CN103450237B - 一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法 - Google Patents

一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103450237B
CN103450237B CN201310392349.XA CN201310392349A CN103450237B CN 103450237 B CN103450237 B CN 103450237B CN 201310392349 A CN201310392349 A CN 201310392349A CN 103450237 B CN103450237 B CN 103450237B
Authority
CN
China
Prior art keywords
drip
bis
organic transistor
dihydro
tert
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310392349.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103450237A (zh
Inventor
蓝碧健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taicang Biqi New Material Research Development Co Ltd
Original Assignee
Taicang Biqi New Material Research Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taicang Biqi New Material Research Development Co Ltd filed Critical Taicang Biqi New Material Research Development Co Ltd
Priority to CN201310392349.XA priority Critical patent/CN103450237B/zh
Publication of CN103450237A publication Critical patent/CN103450237A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103450237B publication Critical patent/CN103450237B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明属于有机电子学领域，具体涉及一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法。该材料由6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2ˊ,3ˊ-e][1,4]二硼杂环、叔丁基锂以及取代碘苯为起始原料，通过一步法制备获得，生产成本低。

Description

一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法
技术领域
本发明属于有机电子材料技术领域，具体涉及一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法。
背景技术
虽然早在20世纪40年代后期就已经开始对有机半导体进行研究，但是直到最近10多年，具有半导体性质的有机材料才真正得到研究者的广泛关注。有机半导体作为晶体管的活性层早已受到研究者的青睐，有机场效应晶体管的研究日益普及。事实上，电子学在经历了真空电子学和固体电子学两个时期以后，当前正处于以超大规模集成电路为特征的微电子学时期。美国工业界估计在今后15至20年内，线宽将减小至10nm左右。线宽的减小将带来单个器件尺寸的进一步缩小和芯片集成度的进一步提高。但是当器件尺寸缩小到数十纳米以后，传统晶体管器件将面临严峻挑战。首先在数十纳米量级PN结无法形成，二极管、三极管也就无法正常工作。同时，当源、漏极间沟道长度减小到数十纳米以后，场强迅速增加，电子在强电场的作用下将使器件雪崩击穿或进入栅极与沟道间的绝缘层中存储起来，屏蔽栅极，因此场效应晶体管也将无法正常工作。其次，随着器件密度的提高，单位面积的发热将变得异常巨大。再者，量子效应将随着器件尺寸的减小而越来越显著。面临的这些困难与挑战，是传统无机半导体工艺所难以解决的。然而，有机半导体有望在一个有机分子的区域内实现对电子运动的控制，从而极大地提高电路的集成度与计算机的运行速度。
p型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。在纯净的硅晶体中掺入Ⅲ族元素(如硼)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成p型半导体。在纯净的硅晶体中掺入Ⅴ族元素(如磷、砷、锑等)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了n型半导体。具有平面大π共轭结构的化合物，如蒽、并四苯、并五苯等制备的单晶场效应晶体管具有较大的载流子迁移率，将Ⅲ族元素(如硼)引入平面大π共轭结构，则可制备本征型半导体(p型)。
将B元素与2个萘环形成类似于并五苯的共轭结构，是一种新型半导体材料，其优点如下：(1)是一种本征型半导体材料，比传统掺杂型有机半导体复合材料稳定。(2)由于B元素存在于有机半导体分子结构中，载流子在共轭芳香基、B元素及半导体晶体结构中传递更迅速，即具有更高的载流子传输速度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法。
本发明提出的制备方法是：由6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环、叔丁基锂以及取代碘苯为起始原料，通过一步法制备获得，反应方程式如下：
其中R为氢原子、甲基、乙基、异丙基、叔丁基之一种。
具体步骤为：
氮气保护下，将6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于无水四氢呋喃中，冷却至-78℃，滴加叔丁基锂戊烷溶液，搅拌6小时，再滴加取代碘苯/四氢呋喃溶液，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿及水，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得目标有机晶体管材料。
在上述方法中，如果所用的取代碘苯为碘苯，得有机晶体管材料6,13-二苯基-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环
英文名称：6,13-diphenyl-6,13-dihydrodinaphtho[2,3-b:2',3'-e][1,4]diborinine
分子式为C32H22B2，化学结构式如下：
在上述方法中，如果所用的取代碘苯为对甲基碘苯，得有机晶体管材料6,13-二对甲苯基-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环
英文名称：6,13-di(p-tolyl)-6,13-dihydrodinaphtho[2,3-b:2',3'-e][1,4]diborinine
分子式为C34H26B2，化学结构式如下：
在上述方法中，如果所用的取代碘苯为对乙基碘苯，得有机晶体管材料6,13-二(4-乙基苯基)-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环
英文名称：6,13-bis(4-ethylphenyl)-6,13-dihydrodinaphtho[2,3-b:2',3'-e][1,4]diborinine
分子式为C36H30B2，化学结构式如下：
在上述方法中，如果所用的取代碘苯为对异丙基碘苯，得有机晶体管材料6,13-二(4-异丙基苯基)-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环
英文名称：6,13-bis(4-isopropylphenyl)-6,13-dihydrodinaphtho[2,3-b:2',3'-e][1,4]diborinine
分子式为C38H34B2，化学结构式如下：
在上述方法中，如果所用的取代碘苯为对叔丁基碘苯，得有机晶体管材料6,13-二(4-叔丁基苯基)-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环
英文名称：6,13-bis(4-tert-butylphenyl)-6,13-dihydrodinaphtho[2,3-b:2',3'-e][1,4]diborinine
分子式为C40H38B2，化学结构式如下：
附图说明
图1为含硼杂环有机晶体管材料制备方程式。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明
实施例1
氮气保护下，将0.05mol6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于50mL无水四氢呋喃中，加至500mL三颈瓶中，冷却至-78℃，滴加1M的叔丁基锂戊烷溶液120mL，搅拌6小时，再滴加1M的碘苯/四氢呋喃溶液110mL，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿100mL及水100mL，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得有机晶体管材料6,13-二苯基-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环(A)，收率：68％，熔点：〉300℃，元素分析：C,89.77；H,5.18；B,5.05，计算值C,89.71；H,5.19；B,5.10，质谱测试：m/z:428(100.0％)。
实施例2
氮气保护下，将0.05mol6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于50mL无水四氢呋喃中，加至500mL三颈瓶中，冷却至-78℃，滴加1M的叔丁基锂戊烷溶液120mL，搅拌6小时，再滴加1M的对甲基碘苯/四氢呋喃溶液110mL，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿100mL及水100mL，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得有机晶体管材料6,13-二对甲苯基-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环(B)，收率：39％，熔点：〉300℃，元素分析：C,89.52；H,5.74；B,4.74，计算值C,89.51；H,5.70；B,4.79，质谱测试：m/z:456(100.0％)。
实施例3
氮气保护下，将0.05mol6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于50mL无水四氢呋喃中，加至500mL三颈瓶中，冷却至-78℃，滴加1M的叔丁基锂戊烷溶液120mL，搅拌6小时，再滴加1M的对乙基碘苯/四氢呋喃溶液110mL，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿100mL及水100mL，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得有机晶体管材料6,13-二(4-乙基苯基)-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环(C)，收率：46％，熔点：〉300℃，元素分析：C,89.29；H,6.24；B,4.47，计算值C,89.31；H,6.21；B,4.48，质谱测试：m/z:484(100.0％)。
实施例4
氮气保护下，将0.05mol6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于50mL无水四氢呋喃中，加至500mL三颈瓶中，冷却至-78℃，滴加1M的叔丁基锂戊烷溶液120mL，搅拌6小时，再滴加1M的4-异丙基碘苯/四氢呋喃溶液110mL，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿100mL及水100mL，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得有机晶体管材料6,13-二(4-异丙基苯基)-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环(D)，收率：26％，熔点：〉300℃，元素分析：C,89.09；H,6.69；B,4.22，计算值C,89.11；H,6.67；B,4.22，质谱测试：m/z:512(100.0％)。
实施例5
氮气保护下，将0.05mol6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于50mL无水四氢呋喃中，加至500mL三颈瓶中，冷却至-78℃，滴加1M的叔丁基锂戊烷溶液120mL，搅拌6小时，再滴加1M的4-叔丁基碘苯/四氢呋喃溶液110mL，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿100mL及水100mL，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得有机晶体管材料6,13-二(4-叔丁基苯基)-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环(E)，收率：19％，熔点：〉300℃，元素分析：C,88.91；H,7.09；B,4.00，计算值C,88.88；H,7.10；B,4.02，质谱测试：m/z:540(100.0％)。

Claims (1)

1.一种有机晶体管材料的制备方法，其特征在于该材料由6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环、叔丁基锂以及取代碘苯为起始原料，通过一步法制备获得，反应方程式如下：
其中R为氢原子、甲基、乙基、异丙基、叔丁基之一种；
具体步骤如下：
氮气保护下，将6,13-二溴-6,13-二氢二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼杂环溶于无水四氢呋喃中，冷却至-78℃，滴加叔丁基锂戊烷溶液，搅拌6小时，再滴加取代碘苯/四氢呋喃溶液，滴毕，搅拌，继续反应12小时，升温至25℃，加入氯仿及水，分液，有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体用真空升华法纯化，得目标有机晶体管材料。
CN201310392349.XA 2013-09-03 2013-09-03 一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法 Active CN103450237B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310392349.XA CN103450237B (zh) 2013-09-03 2013-09-03 一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310392349.XA CN103450237B (zh) 2013-09-03 2013-09-03 一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103450237A CN103450237A (zh) 2013-12-18
CN103450237B true CN103450237B (zh) 2015-11-18

Family

ID=49733119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310392349.XA Active CN103450237B (zh) 2013-09-03 2013-09-03 一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103450237B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200638A (ja) * 2003-12-19 2005-07-28 Showa Denko Kk ホウ素を含有する高分子化合物およびこれを用いた有機発光素子
CN102977129A (zh) * 2011-12-31 2013-03-20 昆山维信诺显示技术有限公司 硼杂苯并芘衍生物、制法和含有其的有机电致发光器件
US8481785B2 (en) * 2005-09-05 2013-07-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Materials for N-doping the electron-transporting layers in organic electronic components

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200638A (ja) * 2003-12-19 2005-07-28 Showa Denko Kk ホウ素を含有する高分子化合物およびこれを用いた有機発光素子
US8481785B2 (en) * 2005-09-05 2013-07-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Materials for N-doping the electron-transporting layers in organic electronic components
CN102977129A (zh) * 2011-12-31 2013-03-20 昆山维信诺显示技术有限公司 硼杂苯并芘衍生物、制法和含有其的有机电致发光器件

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A Boron-Containing PAH as a Substructure of Boron-Doped Graphene";Chuandong Dou. et al;《Angewandte communications》;20121018;第51卷(第49期);第12206－12210页 *
"Syntheses and Structures of 6,13-Dihydro-6,13-diborapentacenes:π-Stacking in Heterocyclic Analogues of Pentacene";Jinhui Chen. et al;《Organometallics》;20081231;第27卷(第15期);第3639-3641页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103450237A (zh) 2013-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ye et al. Microspacing in-air sublimation growth of organic crystals
JP5562652B2 (ja) シリルエチニル化されたヘテロアセン類およびそれで作製された電子装置
Shi et al. A bowl-shaped molecule for organic field-effect transistors: crystal engineering and charge transport switching by oxygen doping
Kim et al. High‐mobility organic transistors based on single‐crystalline microribbons of triisopropylsilylethynyl pentacene via solution‐phase self‐assembly
Jiang et al. Solution-processed, high-performance nanoribbon transistors based on dithioperylene
JP4220951B2 (ja) 新規な有機半導体化合物、その製造方法およびそれを用いた有機半導体デバイス
Ribierre et al. Ambipolar organic field-effect transistors based on solution-processed single crystal microwires of a quinoidal oligothiophene derivative
Liu et al. A case study of tuning the crystal polymorphs of organic semiconductors towards simultaneously improved light emission and field-effect properties
JP5344441B2 (ja) 新規化合物及びその製造方法、並びに有機半導体材料及び有機半導体デバイス
CN104276997A (zh) 一类新型含缺电子芳环的蒽类衍生物及制备方法与用途
CN103450237B (zh) 一种含硼杂环有机晶体管材料的制备方法
Ren et al. Design of a Quinoidal Thieno [3, 4‐b] thiophene‐Diketopyrrolopyrrole‐Based Small Molecule as n‐Type Semiconductor
Zhang et al. Synthesis, self-assembly, and solution-processed nanoribbon field-effect transistor of a fused-nine-ring thienoacene
CN108503655B (zh) 一种杂环化合物及使用该杂环化合物的有机电子装置
Yao et al. pn heterojunctions composed of two-dimensional molecular crystals for high-performance ambipolar organic field-effect transistors
US8987447B2 (en) Thienopyrazine compound and field effect transistor containing the same
Zou et al. Synthesis, characterization, and field-effect transistor performance of a two-dimensional starphene containing sulfur
Cai et al. Thiepin‐Fused Heteroacenes: Simple Synthesis, Unusual Structure, and Semiconductors with Less Anisotropic Behavior
CN104761706A (zh) 吡咯并吡咯二酮-并二噻吩聚合物及其制备方法与应用
CN103497758A (zh) 新型有机半导体材料、其制备方法及应用
Dong et al. Improved performance of phthalocyanine derivative field-effect transistors by inserting a para-quarterphenyl as the inducing layer
TW201238966A (en) Tetraazapyrene compounds and their use as n-type semiconductors
CN103483365B (zh) 一种并三噻吩硼烷晶体管材料及其制备方法
Hur et al. Highly crystalline 2, 6, 9, 10-tetrakis ((4-hexylphenyl) ethynyl) anthracene for efficient solution-processed field-effect transistors
CN106045998B (zh) 一种高稳定性的n型半导体材料萘二酰亚胺衍生物化合物、制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant