一种有机光电晶体管及用于制作有机光电晶体管的聚合物P-PPAB-IDT制造技术

本发明专利技术公开了一种用于制作有机光电晶体管的聚合物P

【技术实现步骤摘要】
一种有机光电晶体管及用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT


[0001]本专利技术属于光电材料
，特别涉及一种有机光电晶体管及用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT。

技术介绍

[0002]光电晶体管作为一种基于场效应晶体管的重要光学传感器，在环境监测、反向传感器、光电开关、光电通讯以及夜间探视，全色成像等方面显示出巨大的应用潜力。光电管晶体管集光电二极管的光探测能力和晶体管的信号放大功能于一体，具有比光电二极管和光导体更高的光敏性和更低的噪声水平。虽然无机(如单晶硅、InAlAs
‑
InGaAs)光晶体管已经得到了行业和市场的广泛关注，但其由于高温真空工艺、与柔性衬片兼容性差、传感领域有限等问题严重限制了其发展和应用。因此，为了实现低成本、高灵敏度、大面积、高柔性的光电晶体管人们把目光逐渐转向了共轭聚合物。
[0003]共轭聚合物被认为是一种新兴的溶液可加工和低成本的半导体材料，其具有设计的灵活性、易于调整的功能分子设计结构，以及可通过旋转涂层法实现大面积低成本的器件制造等明显的优势。近年来，通过合理调整电子能级和带隙、对结构的剪裁与器件的优化，已报道的共轭聚合物载流子迁移率逐渐高于非晶硅(≈1cm
2 V
‑1s
‑1)。经过进一步研究发现，共轭聚合物的强吸收带决定了光照下载流子的高效光能，而高载流子迁移率保证了电荷的高效输运和收集。
[0004]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一是提供一种用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT，其具有较好的堆积模式，同时具有较高的载流子迁移率。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种采用上述聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT作为活性和光敏层的有机光电晶体管。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT，其结构如式(1)所示：
[0008][0009]其中R1、R2、R3、R4选自氢、分子式为C
n
H
2n+1
的烷基、或者分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18，且R1、R2、R3、R4中仅有一个为烷基或烷氧基；
[0010]R6和R7均为分子式为C
m
H
2m+1
的烷基，其中m≥8。
[0011]进一步的，聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT由吸电子单元和供电子单元耦合得到，吸电子单元为席夫碱氮杂功能化的PPAB分子，其结构如式(2)所示：
[0012][0013]其中R1、R2、R3、R4选自氢、分子式为C
n
H
2n+1
的烷基、或者分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18，且R1、R2、R3、R4中仅有一个为烷基或烷氧基，R5为卤素原子；
[0014]席夫碱氮杂功能化的PPAB分子通过R5与供电子单元耦合得到所述聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT。
[0015]进一步的，所述吸电子单元由物质1、物质2和三氟化硼发生氨基氟硼化反应得到，其中物质1和物质2的结构式分别如式(3)和式(4)所示：
[0016][0017]其中R1、R2、R3、R4选自氢、分子式为C
n
H
2n+1
的烷基、或者分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18，且R1、R2、R3、R4中仅有一个为烷基或烷氧基，R5为卤素原子。
[0018]优选的物质2的结构式如式(4
‑
1)所示：
[0019][0020]上述方案中，采用Br作为取代基，与其他卤族元素相比，成本更低，产量更高。
[0021]进一步的，所述物质1由2
‑
氨基
‑3‑
羟基吡啶和卤代烃经取代反应制得，其结构式如式(4)所示：
[0022][0023]其中R1为分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18。
[0024]物质1的制备过程为：
[0025]以DMF为溶剂，在活化氢化钠条件下，将2
‑
氨基
‑3‑
羟基吡啶和卤代烃混合，进行取代反应，得到结构如式(3)所示的物质1，其中2
‑
氨基
‑3‑
羟基吡啶和卤代烃的摩尔比为(0.5
～1.0)：1。
[0026]进一步的，如式(4
‑
1)所示的物质2的制备过程为：
[0027]在叔丁醇钾和叔戊醇条件下，将4
‑
溴苯腈和丁二酸二乙酯混合，进行环化反应得到，其中4
‑
溴苯腈与丁二酸二乙酯的摩尔比为(2.0～2.5)：1。
[0028]进一步的，聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT中，供电子单元的结构如式(5)所示：
[0029][0030]其中R6和R7均为分子式为C
m
H
2m+1
的烷基，m≥8。
[0031]从式(6)中可以看出，供电子单元具有两个SnBu3，能够与如式(2)所示的吸电子单元上的R5基团发生耦合反应，进而得到如式(1)所示的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT。
[0032]聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT的制备过程为：供电子单元和吸电子单元以1:1的摩尔比均匀混合后，加入催化剂发生耦合反应，得到如式(1)所示的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT；催化剂的种类与发生耦合反应的基团相关，在本专利技术中，催化剂为钯催化剂；优选的，钯催化剂为四苯基磷酸钯。
[0033]具体的，供电子单元和吸电子单元以1:1的摩尔比混合溶剂于有机溶剂中，然后加入钯催化剂进行耦合反应，供电子单元和吸电子单元的物质的量与有机溶剂的体积的比例为0.15mmol:0.15mmol:25ml，耦合反应的反应温度为90～100℃，反应时间为48h。
[0034]本专利技术第二方面还提供一种有机光电晶体管，采用上述方案中所述的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT制得，其中聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT作为有机光电晶体管的活性和光敏层。
[0035]进一步的，有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT，其特征在于，其结构如式(1)所示：其中R1、R2、R3、R4选自氢、分子式为C
n
H
2n+1
的烷基、或者分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18，且R1、R2、R3、R4中仅有一个为烷基或烷氧基；R6和R7均为分子式为C
m
H
2m+1
的烷基，其中m≥8。2.根据权利要求1所述的用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT，其特征在于，聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT由吸电子单元和供电子单元耦合得到，其中吸电子单元为席夫碱氮杂功能化的PPAB分子，其结构如式(2)所示：其中R1、R2、R3、R4选自氢、分子式为C
n
H
2n+1
的烷基、或者分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18，且R1、R2、R3、R4中仅有一个为烷基或烷氧基，R5为卤素原子；席夫碱氮杂功能化的PPAB分子通过R5与供电子单元耦合得到所述聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT。3.根据权利要求2所述的用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT，其特征在于，所述席夫碱氮杂功能化的PPAB分子由物质1、物质2和三氟化硼发生氨基氟硼化反应得到，其中物质1和物质2的结构式分别如式(3)和式(4)所示：
其中R1、R2、R3、R4选自氢、分子式为C
n
H
2n+1
的烷基、或者分子式为C
n
H
2n+1
O的烷氧基，n的取值范围为8～18，且R1、R2、R3、R4中仅有一个为烷基或烷氧基，R5为卤素原子。4.根据权利要求3所述的用于制作有机光电晶体管的聚合物P
‑
PPAB
‑
IDT，其特征在于，所述物质1由2
‑
氨基
‑3‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑萌，刘珍玉，李军强，张海昌，张清亮，
申请(专利权)人：青岛海湾化学有限公司，
类型：发明
国别省市：