非线性并苯衍生物及其作为有机半导体的用途制造技术

本发明专利技术涉及新型非线性并苯衍生物、它们的制备方法、它们作为有机电子(OE)器件中的半导体的用途和包含这些衍生物的OE器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新型非线性并苯衍生物、它们的制备方法、它们作为有机电子(OE)器件中的半导体的用途和包含这些衍生物的OE器件。背景和现有技术近年来，已经开发有机半导体(OSC)材料以制造更通用、更低成本的电子器件。这样的材料可用于多种多样的器件或装置，仅举几例，包括有机场效应晶体管(OFETs)、有机发光二极管(OLEDs)、光检测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、记忆原件和逻辑电路。有机半导体材料通常以例如小于I微米厚的薄层形式存在于电子器件中。OFET器件的性能主要基于半导体材料的电荷载流子迁移率和电流开/关t匕，因此理想的半导体应在关闭状态下具有低电导率并兼具高电荷载流子迁移率(>IxlO-3CmVs-1)。此外，重要的是，半导体材料相对耐氧化，即其具有高的电离电势，因为氧化导致降低的器件性能。对半导体材料的进一步要求是良好的加工性，尤其是用于大规模生产薄层和所需图案的良好加工性，以及有机半导体层的高稳定性、薄膜均匀性和完整性。在现有技术中，已提出用作OFETs中的OSCs的各种材料，包括小分子，例如并五苯，和聚合物，例如聚己基噻吩。共轭小分子半导体的有前景的类型基于并五苯单元(参见J.E.Anthony,Angew.Chem.1nt.Ed.,2008,47,452)。当通过真空沉积以薄膜形式沉积时,表明具有超过Icm2V^的载流子迁移率以及高于IO6的极高电流开/关比(参见S.F.Nelson, Y.Y.Lin, D.J.Gundlach 和 T.N.Jackson, App1.Phys.Lett.，1998, 72,1854)。但是，真空沉积是不适合制造大面积薄膜的昂贵的加工技术。通过添加增溶基团，如三烷基甲硅烷基乙炔基来改进初始器件制造，以使迁移率> 0.1cm2V-1S-1 (参见 Maliakal, K.Raghavachari, H.Katz,E.Chandross 和 T.Siegrist, Chem.Mater.，2004,16,4980)。还已报道，在并五苯核心单元上添加进一步取代基可改进其在场效应晶体管(FET)器件中的半导体性能(参见J.E.Anthony, Angew.Chem.1nt.Ed.，2008,47,452)。但是，迄今已研究的现有技术的OSC材料和包含它们的器件仍具有若干缺点，它们的性质，尤其是溶解性、加工性、电荷载流子迁移率、开/关比和稳定性仍有进一步改进的空间。因此，仍然需要表现出良好电子性质，尤其是高电荷载流子迁移率，和良好加工性，尤其是在有机溶剂中的高溶解性的OSC材料。此外，为了用在OFETs中，需要能够改进从源-漏电极向半导体层中的电荷注入的OSC材料。为了用在OPV电池中，需要具有低带隙的OSC材料，这能改进通过光活性层的光收集和导致更高的电池效率。本专利技术的一个目的是提供没有如上所述的现有技术材料的缺点并尤其表现出良好的加工性、在有机溶剂中的良好溶解性和高电荷载流子迁移率的用作有机半导体材料的化合物。本专利技术的另一目的是扩大可供专业人员使用的有机半导体材料库。据发现，可通过提供如本专利技术中要求保护的化合物来实现这些目标。特别地，本专利技术的专利技术人发现，通过提供在中心环处含有增溶性乙炔基取代基的非线性并苯化合物，可以至少部分解决上述问题。这些并苯化合物具有弯曲形状并可例如由下列结构表示权利要求1.式I的化合物2.根据权利要求1的化合物，其中A是Si。3.根据权利要求1或2的化合物，其中R、R'和R"各自独立地选自任选被取代的具有I至10个C原子的直链、支化或环状的的烷基或烷氧基，任选被取代的具有2至12个C原子的直链、支化或环状的烯基、炔基或烷基羰基，和具有5至10个环原子的任选被取代的芳基、杂芳基、芳基烷基或杂芳基烷基、芳氧基或杂芳氧基。4.根据权利要求1至3中任一项的化合物，其特征在于R1和R2、R2和R3、R3和R4、R5和R6、R6和R7、R7和R8中的一对、两对或三对相互交叉桥连形成任选被一个或多个杂原子或选自-O-、-S-、-Se-、-Ge-、-SiR0R00-和-N(Rx)-的基团插入并任选被取代的C4-C4tl饱和或不饱和环。5.根据权利要求1至4中任一项的化合物，其特征在于至少R7和R8对相互交叉桥连形成任选被一个或多个杂原子或选自-O-、-S-、-Se-、-Ge-、-SiR0R00-和-N(Rx)-的基团插入并任选被取代的C4-C4tl饱和或不饱和环。6.根据权利要求1至5中任一项的化合物，其特征在于R1和R2、R3和R4这两对中的不多于一对，和R5和R6、R7和R8这两对中的不多于一对相互交叉桥连形成环。7.根据权利要求1至6中任一项的化合物，其特征在于由交叉桥连的R1和R2对、R2和R3对、R3和R4对、R5和R6对、R6和R7对、R7和R8对形成的所述环选自具有5至25个环原子的芳族和杂芳族基团，其是单环或多环的并还可含有两个或更多个经由单键相互连接的单独的环或还可含有两个或更多个稠合的环，且其中各环未被取代或被一个或多个如权利要求I中定义的基团L取代。8.根据权利要求1至7中任一项的化合物，其特征在于由交叉桥连的R1和R2对、R2和R3对、R3和R4对、R5和R6对、R6和R7对、R7和R8对形成的所述环选自苯、呋喃、噻吩、硒吩、吡咯、吡啶、嘧啶、噻唑、噻二唑、噁唑、噁二唑、硒唑、噻吩并噻吩、二噻吩并-噻吩、硒吩并硒吩、硒吩并硒吩、硒吩并噻吩、硒吩并噻吩、苯并 二噻吩、2，2-二噻吩、2，2-二硒吩、二噻吩并噻咯、4H-环戊 二噻吩、苯并噻吩、苯并硒吩、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并硒唑，其中所有上述基团未被取代或被一个或多个如权利要求1中定义的基团L取代。9.根据权利要求1至8中任一项的化合物，其特征在于由交叉桥连的R1和R2对、R2和R3对、R3和R4对、R5和R6对、R6和R7对、R7和R8对形成的所述环选自未被取代或被一个或多个如权利要求1中定义的基团L取代的苯、噻吩和吡啶。10.根据权利要求1至9中任一项的化合物，其特征在于没有相互交叉桥连形成环的基团 R\ R2, R3, R\ R5, R6, R7 和 R8 选自 H、F、Cl、Br、1、-CN、以及具有 I 至 20，优选 I 至 12 个C原子的直链、支化或环状的烷基、烷氧基、硫代烷基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基、烷基羰基酰氨基、烷基酰氨基羰基或烷氧基羰氧基，其未被取代或被一个或多个F或Cl原子或OH基团取代或全氟化，以及具有4至25个环原子的芳族和杂芳族基团，其是单环或多环的，即其还可含有两个或更多个经由单键相互连接的单独的环或还可含有两个或更多个稠合的环，且其中各环未被取代或被一个或多个如权利要求1中定义的基团L取代。11.根据权利要求1至9中任一项的化合物，其特征在于没有相互交叉桥连形成环的基团R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8选自亚苯基、呋喃、噻吩、硒吩、N-吡咯、吡啶、嘧啶、噻唑、噻二唑、噁唑、噁二唑、硒唑以及含有一个或多个上述环和任选一个或多个苯环的二 _、三-或四环芳基或杂芳基，其中单独的环通过单键连接或相互稠合，且其中所有上述基团未被取代或被一个或多个如上定义的基团L取代。12.根据权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·米切尔，C·王，M·德拉瓦利，N·布劳因，S·蒂尔尼，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：
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