專利名稱：衍生自苯并雙(噻咯并噻吩)的聚合物和它們作為有機(jī)半導(dǎo)體的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含苯并雙(噻咯并噻吩)(benzobis (silolothiophene))單元的共軛聚合物或其衍生物、它們的制備方法、其中使用的新的單體單元、該聚合物在有機(jī)電子 (OE)器件中的應(yīng)用，和包含該聚合物的OE器件。
背景技術(shù)：
近年來，已開發(fā)了有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)材料以制造更通用的、更低成本的電子器件。 這類材料應(yīng)用于廣泛范圍的器件或裝置中，包括如下僅僅列舉的幾個例子有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、光檢測器、有機(jī)光電(OPV)電池、傳感器、存儲元件和邏輯電路。有機(jī)半導(dǎo)體材料通常以例如小于1微米厚的薄層形式存在于電子器件中。OFET器件的性能主要基于半導(dǎo)體材料的載流子遷移率和電流通/斷比，因此理想的半導(dǎo)體應(yīng)該具有在斷開狀態(tài)下低的導(dǎo)電率，以及高的載流子遷移率(> IxlO-3Cm2V-1S-1)。 此外，重要的是半導(dǎo)體材料對于氧化相對穩(wěn)定，即其具有高電離電勢，因?yàn)檠趸瘜?dǎo)致降低的器件性能。對于半導(dǎo)體材料而言更進(jìn)一步的要求是好的加工能力，特別是對于薄層和期望圖案的大規(guī)模生產(chǎn)，和高穩(wěn)定性，薄膜均勻性和有機(jī)半導(dǎo)體層的完整性。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出將各種材料在OFET中用作0SC，包括小分子例如并五苯和聚合物例如聚己基噻吩。然而，所研究的材料與器件迄今為止仍具有一些缺陷，以及它們的性質(zhì)，特別是加工能力、載流子遷移率、通/斷比和穩(wěn)定性仍留下了進(jìn)一步改進(jìn)的空間。特別是，仍然存在著對于顯示高載流子遷移率的OSC材料的需求。而且，為了用于 0FET，存在著對于允許改進(jìn)的電荷從源-漏電極注入聚合物半導(dǎo)體層的過程的OSC材料的需求。為了用于OPV電池，存在著對于具有低帶隙的OSC材料的需求，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的由光活性層的捕光能力(light harvesting)且能導(dǎo)致較高的電池效率。為了在OPV器件，尤其是本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)OPV器件中使用，強(qiáng)烈需求產(chǎn)生改進(jìn)的器件性能并且不具有現(xiàn)有技術(shù)材料的缺陷的新型P-型有機(jī)半導(dǎo)體材料?，F(xiàn)有P-型材料的限制涉及到光吸收、氧化穩(wěn)定性和載流子遷移率方面的缺陷。特別地，新材料應(yīng)該表現(xiàn)出以下性能-低帶隙，-高載流子遷移率，-容易合成，-在有機(jī)溶劑中的高溶解性，-對于器件生產(chǎn)工藝的良好加工能力，_高氧化穩(wěn)定性-在電子器件中的長壽命。本發(fā)明的一個目的是提供符合上述要求的、尤其用于BHJ OPV器件中的新型P-型OSC材料。另一個目的是擴(kuò)充專業(yè)人員可獲得的OSC材料的范圍。本發(fā)明的其他目的對于專業(yè)人員而言由以下詳述顯而易見。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過提供如下文所述的OSC材料可以實(shí)現(xiàn)這些目的。這些OSC材料基于包含一個或多個如下式表示的苯并[1〃，2〃 4，5;4〃，5〃 4'，5']雙 (噻咯并[3，2-b 3'，2' -b']噻吩)單元或其的相應(yīng)硒吩衍生物的聚合物
權(quán)利要求
1.包含一個或多個相同或不同的式I重復(fù)單元的共軛聚合物其中
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物，特征在于其選自式Ia
3.根據(jù)權(quán)利要求2的聚合物，特征在于其選自式Ib
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其包含一個或多個相同或不同的選自以下子式的重復(fù)單元
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物，其選自式Ial -(MU)n- Ial其中η如權(quán)利要求2中定義，并且“MU”是選自如權(quán)利要求4中定義的子式11-132的單體重復(fù)單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的聚合物，其選自式Ibl R5- (MU)n-R6 Ibl其中R5、R6和η如權(quán)利要求3中定義，并且“MU”是選自如權(quán)利要求4中定義的子式 11-132的單體重復(fù)單元。
7.式II的單體
8.權(quán)利要求7的單體，其選自式III:R7-MU-R8 III其中R7和R8如權(quán)利要求7中定義，并且‘‘MU”是選自如權(quán)利要求4中定義的子式11-132 的單體單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物或單體，特征在于R1—4彼此獨(dú)立地選自直鏈或支鏈的C1-C2tl-烷基、C1-C20-烷氧基、C2-C20-烯基、C2-C20-炔基、C1-C20-硫代烷基、 C1-C20-甲硅烷基、C1-C20-酯、C1-C2tl-氨基、C1-C2tl-氟代烷基。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物或單體，特征在于Ar1和Ar2彼此獨(dú)立地選自2，1，3-苯并噻二唑-4，7-二基、2，1，3-苯并硒二唑-4，7-二基、2，3-二氰基-1，4-亞苯基、2，5-二氰基，1,4-亞苯基、2，3- 二氟-1,4-亞苯基、2，5- 二氟，1,4-亞苯基、2， 3,5,6-四氟，1，4-亞苯基、3，4-二氟噻吩-2，5-二基、噻吩并[3，4_b]吡嗪_2，5-二基、喹喔啉_5，8- 二基、硒吩-2，5- 二基、噻吩-2，5- 二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5- 二基、噻吩并[2，3-b]噻吩-2，5- 二基、硒吩并[3，2-b]硒吩-2，5- 二基、硒吩并[2，3_b]硒吩-2，5-二基、硒吩并[3，2-b]噻吩-2，5-二基、硒吩并[2，3-b]噻吩-2，5-二基、1，4-亞苯基、 吡啶-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基、p-p'-聯(lián)苯基、萘-2，6-二基、苯并[l，2-b:4，5-b'] 二噻吩-2，6- 二基、2，2- 二噻吩、2，2- 二硒吩、噻唑和噁唑，所有這些是未取代的、或用上面定義的R1單取代或多取代的，
11.聚合物共混物，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1-10的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物和一種或多種優(yōu)選選自具有半導(dǎo)體、電荷傳輸、空穴/電子傳輸、空穴/電子阻斷、導(dǎo)電、光導(dǎo)或發(fā)光性能的聚合物的聚合物。
12.組合物，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1-11的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物或聚合物共混物和一種或多種優(yōu)選選自有機(jī)溶劑的溶劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物、聚合物共混物或組合物用作光學(xué)、電光學(xué)、電子、電致發(fā)光或光致發(fā)光組件或器件中的電荷傳輸、半導(dǎo)體、導(dǎo)電、光導(dǎo)或發(fā)光材料的應(yīng)用。
14.光學(xué)、電光學(xué)或電子組件或器件，其包含一種或多種根據(jù)權(quán)利要求1-12的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物、聚合物共混物或組合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的組件或器件，特征在于其選自有機(jī)場效應(yīng)晶體管(0FET)、薄膜晶體管(TFT)、集成電路(IC)、邏輯電路、電容器、無線電頻率識別(RFID)標(biāo)簽、器件或組件、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)發(fā)光晶體管(OLET)、平板顯示器、顯示器背光照明部件、 有機(jī)光伏器件(OPV)、太陽能電池、激光二極管、光電導(dǎo)體、光檢測器、電子照相器件、電子照相記錄器件、有機(jī)記憶器件、感應(yīng)器件、電荷注入層、聚合物發(fā)光二極管(PLED)中的電荷傳輸層或夾層、肖特基二極管、平面化層、抗靜電膜、聚合物電解質(zhì)膜(PEM)、導(dǎo)電基底、導(dǎo)電圖案、電池中的電極材料、配向?qū)?、生物傳感器、生物芯片、安全?biāo)記、安全器件、以及用于檢測和區(qū)別DNA序列的組件或器件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的組件或器件，其是本體異質(zhì)結(jié)OPV器件。
17.制備根據(jù)權(quán)利要求1-10的一項(xiàng)或多項(xiàng)的聚合物的方法，通過使一種或多種根據(jù)權(quán)利要求7-10的一項(xiàng)或多項(xiàng)的單體，和任選地一種或多種式R7-Ar1-R8和/或R7_Ar2-R8的單體進(jìn)行芳基_芳基偶聯(lián)反應(yīng)，其中R7、R8^Ar1和Ar2如權(quán)利要求7中定義。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含苯并雙(噻咯并噻吩)單元或其衍生物的共軛聚合物、它們的制備方法、其中使用的新的單體單元、該聚合物在有機(jī)電子(OE)器件中的應(yīng)用、和包含該聚合物的OE器件。
文檔編號H01L51/00GK102159618SQ200980136290
公開日2011年8月17日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者C·貝利, N·布羅恩, S·蒂爾尼, W·米切爾 申請人:默克專利股份有限公司