导电聚合物制造技术

本发明专利技术涉及有机半导体器件，其包括带有夹在电极结构之间的有机层的基材，其中有机层包含由通式Ⅰ表示的聚合物：其中Ｘ选自Ｈ，ＣＮ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＣＯＯＣＨ↓［３］。Ｙ由以下通式Ⅱ表示：其中Ａ是苯基，该苯基可进一步在１或２或３位置上被独立地选自Ｃ↓［１－８］烷基，ＣＮ，Ｆ，Ｃｌ的基团取代；Ｂ和Ｃ都是苯基，这些苯基可进一步彼此独立地在１或２或３或４或５位置上被独立地选自Ｃ↓［１－８］烷基，ＣＮ，Ｆ，Ｃｌ的基团取代；Ａ，Ｂ和Ｃ也可以彼此独立地选自嘧啶，哒嗪和吡啶；ｍ＝５－２０，０００。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新化合物和该化合物在作为导电和电子活性材料的有机组合物中的用途。本专利技术特别地涉及包括带有电活性有机取代基的以共价键连接的聚合物链的侧链聚合物体系的用途。认识到可以使许多有机化合物导电。导电的机理可以是离子传导或电子传导。离子传导在聚合物材料与离子化合物的共混物中是最重要的，可将离子化合物看作聚合物中的溶质。在施加的电场下离子的运动导致电流的流动。其中离子电导率是重要的典型材料包括锂盐在聚合物如聚(环氧乙烷)中的共混物。即使没有加入离子盐，电子传导也在有机化合物中发生。各种类型的有机化合物显示这种类型的传导，包括共轭的聚合物如聚(乙炔)，聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)和聚(噻吩)。这种类型的传导也在低分子量物质如N，N’-二苯基-N，N’-二甲苯基联苯胺和三8-羟基喹啉酸铝的分子固体中存在。不具有共轭主链结构的聚合物也可以显示电子传导。这样的聚合物包括作为已知例子的聚(乙烯基咔唑)。在这些有机化合物中的电子传导依赖于电荷在材料中的插入。可以许多已知的方式将这样的电荷引入，包括以氧化剂或还原剂的掺杂，通过以电荷转移剂的化学掺杂，或通过从导电电极的正电荷或负电荷的直接插入。这样引入电荷的已知例子包括以氧化剂碘对聚(乙炔)的化学掺杂，以电荷转移剂三硝基芴酮对聚(乙烯基咔唑)的掺杂，和通过施加负电位到电极上从低电子亲合性电极如镁金属电极将电荷注入到3-联苯基-5-(4-叔丁基苯基)噁二唑的蒸发薄膜中。此电荷的注入也可看作导电材料的电化学还原，或材料的电化学掺杂。也可对其它电子导电性有机化合物借助正电位进行电荷注入，它通常经由高电子亲合性金属如金组成的电极施加。这样的电荷注入通常被描述为代表正电荷的空穴的注入，此描述理解为等于从导电材料中抽出电子。在有机固体中产生电荷的进一步途径是在电场或入射光或两者的影响下固体分子的电离。在此情况下，电子从材料分子中除去，被另一个分子，或被分子的不同部分俘获。以这种方式，产生一对分离的正电荷和负电荷，其中之一或两者的运动可有助于材料中的电传导。在电子导电的有机固体中的电传导包括，在实际的材料中，电荷从一个分子到另一个分子的转移。通过电荷跳跃或电荷隧道机理描述这样的电荷转移，它可允许电子克服在不同分子或分子子单元之间的能量障碍。在诸如包括聚(乙炔)和聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)的共轭聚合物之类的体系中，电荷也可以通过带电的间断点(discontinuities)在聚合物的规则键合序列的运动沿共轭链流动。在这样的情况下，通常电荷将被大量的单个分子转移通过本体试样，因此跳跃或隧道仍为重要的机理。许多研究者已经考察有机导电材料作为半导体在电子器件制造中的使用。已经从诸如聚(乙炔)，并五苯，和聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)之类的有机化合物制造场效应晶体管。发光二极管已经证明使用宽范围的有机和分子固体，包括N，N’-二苯基-N，N’-二甲苯基联苯胺，三8-羟基喹啉酸铝，3-联苯基-5-(4-叔丁基苯基)噁二唑和聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)。优选，使用至少两种分别通过空穴和电子的运输而传输电荷的有机半导体制造这样的发光二极管。通过俘获器件中的电荷载子直到可以发生载子再结合和光发射，这样的多层二极管比单层器件获得更高的效率。已经使用诸如铜酞菁染料和苝二苯并咪唑之类的化合物制造光电器件。光传导材料已经制备出来，推荐用作在电子照相术，影印和印刷应用中的感光层。这样的光导组合物包括基于以三硝基芴酮掺杂的聚(乙烯基咔唑)的组合物。通过使用光折射效应也可将导电聚合物用作光学存储器和交换设备的元件。光折射层结合了电荷的光产生、电荷载子通过扩散或在施加的场下的传输的能力和线性电-光系数。可以通过向导电聚合物中加入选择的掺杂剂而获得这样的性能。用于诱导电荷的光产生能力的合适掺杂剂包括C60富勒烯。提供线性电-光系线的合适掺杂剂包括二甲基氨基硝基均二苯乙烯。已经认识到在现有技术中描述的有机导电材料中的许多缺点。在这些缺点之中，化学稳定性是重要的参数。聚(乙炔)，在掺杂状态显示高的电导率，当曝露在空气下时转变成非导电的产品，因此必须在惰性气氛中处理和使用。相信聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)发生了在主链中共轭双键的氧化，产生非发光的氧化产品。当将它在器件中引入时，已经认识到或提出对于聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)的进一步降解机理，包括对环境紫外辐射的敏感性。分子固体如N，N’-二苯基-N，N’-二甲苯基联苯胺在工作器件中可能经历结晶，形态的改变，或熔融。这些结果可引起永久的损害或器件效率的损失。在许多有机导电材料中常见的其它重要缺点在于加工材料的困难和高成本。聚(乙炔)和聚(亚苯基1，2-亚乙烯基)都是通过使用前体聚合物的途径制备用于器件中的不溶解和不熔化材料。典型地首先合成可溶解的前体聚合物，沉积在准备的基材上。然后使用热和真空的结合将前体聚合物化学转变成目标产品，通常消除一种或多种副产物的较小的挥发性分子。在以大的数量将目标产品加工成致密的膜时要求对此步骤的严格控制，此外它需要使用昂贵和耗时的真空加工阶段。最后，聚合物难以进一步加工，难以完成如形成图案和平版印刷的步骤。已经进行许多努力以提供溶液可加工的有机导体。认为烷基，烷氧基和其它柔性有机基团在聚合物上的取代可改进它们的溶解性和加工性能。然而，这样的取代常常也降低电荷在体系中的可移性，使产品不利于用于器件制备。该取代也可改变体系的轨道能量，改变要求用于将电荷注入材料的电位。必须将低分子量导电有机材料以薄的均匀膜沉积用于器件。通常从电加热的船式皿通过真空沉积在基材上来沉积这样的膜。此过程相对耗时和要求使用昂贵的高真空处理设备。由于在过程中不同阶段材料和设备的排空和除气的需要，使用这样设备要求的时间较长。因此该途径不能提供用于有机半导体器件的低成本制造方法。在以下参考文献中讨论包括一些聚喹喔啉烯的喹喔啉烯(quinoxalene)Die Makromolekulare Chemie 127(1969)264-70(3142号)；Die Makromolekulare Chemie 171(1973)49-55；Die Makromolekulare Chemie 176(1975)593-607。已经出乎意料地发现，可以通过乙烯基取代的喹喔啉衍生物的聚合制造可加工的导电有机聚合物。进一步发现在这样聚合物中的电荷可动性高和从它们制造的有机半导体器件提供优异的工作性能。测试器件显示没有喹喔啉聚合物结晶的迹象。此外聚合物出乎意料地显示在一般溶剂中的优异溶解性和可以简单地通过旋转涂敷从溶液加工成适于器件制造的均匀膜。因此该聚合物满足通过便宜和快速的加工方法在大范围内制造有机半导体器件的要求。根据本专利技术，一种有机半导体器件包括带有夹在电极结构之间的有机层的基材，其中有机层包括由通式I表示的聚合物 通式I其中X选自H，CN，F，Cl，Br，COOCH3Y由以下通式II表示 通式II其中A是苯基，该苯基可进一步在1或2或3位置上被独立地选自C1-8烷基，CN，F，Cl的基团取代；B和C都是苯基，这些苯基可进一步彼此独立地，在1或2或3或4或5位置上被独立地选自C1-8烷基，CN，F，Cl的基团取代；A，B和C也可以彼此独立地选自嘧啶，哒嗪和吡啶；m＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机半导体器件，其包括带有夹在电极结构之间的有机层的基材，其中有机层包含由通式Ⅰ表示的聚合物：＊＊＊ 通式Ⅰ其中Ｘ选自Ｈ，ＣＮ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＣＯＯＣＨ↓［３］Ｙ由以下通式Ⅱ表示：＊＊＊ 通式Ⅱ其中Ａ是苯基，该苯基 可进一步在１或２或３位置上被独立地选自Ｃ↓［１－８］烷基，ＣＮ，Ｆ，Ｃｌ的基团取代；Ｂ和Ｃ都是苯基，这些苯基可进一步彼此独立地在１或２或３或４或５位置上被独立地选自Ｃ↓［１－８］烷基，ＣＮ，Ｆ，Ｃｌ的基团取代；Ａ，Ｂ和Ｃ也可以彼此独 立地选自嘧啶、哒嗪和吡啶；ｍ＝５－２０，０００。

【技术特征摘要】
GB 1999-5-12 9910964.71.一种有机半导体器件，其包括带有夹在电极结构之间的有机层的基材，其中有机层包含由通式I表示的聚合物 通式I其中X选自H，CN，F，Cl，Br，COOCH3Y由以下通式II表示 通式II其中A是苯基，该苯基可进一步在1或2或3位置上被独立地选自C1-8烷基，CN，F，Cl的基团取代；B和C都是苯基，这些苯基可进一步彼此独立地在1或2或3或4或5位置上被独立地选自C1-8烷基，CN，F，Cl的基团取代；A，B和C也可以彼此独立地选自嘧啶、哒嗪和吡啶；m＝5-20,000。2.根据权利要求1的器件，其中A、B、C是苯基和m＝50-500。3.根据权利要求1的器件，其中聚合物是以下任何一种聚(乙烯基二苯基喹喔啉)，聚(乙烯基二吡啶基喹喔啉)，聚(二苯基喹喔啉基丙烯腈)，聚(乙烯基二-4-氟苯基喹喔啉)。4.一种适合用在有机半导体器件中的聚合物共混物，其包括带有夹在电极结构之间的有机层的基材，其中聚合物共混物包含 1的通式I的...

【专利技术属性】
技术研发人员：IC萨格，EL伍德，SJ蒂尔，WJ菲尔斯特，RJ皮尔斯，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]