香豆素类聚合物半导体激光材料的熔点在220.8以上。3.根据权利要求1所述的一种香豆素类聚合物半导体激光材料，其特征在于：该香豆素类聚合物半导体激光材料的PL发射峰在482-548nm之间。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆知纬，
申请(专利权)人：深圳市佶达德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44