本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物及其合成方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

場(chǎng)效應(yīng)晶體管(field-effecttransistors)是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)調(diào)控半導(dǎo)體材料導(dǎo)電能力的有源器件，被用來(lái)放大和轉(zhuǎn)換電信號(hào)。與無(wú)機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管相比，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管與之最大的區(qū)別就是用有機(jī)半導(dǎo)體材料取代了無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料。有機(jī)半導(dǎo)體材料有四大優(yōu)勢(shì)：一是有機(jī)分子可以通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)修飾進(jìn)行改性；二是有機(jī)半導(dǎo)體材料具有良好的柔性和韌性；三是可以通過(guò)溶液法制備器件；四是有降低成本的潛力。

在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，按照導(dǎo)電溝道中載流子種類，有機(jī)半導(dǎo)體材料可以分為p型，n型和雙極性材料，其載流子分別為空穴，電子，空穴和電子。按照材料的分子量來(lái)分，可以分為小分子和聚合物材料。聚合物因?yàn)槠漭^高的黏性和良好的成膜性被認(rèn)為是半導(dǎo)體溶液處理方法的一種良好材料，是最具有潛力實(shí)現(xiàn)大面積柔性器件的材料。目前的研究表明，有三類聚合物體系表現(xiàn)出很好的ofets性能，分別是吡咯并吡咯二酮(diketopyrrolopyrrole，dpp)，萘酰亞胺(naphthalenedicarboximide，ndi)和異靛青(isoindigo，iid)。由于iid吸電子能力不強(qiáng)，其聚合物的lumo能級(jí)比較高，不利于電子注入和傳輸，因此該類聚合物一般是p型材料。而雙極性材料在有機(jī)電路如振蕩器中有重要應(yīng)用價(jià)值，因此設(shè)計(jì)新型的iid雙極性材料迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物的制備方法及其應(yīng)用。

本發(fā)明提供的異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物，其結(jié)構(gòu)通式如式ⅰ所示：

所述式i中，x為h或者f；r為碳原子總數(shù)為1-60的直鏈或支鏈烷基；ar為芳香族基團(tuán)；n為自然數(shù)。

當(dāng)x為h時(shí)，式i簡(jiǎn)寫(xiě)為ivi；當(dāng)x為f時(shí)，式i簡(jiǎn)寫(xiě)為f4ivi。

所述式i(ivi和f4ivi)中，r為碳原子總數(shù)為1-60的直鏈或支鏈烷基。優(yōu)選地，可為碳原子總數(shù)為1-30、10-30或20-30的直鏈或支鏈烷基。更優(yōu)選地，可為4-癸基十四烷基，也即-(ch2)3-ch(c10h21)c10h25。

所述式i中ar基團(tuán)從下面的基團(tuán)中選取任意一種：

所述ar基團(tuán)中，都表示取代位。

所述ar基團(tuán)中，n為10-150，優(yōu)選地，n為15或20。

所述式i(ivi和f4ivi)所示聚合物，當(dāng)x代指h,r代指ar代指即為聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt；pivi-bt用式xxviii表示，pf4ivi-bt用式xxix表示；

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物的制備方法，將式v所示化合物(ivi-2br和f4ivi-2br)與雙甲基錫化合物在配體和催化劑作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到所述式i所示聚合物:

所述式v中x指h或者f原子，當(dāng)x為h時(shí)，式v簡(jiǎn)寫(xiě)為ivi-2br；當(dāng)x為f時(shí)，式v簡(jiǎn)寫(xiě)為f4ivi-2br；r為碳原子總數(shù)為1-60的直鏈或支鏈烷基。

所述的異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物的制備方法中，雙甲基錫化合物選自如下化合物中的任意一種：

(即2,5-雙(三甲基錫)噻吩并[3,2-b]噻吩)、

(即5,5’-雙(三甲基錫)-2,2’-聯(lián)二噻吩)、

所述配體選自三(鄰甲苯基)膦、三苯基膦、和三苯基胂中的至少一種。

所述催化劑選自二(三苯基膦)二氯化鈀、四(三苯基膦)鈀和三(二亞芐基丙酮)二鈀中的至少一種。

所述式i的制備過(guò)程中，式v所示化合物與雙甲基錫化合物以及配體和催化劑在氬氣的氛圍下，在溶劑中加熱攪拌反應(yīng)通過(guò)still偶聯(lián)反應(yīng)得到式i。

所述式v所示化合物的投料摩爾份數(shù)為1.00份；

所述雙甲基錫化合物的投料摩爾份數(shù)為0.90～1.10份；

所述配體的投料摩爾份數(shù)為0.05～0.90份；

所述催化劑的投料摩爾份數(shù)為0.01～0.10份；

優(yōu)選地，所述式v所示化合物、雙甲基錫化合物、配體和催化劑的投料摩爾用量比具體為1.0：1.0：0.08：0.02。

優(yōu)選地，所述聚合反應(yīng)溫度為90～140℃，具體為130℃；

優(yōu)選地，所述聚合時(shí)間為2小時(shí)～80小時(shí)，具體時(shí)間為72小時(shí)；

優(yōu)選地，所述聚合反應(yīng)的溶劑具體選自甲苯、氯苯和二甲苯中的一種。

在所述聚合反應(yīng)完畢后，將所得反應(yīng)體系冷卻后依次加入濃鹽酸和甲醇的混合溶劑中，室溫下攪拌一個(gè)小時(shí)后過(guò)濾，將所得沉淀用索氏提取器依次用甲醇、丙酮、正己烷抽提，抽提至無(wú)色后，除去小分子和催化劑，再用三氯甲烷抽提得到式i所述化合物。其中，甲醇和濃鹽酸的體積比具體可為15：1，濃鹽酸的濃度具體可為12mol/l。

按照本發(fā)發(fā)明的另一方面，所述式v所示化合物按照如下步驟制備所得：

(1)化合物式ⅲ的制備：化合物ⅱ在1，4二氧六環(huán)做為溶劑的條件下與水合肼進(jìn)行反應(yīng)生成化合物ⅲ(r的定義與結(jié)構(gòu)通式i中r的定義相同)：

(2)化合物ⅳ的制備：化合物ⅱ，以及化合物ⅵ在配體以及催化劑存在的情況下縮合反應(yīng)生成化合物ⅳ(r的定義與結(jié)構(gòu)通式i中r的定義相同)：

(3)化合物v的制備：化合物ⅳ和化合物ⅲ在含鹽酸的醋酸溶液中反應(yīng)從而得到化合物v(r的定義與結(jié)構(gòu)通式i中r的定義相同)：

上述方法步驟(1)中，所述化合物ⅱ和水合肼的投料比為1：50-100，優(yōu)選1：60，反應(yīng)步驟中反應(yīng)溫度為60-150℃，反應(yīng)時(shí)間為12-36h。

上述方法步驟(2)中，化合物ⅵ和化合物ⅱ以及三(鄰甲基苯基)磷和三(二亞芐基丙酮)二鈀的投料比為1：1.5–2：0.1–0.4：0.01–0.50，優(yōu)選1：1.9：0.2：0.05，反應(yīng)步驟中反應(yīng)溫度為60-150℃，反應(yīng)時(shí)間為12-72h。

上述方法步驟(3)，中化合物ⅳ和化合物化合物ⅲ的投料比為1：2-3，優(yōu)選1：2.2，反應(yīng)步驟中反應(yīng)溫度為100-150℃，反應(yīng)時(shí)間為12-36h。

上述步驟(1)至步驟(3)所述反應(yīng)均在有機(jī)溶劑中進(jìn)行。所述步驟(1)中，所述溶劑具體可為1.4二氧六環(huán)；所述步驟(2)中，所述溶劑具體可為氯苯，二甲苯或者甲苯中的一種；所述步驟(3)中，所述溶劑具體可選自含濃鹽酸的醋酸溶液。

上述本發(fā)明所提供的結(jié)構(gòu)通式i所示聚合物在制備ofets中的應(yīng)用及含有所提供結(jié)構(gòu)通式i所示聚合物的ofets，也屬于此發(fā)明要求保護(hù)的范圍。所述ofets，構(gòu)成半導(dǎo)體層的材料為權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)通式i所示聚合物。

此發(fā)明具有以下有益效果有：

(1)原料是已經(jīng)商業(yè)化的產(chǎn)品或有文獻(xiàn)報(bào)道的產(chǎn)品，合成的路線比較簡(jiǎn)單，而且產(chǎn)率也比較高，此合成路線也可以借鑒到其他類似物合成的方法中。

(2)ivi和f4ivi聚合物的對(duì)稱性和平面性都比較好，而且f4ivi中氟原子的引入，聚合物的拉電子能力更強(qiáng)，從而使聚合物的lumo能級(jí)得以降低，這樣更加有利于半導(dǎo)體層電子的注入和傳輸，從而得到雙極性材料。

(3)ivi和f4ivi類聚合物有可能可以應(yīng)有與有機(jī)太陽(yáng)能電池或者其他的有機(jī)光電功能器件中。

(4)以本發(fā)明的聚合物作為半導(dǎo)體層制備ofets的遷移率(μ)，pivi-bt為單極性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其空穴遷移率最高可達(dá)0.32cm²v^-1s^-1，pf4ivi-bt為雙極性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其空穴遷移率最高為1.03cm²v^-1s^-1；電子遷移率最高為1.82cm²v^-1s^-1，在雙極性ofets中有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為式i所示化合物的合成路線；

圖2a為pivi-bt聚合物在溶液以及薄膜狀態(tài)下的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖；

圖2b為pf4ivi-bt聚合物在溶液以及薄膜狀態(tài)下的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖；

圖3為異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物的循環(huán)伏安曲線圖；

圖4為異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a為pivi-bt為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)p型(空穴傳輸)性能輸出特性曲線圖；

圖5b為pivi-bt為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)p型(空穴傳輸)性能轉(zhuǎn)移特性曲線圖；

圖5c為pf4ivi-bt為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)p型(空穴傳輸)性能輸出特性曲線圖；

圖5d為pf4ivi-bt為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)p型(空穴傳輸)性能轉(zhuǎn)移特性曲線圖；

圖5e為pf4ivi-bt為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)n型(電子傳輸)性能輸出特性曲線圖；

圖5f為pf4ivi-bt為半導(dǎo)體層的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)n型(電子傳輸)性能轉(zhuǎn)移特性曲線圖；

圖6為異靛青-雙鍵-異靛青類聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)通式。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

實(shí)施例1

式i所述化合物的合成路線如圖1所示，核磁表征通過(guò)儀器mercury-vx300n(400mhz)；質(zhì)譜表征通過(guò)儀器ionspec4.7tftms。

1.式v所述化合物的制備過(guò)程如下：

(1)式ⅲ所述化合物的制備：(當(dāng)x代指h時(shí))將化合物ⅱ(500mg,0.889mmol)和5ml水合肼加入50ml1.4-二氧六環(huán)溶劑中，然后在氬氣的氛圍下回流反應(yīng)24h，反應(yīng)停止后冷卻至室溫，然后加入水和二氯甲烷萃取，水洗三遍，取有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行干燥。然后旋蒸除掉溶劑后，通過(guò)柱色譜層析(pe:ch2cl2＝2:1)進(jìn)行分離，得到400mg黃色油狀液體，產(chǎn)率為82.1％。

式ⅲ所述化合物結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)如下：

核磁氫譜：1hnmr(cdcl3,400mhz,ppm):δ7.15(dd,j1＝7.84hz,j2＝1.56hz,1h),7.09(d,j＝7.8hz,1h),6.95(d,j＝1.28,1h),3.63(t,j＝7.4hz,2h),3.45(s,2h),1.62(t,j＝7.4hz,2h),1.26(m,39h),0.88(t,j＝7.4hz,6h).

(當(dāng)x代指f時(shí))

核磁氫譜以及碳譜：1hnmr(400mhz,cdcl3,δ):7.18(m,1h),6.90(d,j＝8.0hz,1h),3.80(t,j＝7.6hz,2h),3.50(s,2h),1.64(m,2h),1.32–1.02(m,39h),0.88(m,6h).13cnmr(100mhz,cdcl3,δ):δ

174.08,145.13,142.71,132.49,132.40,126.50,126.46,126.10,120.97,120.93,109.35,109.15,63.50,42.41,42.37,37.24,37.08,35.77,33.61,33.50,31.93,30.42,30.13,30.09,29.98,29.71,29.66,29.59,29.36,26.67,26.62,26.19,26.16,22.69,14.10.

質(zhì)譜：hr-maldi-tof:[m+na]+calcdforc32h53brfnnao:588.31926,found:588.31881.

(2)式ⅳ所述化合物的制備(當(dāng)x代指h時(shí))的制備：將化合物ⅵ(430mg,0.764mmol)和化合物ⅱ(244mg,0.40mmol)以及三(鄰甲基苯基)磷(24mg,0.08mmol)和三(二亞芐基丙酮)二鈀(18mg,0.02mmol.)放入schlenk管中，然后在氬氣的氛圍下抽放氣三次，然后加入鼓泡后的氯苯溶劑，在130℃的條件下反應(yīng)2天，然后等反應(yīng)冷卻至室溫后，加入水和三氯甲烷，有三氯甲烷萃取三遍，取有機(jī)相有無(wú)水硫酸鈉干燥，在真空下移除溶劑后，進(jìn)行柱色譜(pe:ch2cl2＝2:1)分離，從而得到415mg(yield:0.76％)紅色固體。

式ⅳ所述化合物結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)如下：

核磁氫譜以及碳譜：1hnmr(c6d6,400mhz,ppm):δ7.30(d,j＝7.72hz,2h),6.83(s,2h),6.87(d,j＝7.76hz,2h),6.57(s,2h),3.42(t,j＝6.84hz,4h),1.55(s,4h),1.32(m,78h),0.91(d,j＝6.92hz,12h)。13cnmr(100mhz,cdcl3,δ):182.54，158.45，151.60，145.88，132.01，125.97，122.46，117.57，107.82，40.70，37.10，33.48，31.91，30.78，30.12，29.70，29.64，29.35，26.64，24.52，22.68，14.11.

質(zhì)譜：hr-maldi-tof:[m+na]+calcdforc32h53brfnnao:1014.56,found:1014.80

(當(dāng)x代指f時(shí))

核磁氫譜以及碳譜：1hnmr(cdcl3,400mhz,ppm):δ7.52(s,2h),6.83(s,2h),7.47(d,j＝8.16hz,2h),6.57(t,j＝5.52hz,2h),3.89(t,j＝7.04hz,4h),1.71(s,4h),1.32(m,78h),0.86(d,j＝6.36hz,12h).13cnmr(100mhz,cdcl3,δ)：181.98，158.08，147.11，144.61，137.87，137.78，134.90，134.79，126.08，121.81，121.31，119.80，43.15，37.09，33.47，31.91，30.47，30.09，29.70，29.65，29.35，26.61，26.01，22.68，14.11.

質(zhì)譜：hr-maldi-tof:[m+na]+calcdforc66h104f2n2nao4:1049.78622,found:1049.78614.

(3)式v所述化合物的制備(當(dāng)x代指h時(shí))將化合物ⅳ(174mg,0.175mmol)和化合物ⅲ(211.8mg,0.386mmol)溶解在6ml乙酸中，然后加入5ml的濃鹽酸，在氬氣的氛圍下回流反應(yīng)24h，等反應(yīng)降至室溫以后，用甲醇洗滌反應(yīng)生成的固體，然后固體用柱色譜層析(pe:ch2cl2＝2：1)分離，最后得到112.08mg黑色固體(產(chǎn)率31.2％)。

式v所述化合物結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)如下：

核磁氫譜以及碳譜：1hnmr9.20(d,j＝8.36hz,2h),9.08(d,j＝8.6hz,2h),7.21(s,2h),7.19(s,2h),7.17(dd,j1＝8.64hz,j2＝6.84hz,2h),6.93(s,4h),3.81(t,j＝6.64hz,4h),3.73(t,j＝7.04hz,4h),1.70(t,j＝6.92hz,8h),1.23(m,156h),0.86(d,j＝6.92hz,24h).13cnmr(100mhz,cdcl3,δ)：168.10，167.77，145.57，145.36，140.97，133.14，131.50，131.07，130.47，130.37，126.29，124.95，121.89，121.44，120.64，111.16，105.21，40.61，40.47，37.16，33.54，31.93，30.95，30.88，30.15，30.12，29.73，29.66，29.37，26.69，24.72，24.56，22.70，14.13.

質(zhì)譜：hr-maldi-tof:[m+na]+calcdforc32h53brfnnao:2075.89,found:2075.46.

(當(dāng)x代指f時(shí))

核磁氫譜以及碳譜：1hnmr(cdcl3,400mhz,ppm)δ8.88(d,j＝8.52hz,2h),8.77(d,j＝8.64hz,2h),7.30(s,2h),7.13(d,j＝2.28hz,2h),7.05(d,j＝2.24hz,,2h),6.93(s,4h),3.85(t,j＝7.36hz,8h),1.62(t,j＝7.04hz,8h),1.16m,156h),0.79(d,j＝7.56hz24h).13cnmr(100mhz,cdcl3δ):166.22，165.90，144.88，143.63，142.42，141.22，132.06，131.16，131.07，130.92，128.52，128.42，125.42，125.01，124.45，123.35，122.84，122.28，118.43，113.46，113.27，41.72，36.20，36.14，36.09，32.54，30.92，29.75，29.64，29.13，29.03，28.72，28.66，28.36，26.07，25.67，25.26，25.14，21.67，13.08.

質(zhì)譜：hr-maldi-tof:[m+h]calcdforc130h207br2f4n4o4:2124.44015,found:2124.44131。

2、式ⅰ的聚合物pivi-bt制備過(guò)程如下：

(1)當(dāng)x代指h時(shí)，將化合物v(120mg，0.05845mmol)，5,5’-雙(三甲基錫)-2,2’-聯(lián)二噻吩(28.75mg,0.05845mmol)，三(鄰甲基苯基)磷(1.4mg,4.676umol)和三(二亞芐基丙酮)二鈀(1mg,1.169umol)加入到干燥的schlenk管中，然后在氬氣的氛圍下充放氣三遍，后加入6ml鼓泡后的氯苯溶劑，在130℃的條件下攪拌三天，冷卻后，加入8ml濃鹽酸，100ml甲醇，在室溫條件下攪拌5h，過(guò)濾。將得到的沉淀物用濾紙包裹裝入索氏提取器進(jìn)行抽提。先用甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷抽提至無(wú)色，再用三氯甲烷抽提得到最終產(chǎn)物。

式ⅰ的pf4ivi-bt(當(dāng)x代指f時(shí))方法同聚合物pivi-bt的制備

式ⅰ所述結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)如下：

分子量(gpc)pivi-bt的mn＝46.3kda,pdi＝4.6,pf4ivi-bt的mn＝32.8kda,pdi＝2.29。

從以上表征數(shù)據(jù)可知，該化合物結(jié)構(gòu)為式i所示化合物pivi-btp和f4ivi-bt，結(jié)構(gòu)式如下所示：

實(shí)施例2

聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt的光譜性能、電化學(xué)性能以及場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能如下：

圖2為聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt在溶液中和薄膜中的紫外可見(jiàn)吸收光譜。

由圖2可知，聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt薄膜的光學(xué)帶隙分別為1.6ev和1.53ev(光學(xué)帶隙計(jì)算公式eg＝1240/λ，其中eg為光學(xué)帶隙，λ為紫外吸收曲線的邊界值)。

圖3為聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt薄膜的cv曲線。測(cè)定在chi760e電化學(xué)工作站中進(jìn)行，采用傳統(tǒng)的三電極結(jié)構(gòu)測(cè)試，玻碳電極為工作電極，鉑絲為輔助電極，銀/氯化銀為參比電極，四丁基六氟磷酸銨作為電解質(zhì)。測(cè)試在乙腈溶液體系中進(jìn)行。循環(huán)伏安的條件為：掃描范圍為-2～2伏特(vs.ag/agcl)，掃描速率為100v/s。該聚合物具有氧化峰和還原峰，可當(dāng)作有機(jī)半導(dǎo)體材料。根據(jù)cv曲線，聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt的homo能級(jí)分別為–5.54ev和–5.64ev，lumo能級(jí)分別為–3.94ev和–4.11ev。聚合物具有比較合適的homo能級(jí)和lumo能級(jí)，聚合物pivi-bt具有p型材料，而聚合物pf4ivi-bt為雙極性材料。

聚合物pivi-bt和pf4ivi-bt應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管。圖3為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，采用辛基三氯硅烷(ots)修飾的sio2/si作為襯底，在二次水、乙醇、丙酮中超聲清洗后于80℃真空干燥。源漏電極為掩膜版熱蒸鍍的25nm厚的金為源、漏電極。實(shí)施例1所得的聚合物為半導(dǎo)體層，將其濃度為8mg/ml的鄰二氯苯溶液中通過(guò)勻膠的方法在辛基三氯硅烷(ots)修飾的sio2/si襯底上形成有源層。隨后在實(shí)施例1所得的聚合物薄膜表面通過(guò)勻膠形成1350納米厚的聚甲基丙烯酸甲酯作為場(chǎng)效應(yīng)管絕緣層，90℃除溶劑60分鐘；在絕緣層上通過(guò)掩膜版熱蒸鍍80nm厚鋁作為柵電極，完成場(chǎng)效應(yīng)管制備。

在室溫下用通過(guò)keithley4200scs半導(dǎo)體測(cè)試儀測(cè)量了所制備的場(chǎng)效應(yīng)器件的電學(xué)性能。決定ofet的性能的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是：載流子的遷移率(μ)和器件的開(kāi)關(guān)比(ion/ioff)。遷移率是指在單位電場(chǎng)作用下，載流子的平均漂移速度(單位是cm²v^-1s^-1),它反映了在電場(chǎng)下空穴或電子在半導(dǎo)體中的遷移能力。開(kāi)關(guān)比定義為：晶體管在“開(kāi)”狀態(tài)和“關(guān)”狀態(tài)下的電流之比，它反映了器件開(kāi)關(guān)性能的優(yōu)劣。對(duì)于一個(gè)高性能的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其遷移率和開(kāi)關(guān)比應(yīng)盡可能的高。

圖4為基于兩種聚合物所制備的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線。其中pivi-bt展現(xiàn)出單極性傳輸特性，而pf4ivi-bt展現(xiàn)出明顯的雙極性傳輸特性。說(shuō)明氟原子的引入有利于增加電子的傳輸。

載流子遷移率可由方程計(jì)算得出：ids＝(w/2l)ciμ(vg–vt)²(飽和區(qū))

其中，ids為漏極電流，μ為載流子遷移率，vg為柵極電壓，vt為閾值電壓，w為溝道寬度，l為溝道長(zhǎng)度，ci為絕緣體電容。利用(ids，sat)^1/2對(duì)vg作圖，并作線性回歸，可由此回歸線的斜率推算出載流子遷移率(μ)，由回歸線與x軸的截點(diǎn)求得vt。

遷移率可以根據(jù)公式從轉(zhuǎn)移曲線的斜率計(jì)算得出，上述各例中制備的聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的器件性能如表1所示。開(kāi)關(guān)比可由圖4側(cè)源漏電流的最大值與最小值之比得出。

表1聚合物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的器件性能

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，以本發(fā)明提供的pivi類聚合物為有機(jī)半導(dǎo)體層制備的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的空穴遷移率最高為0.32cm²v^-1s^-1，而pf4ivi類聚合物為有機(jī)半導(dǎo)體層制備的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的空穴遷移率最高為1.03cm²v^-1s^-1，電子遷移率最高為1.82cm²v^-1s^-1可見(jiàn)，本發(fā)明提供的pivi是一類優(yōu)異的新型的p型材料，而pf4ivi是一類優(yōu)異的雙極性材料。本發(fā)明并不限于所報(bào)道的這個(gè)材料，改變不同的側(cè)鏈取代基可以得到一系列的聚合物，且本發(fā)明給出的合成方法簡(jiǎn)單、有效，對(duì)于合成新的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管材料有很大的指導(dǎo)意義。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。