一种含有稠环结构的共轭小分子半导体材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含有稠环结构的共轭小分子半导体材料及其应用，所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料具有受体

【技术实现步骤摘要】
一种含有稠环结构的共轭小分子半导体材料及其应用


[0001]本专利技术涉及有机半导体材料领域，特别是涉及一种含有稠环结构的共轭小分子半导体材料及其应用。

技术介绍

[0002]光电探测器是一种把光学信号转化成电学信号的光电器件。一般光电系统除了可以将光信号转化成电信号外，还可以根据不同的需求对电信号进行不同的处理，并使之存储后应用于各个领域。军用领域中的红外侦查、空中预警都离不开光电探测器。在民用领域中，火灾报警、天气预报、森林防火等就依靠着光电探测器的技术支持。
[0003]有机光探测器以其低廉的成本，和制备大面积、柔性光电器件方面的潜在优势，得到了人们的广泛关注，尤其在光谱探测和成像领域具有巨大的应用潜力。
[0004]含有稠环结构的小分子半导体材料在实现高性能的有机电子器件方面发挥着重要的作用(Angew.Chem.Int.Ed.,2017,56,2250
‑
2259)，含有稠环分子因其结构平面性特点，分子间作用力较强，所以分子间电荷传输能力强。目前，有稠环杂环分子已成为有机半导体材料领域的研究热点。
[0005]然而，目前常用的稠环小分子，例如Y6小分子的吸收峰为821nm，吸收带边仅到931nm，限制了其在更长波长区域的应用，例如在红外夜视仪、光通信、生物检测等领域的应用。
[0006]综上所述，亟需研发一种新的技术方案，以解决现有技术中存在的问题，满足实际应用的需求。

技术实现思路

[0007]基于此，本专利技术提供了一种具有重复的受体r/>‑
给体
‑
受体单元的、长吸收的含有稠环结构的共轭小分子半导体材料及其应用，采用包含该共轭小分子半导体材料的活性层的光探测器器件可以有效将响应波长从可见光延申至近红外区域，提高了有机光探测器在近红外波段响应的灵敏度。
[0008]本专利技术的一个目的在于，提供一种含有稠环结构的共轭小分子半导体材料，所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料具有受体
‑
给体
‑
受体结构；
[0009]所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料的结构式为：
[0010][0011]其中，
[0012]R选自C1
‑
C36的直链或支链结构烷基链；
[0013]BD单元选自一元或多元芳环结构，或一元或多元芳杂环结构；
[0014]Ar单元选自一元或多元芳环结构，或一元或多元芳杂环结构。
[0015]值得注意的是，当BD单元为电子给体时，与构成给体单元，则为受体单元；
[0016]或
[0017]当BD单元为电子受体时，为给体单元，与构成受体单元。
[0018]本专利技术所述的BD和Ar，可以但不限于为苯基、联苯基、茚满基、萘基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡啶基、咪唑基、吖啶基、氮杂环丁基、吖辛因基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并硫代呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并噁唑啉基、苯并噻唑基、苯并三唑基、苯并四唑基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、苯并咪唑啉基、咔唑基、嘧啶基、吡咯烷基、吡咯啉基、2
‑
吡咯烷酮基、2H
‑
吡咯基、喹唑啉基、喹啉基、4H
‑
喹嗪基、喹喔啉基、奎宁环基、四唑基、四氢呋喃基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基、6H
‑
1,2,5
‑
噻二嗪基、1,2,3
‑
噻二唑基、1,2,4
‑
噻二唑基、1,2,5
‑
噻二唑基、1,3,4
‑
噻二唑基、噻蒽基、噻唑基、噻吩基、噻唑并吡啶基、噻吩并噻唑基、噻吩并噁唑基、噻吩并咪唑基、噻吩基、三嗪基、1,2,3
‑
三唑基、1,2,4
‑
三唑基、1,2,5
‑
三唑基、1,3,4
‑
三唑基和呫吨基、喹啉基、异喹啉基、酞嗪基、喹唑啉基的一种或多种，以及它们的衍生物结构。
[0019]进一步地，所述BD单元选自以下结构：
[0020][0021]其中，
[0022]R1选自C1
‑
C36的直链或支链结构烷基链。
[0023]进一步地，所述Ar单元选自以下结构：
[0024][0025]其中，
[0026]X1选自氢原子、卤素原子、氰基、硝基的一种或多种。进一步地，所述R选自以下结
构
[0027][0028]进一步地，所述BD单元优选为以下结构：
[0029][0030]进一步地，所述Ar单元优选为以下结构：
[0031][0032]进一步地，所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料选自以下结构：
[0033][0034]本专利技术的另一个目的在于，提供一种光活性层，包括给体型聚合物材料和上述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料。
[0035]进一步地，所述给体型聚合物材料为PTB7
‑
Th。
[0036]进一步地，所述给体型聚合物材料和含有稠环结构的共轭小分子半导体材料以1:(1
‑
2)的质量比共混。
[0037]本专利技术的另一个目的在于，提供一种光电探测器，包括上述光活性层。
[0038]本专利技术的另一个目的在于，提供上述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料在提高光电探测器探测波长中的应用。
[0039]本专利技术具有以下有益效果：
[0040]本专利技术公开了一种具有受体
‑
给体
‑
受体结构的含有稠环结构的共轭小分子半导体材料，相比于稠环小分子Y6，本专利技术的小分子中的给体(D)单元具有更强的给电子能力，并且改善了分子间堆积作用，使分子具有更强的给体
‑
受体(D
‑
A)作用和更加紧密的堆积。测试结果证明，本专利技术中的小分子具有更红移的吸收，吸收峰皆大于900nm，吸收带边大于1000nm，最大可达近1300nm，在近红外光电探测方面表现出良好的应用潜力。采用本专利技术的共轭小分子半导体材料作为光电探测器的受体材料，可以有效将响应波长从可见光延申至
近红外区域，提高有机光探测器在近红外波段响应的灵敏度。
附图说明
[0041]图1示出了光电探测器件的结构示意图。
[0042]图2示出了小分子受体的吸收光谱图。
[0043]图3示出了小分子受体的能级测试结果图。
[0044]图4示出了光电探测器的性能检测结果图；
[0045]其中，
[0046]图4(a)为暗电流密度测试结果图；
[0047]图4(b)为光电流密度测试结果图；
[0048]图4(c)为外量子效率(EQE)测试结果图；
[0049]图4(d)为特征探测率图。
具体实施方式
[0050]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有稠环结构的共轭小分子半导体材料，其特征在于，所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料具有如下结构式：R选自C1
‑
C36的直链或支链结构烷基链；BD单元选自一元或多元芳环结构，或一元或多元芳杂环结构；Ar单元选自一元或多元芳环结构，或一元或多元芳杂环结构。2.根据权利要求1所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料，其特征在于，所述BD单元选自以下结构其中，R1选自C1
‑
C36的直链或支链结构烷基链。3.根据权利要求2所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料，其特征在于，所述BD单元选自以下结构：4.根据权利要求1所述含有稠环结构的共轭小分子半导体材料，其特征在于，所述Ar单元选自以下结构：其中，X1选自氢原子、卤素原子、氰基、硝基的一种或多种。
5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永晔，杨庭斌，曹务科，王辛元，钟文韬，王薇，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：