高迁移率发光半导体及其制备方法、用途和应用方法技术

技术编号:20559886 阅读:36 留言:0更新日期:2019-03-14 04:54
本发明专利技术公开了高迁移率发光半导体及其制备方法、用途和应用方法,高迁移率发光半导体的制备方法包括芳基溴代物或碘代物与芳基硼酸或硼酸酯之间的铃木偶联化学反应,高迁移率发光半导体的应用到器件的方法,器件采用底栅顶接触器件结构,栅极采用n型的掺杂硅,热生长一层300nm的SiO2作为绝缘层,在沉积有机半导体层之前,栅极绝缘层用OTS在真空炉120℃进行修饰,形成单层OTS修饰层;修饰层相继用氯仿,正己烷,异丙醇和丙酮进行清洗,并利用高迁移率发光半导体采用旋涂的方式进行镀膜。本发明专利技术合成得到的材料,表现出聚集诱导发光的性质,而传统的荧光染料在高浓度条件下则具有聚集诱导荧光猝灭的现象,因此有效克服了传统的荧光染料的缺陷。

High mobility luminescent semiconductors and their preparation methods, applications and Applications

The invention discloses high mobility luminescent semiconductor and its preparation method, application and application method. The preparation method of high mobility luminescent semiconductor includes Suzuki coupling chemical reaction between aryl bromide or iodide and aryl boric acid or borate ester, the application method of high mobility luminescent semiconductor to device, the device adopts bottom gate top contact device structure, and the gate adopts n-type doping. Heterosilicon, SiO 2 with 300 nm thermal growth layer is used as insulating layer. Before depositing organic semiconductor layer, gate insulating layer is modified by OTS at 120 C in vacuum furnace to form a single layer of OTS modified layer. The modified layer is cleaned by chloroform, n-hexane, isopropanol and acetone, and the high mobility luminescent semiconductor is coated by spin coating. The material synthesized by the invention exhibits the property of aggregation-induced luminescence, while the traditional fluorescent dyes have the phenomenon of aggregation-induced fluorescence quenching under high concentration conditions, thus effectively overcoming the defects of the traditional fluorescent dyes.

【技术实现步骤摘要】
高迁移率发光半导体及其制备方法、用途和应用方法
本专利技术属于有机光电材料的
,尤其涉及高迁移率发光半导体及其制备方法、用途和应用方法。
技术介绍
有机半导体再诸多柔性光电器件比如有机发光二极管,有机场效应晶体管,有机光伏等领域有重要的应用。尽管高迁移率的有机半导体和高发光效率的有机发光二极管均得到了很好的发展,同时具有高迁移率和高发光亮度的有机半导体材料仍是是一个挑战。高迁移率有机发光半导体可用于制备邮寄发光晶体管,泵浦激光等,此外,近红外的有机发光半导体在夜视,加密显示以及荧光探针等方面都有应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供高迁移率发光半导体及其制备方法、应用和应用方法,解决的技术问题是现有AIE发光材料大多迁移率较低,而高迁移率的半导体材料大多在固体状态下荧光被猝灭。本专利技术旨在将聚集诱导发光的思想用于高迁移半导体的设计,有望结合二者的有点得到同时具有高迁移率和高发光效率的半导体材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:高迁移率聚集诱导发光材料,其特征在于:包括如下化学式:所述R1,R2和R3为H或各种酰亚胺类受体,其中受体具体包括如下结构式:R5为烷基链或甘醇链CnOmH2n+1O,n=1~24,m=0~10。进一步优选地,所述R1,R2、R3和R4具体结构如下,其中,acceptor为所述受体。进一步地,所述R5中C的个数为1-24,O的个数为0-10。高迁移率发光半导体的制备方法,其特征在于:所述高迁移率发光半导体的制备方法包括芳基溴代物或碘代物与芳基硼酸或硼酸酯之间的铃木偶联化学反应,具体包括以下化学式:其中,acceptor为所述受体。更加优选地,高迁移率发光半导体包括TriPE-nPDI系列化合物,其中n=1、2或3。高迁移率发光半导体的用途,其特征在于:所述高迁移率发光半导体用于OLED、OFET和OLET。高迁移率发光半导体的应用到器件的方法,其特征在于:所述器件采用底栅顶接触器件结构,栅极采用n型的掺杂硅,热生长一层300nm的SiO2作为绝缘层,在沉积有机半导体层之前,栅极绝缘层用OTS在真空炉120℃进行修饰,形成单层OTS修饰层;所述修饰层相继用氯仿,正己烷,异丙醇和丙酮进行清洗,并利用高迁移率发光半导体采用旋涂的方式进行镀膜。进一步优选地,所述利用高迁移率发光半导体采用旋涂的方式进行镀膜的具体方法为:将TriPE-1PDI溶于浓度为7mg/mL的氯仿,后涂于器件上,旋涂速度为3000rpm时间为30s,将TriPE-2PDI溶于浓度为5mg/mL的氯仿,后涂于器件上,旋涂速度为3000rpm时间为30s,最后TriPE-3PDI溶于浓度为2mg/ml间二甲苯中,之后在100℃用0.22μm的滤头进行过滤后滴涂在器件上,室温下放置过夜;将化合物TriPE-3PDIL溶于浓度为8mg/ml氯仿溶液,后涂于器件上,3000rpm转速下涂30s,在有机层表面通过掩模版真空蒸镀50nm的金作为源漏电机,器件的沟道长度为31μm宽度为273μm,将器件在140℃氮气氛围中退火40min,至此利用高迁移率发光半导体采用旋涂的方式进行镀膜完毕。进一步优选地,高迁移率发光半导体的应用到器件还需进行源漏电流测试,具体步骤为,采用Keithley4200在室温下氮气中测试,迁移率和阈值电压VTH的计算是通过对源漏电流相对栅极电压的曲线饱和区开方后进行线性拟合,公式为IDS=(W/2L)μeCi(VG-VTH)2;IDS是源漏电流,μ是迁移率,W是沟道宽度,L是沟道长度,Ci栅极绝缘层单位面积的电容,VTH是阈值电压。更加优选地,所述绝缘层的电容为10nFcm-2。实施本专利技术可以达到以下有益效果:本专利技术提出了高迁移率发光半导体分子设计合成新策略,实现了该类分子在电荷传输和发光之间的完美平衡,可广泛应用与OLED,OFET,OLET中;本专利技术合成得到的材料聚集态发光效率高,荧光量子产率高达30%;本专利技术合成得到的材料,表现出聚集诱导发光的性质,而传统的荧光染料在高浓度条件下则具有聚集诱导荧光猝灭的现象,因此有效克服了传统的荧光染料的缺陷;本专利技术的合成得到的材料表现出红光和近红外发光的特性;本专利技术的合成得到的材料表现出较高的电子迁移率,高达0.04cm2V-1s-1。附图说明图1为化合物2的核磁共振氢谱;图2为化合物2的核磁共振碳谱;图3为化合物2的高分辨质谱;图4为化合物3的核磁共振氢谱;图5为化合物3的核磁共振碳谱;图6为化合物3的高分辨质谱;图7为化合物TriPE-1PDI核磁共振氢谱;图8为化合物TriPE-1PDI核磁共振碳谱;图9为化合物TriPE-1PDI高分辨质谱;图10为化合物TriPE-2PDI的核磁共振氢谱;图11为化合物TriPE-2PDI的高分辨质谱;图12为化合物TriPE-3PDI的核磁共振氢谱;图13为化合物TriPE-3PDI的高分辨质谱;图14为化合物TriPE-3PDIL的核磁共振氢谱;图15为化合物TriPE-3PDIL的高分辨质谱;图16为化合物TriPE-3NDI的核磁共振碳谱;图17为化合物TriPE-3NDI的高分辨质谱;图18为化合物TriPE-nPDIs(A)在氯仿溶液中的摩尔消光系数.(B)氯仿溶液中的归一化荧光光谱.(C)归一化的紫外吸收光谱和(D)薄膜归一化的吸收光谱.浓度:10μM;图19为TriPE-1PDI(A),TriPE-2PDI(B),TriPE-3PDI(C)在具有不同正己烷比例的氯仿/正己烷中的发射光谱.化合物浓度:(10μM);λex:572nm.(D-F)化合物TriPE-1PDI(D),TriPE-2PDI(E),TriPE-2PDI(F)在具有不同正己烷比例的氯仿/正己烷中的照片,激发波长365nm;图20为系列化合物TriPE-nPDI的热重分析曲线,测试条件:氮气氛围,加热速度10℃/min;图21为系列化合物TriPE-nPDI的差示扫描量热曲线,测试条件:氮气氛围,加热速度10℃/min;图22为化合物(A)TriPE-1PDI,(B)TriPE-2PDIandTriPE-3PDI的循环伏安曲线;测试条件:0.1MBu4+NPF6-氯仿溶液,扫描速度:100mV/s;图23为化合物TriPE-3PDI(AandB)andTriPE-3PDIL(CandD)在140℃退火下的有机场效应晶体管输出和转移曲线;图24为化合物(A)TriPE-1PDI在室温下的转移曲线(B,C)化合物TriPE-2PDI在140℃退火温度下的输出和转移曲线;图25为化合物TriPE-1PDI,TriPE-2PDI,TriPE-3PDI和TriPE-3PDIL在室温和140℃退火温度下薄膜的AFM图片和XRD图片;图26为TriPE-3PDIL在氯仿溶液和薄膜状态下的吸收和发射光谱。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。高迁移率聚集诱导发光材料,其特征在于:包括如下化学式:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高迁移率聚集诱导发光材料,其特征在于:包括如下化学式:

【技术特征摘要】
2017.09.06 US 62/605,9751.高迁移率聚集诱导发光材料,其特征在于:包括如下化学式:所述R1,R2和R3为H或各种酰亚胺类受体,其中受体具体包括如下结构式:R5为烷基链或甘醇链CnOmH2n+1O,n=1~24,m=0~10。2.如权利要求1所述的高迁移率发光半导体,其特征在于:所述R1,R2、R3和R4具体结构如下,R3=R4=acceptor或R1=H,R3=R4=acceptor或R1=R4=H,R3=acceptor或R1=H,R3=H,R4=acceptor或R1=R2=CN,R3=R4=acceptor或R1=H,R2=CN,R3=R4=acceptor或R1=R2=H,R3=R4=acceptor;其中,acceptor为所述受体。3.如权利要求1所述的高迁移率发光半导体,其特征在于:所述R5中C的个数为1-24,O的个数为0-10。4.如权利要求1所述的高迁移率发光半导体的制备方法,其特征在于:所述高迁移率发光半导体的制备方法包括芳基溴代物或碘代物与芳基硼酸或硼酸酯之间的铃木偶联化学反应,具体包括以下化学式:其中,acceptor为所述受体。5.如权利要求4所述的高迁移率发光半导体的制备方法,其特征在于:所述高迁移率发光半导体包括TriPE-nPDI系列化合物,其中n=1、2或3。6.如权利要求1~5任意一项所述的高迁移率发光半导体的用途,其特征在于:所述高迁移率发光半导体用于OLED、OFET和OLET。7.如权利要求1~5任意一项所述的高迁移率发光半导体的应用到器件的方法,其特征在于:所述器件采用底栅顶接触器件结构,栅极采用n型的掺杂硅,热生长一层300nm的SiO2作为绝缘层,在沉积有...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐本忠赵征
申请(专利权)人:香港科技大学
类型:发明
国别省市:中国香港,81

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