CN109851762B

CN109851762B - 一种有机半导体材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109851762B
Application number: CN201811622442.4A
Authority: CN
Inventors: 姬晓旭
Original assignee: Nanyang Normal University
Current assignee: Nanyang Normal University
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: CN109851762A

Abstract

本发明公开了一种有机半导体材料，属于半导体技术领域，解决了现有有机半导体材料的热稳定性、光稳定性差的问题，其化学式所示的化合：

Description

一种有机半导体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体是一种有机半导体材料及其制备方法。

背景技术

有机电致发光器件具有驱动电压低、响应速度快、视角范围宽以及可通过化学结构微调改变发光性能使色彩丰富，容易实现分辨率高、重量轻、大面积平板显示等优点，被誉为“21世纪平板显示技术”，成为材料、信息、物理等学科和平板显示领域研究的热点。

目前，机半导体材料合成路线复杂，制造成本价高，材料热稳定性、光稳定性较差，导致发光过程中能量回传给主体材料，大大降低发光效率。

为此，需要设计一种有机半导体材料及其制备方法，使得该材料具有较简单的合成路线，减少了工艺流程，原材料价廉易得，制造成本得到降低，可适用于有机电致发光器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机半导体材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有机半导体材料，所示有机半导体材料为如下化学式所示的化合物P：

P:

其中，R为C1～C5中的烷基中的任意一种，n为10～100的整数。

一种有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B，

A：

B：

其中，R为C1～C5中的烷基中的任意一种，在无氧状态和惰性气体氛围下，将化合物A与化合物B按照摩尔比为1：1.2～1.5添加入有机溶剂中，并加入无机碱溶液和催化剂，在70～130℃下进行反应5～14小时，停止反应得到有机半导体材料的化学式P，

作为本发明进一步的方案：惰性气体为氮气或氩气。

作为本发明再进一步的方案：有机溶剂选自四氢呋喃、乙腈、甲苯及N，N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

作为本发明再进一步的方案：无机碱溶液选自碳酸钠溶液、碳酸钾溶液及磷酸钾溶液中的至少一种。

作为本发明再进一步的方案：催化剂为铜粉、碘化亚铜或氧化亚铜。

所述的有机半导体材料在制备有机电致发光器件中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明的制备方法制备的有机半导体材料，简化了合成路线，制造成本低价，材料具有良好的热稳定性和光稳定性，有效的防止发光过程中能量回传给主体材料，大大提高发光效率。该材料采用了较简单的合成路线，减少了工艺流程，原材料价廉易得，制造成本得到降低，可适用于有机电致发光器件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明，具体包括材料制备和器件制备，其中化合物A和化合物B从市场上购买得到。

实施例1

P:

其中，n为10。

一种有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B，

A：

B：

其中，将化合物A为4.5mmol，化合物B为4.7mmol，催化剂为2.1mmol的铜粉加入到反应瓶中，抽真空、通氮气并循环3次，在无氧状态和氮气氛围下，添加入有机溶液60mL、2mol/L的四氢呋喃，并加入无机碱溶液2mol/L的碳酸钠溶液2ml，在70℃下进行反应14小时，停止反应得到有机半导体材料的化学式P，

本实施例中有机半导体材料的产率为91％。

质谱测试结果为：MS：m/z750(M+)。

实施例2

P:

其中，n为100。

一种有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B，

A：

B：

其中，将化合物A为5.0mmol，化合物B为5.2mmol，催化剂为2.5mmol的碘化亚铜加入到反应瓶中，抽真空、通氩气并循环3次，在无氧状态和氩气氛围下，添加入有机溶液40mL、2mol/L的乙腈和40mL、2mol/L的甲苯，并加入无机碱溶液3mol/L的碳酸钾溶液1ml，在70℃下进行反应5小时，停止反应得到有机半导体材料的化学式P，

本实施例中有机半导体材料的产率为93％。

质谱测试结果为：MS：m/z750(M+)。

实施例3

P:

其中，n为50。

一种有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B，

A：

B：

其中，将化合物A为5.0mmol，化合物B为5.2mmol，催化剂为2.5mmol的氧化亚铜加入到反应瓶中，抽真空、通氮气并循环3次，在无氧状态和氮气氛围下，添加入有机溶液80mL、2mol/L的N，N-二甲基甲酰胺，并加入无机碱溶液1.5mol/L的磷酸钾溶液2ml，在100℃下进行反应8.5小时，停止反应得到有机半导体材料的化学式P，

本实施例中有机半导体材料的产率为91％。

质谱测试结果为：MS：m/z750(M+)。

实施例4

一种有机半导体材料，同实施例3。其制备方法也同实施例3，区别仅在于化合物A和化合物B摩尔比2:3，催化剂为碘化亚铜，碘化亚铜与化合物A的摩尔比为1:3，有机溶剂为四氢呋喃，反应温度为100℃，反应时间为8.5小时。

本实施例中有机半导体材料的产率为90％。

质谱测试结果为：MS：m/z750(M+)。

实施例5

一种有机半导体材料，同实施例3。其制备方法也同实施例3，区别仅在于化合物A和化合物B摩尔比1:4，催化剂为铜粉，铜粉与化合物A的摩尔比为0.05:1，有机溶剂为乙腈，反应温度为75℃，反应时间为6小时。

本实施例中有机半导体材料的产率为92％。

质谱测试结果为：MS：m/z750(M+)。

效果验证：

将实施例1-5制备的有机半导体材料进行热稳定性测试和电子传输性能测试：

(1)热稳定性测试：

表1有机半导体材料的热分解温度

化合物	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						热分解温度(5％热失重)/℃	374	376	371	378	375

表1是通过热重分析仪(TGA)分别对本发明实施例的有机半导体材料进行检测，分析条件为氮气气氛，扫描速度为15℃/min时，获得的实施例中有机半导体材料的热分解温度。

检测结果显示，本发明制备的有机半导体材料的热分解温度均高达378℃(5％热失重)以上，说明本发明有机半导体材料具有较好的热稳定性。

(2)电子传输性能测试：

应用本发明实施例3制备的有机半导体材料作为发光层的材料的电致发光器件结构，该有机电致发光器件为复合层状结构，自上而下分布玻璃基板、透明阳极、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、缓冲层和阴极，本发明的有机半导体材料作为发光层的材质，本实施例中的电致发光器件采用真空蒸镀的方法制备。

表2有机半导体材料的场效应电子迁移率

化合物	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						电子迁移率/cm<sup>2</sup>(Vs)<sup>-1</sup>	7.4×10<sup>-6</sup>	9.2×10<sup>-6</sup>	8.6×10<sup>-6</sup>	8.9×10<sup>-6</sup>	9.1×10<sup>-6</sup>

表2是通过场效应晶体管方法分别测得本发明实施例的有机半导体材料的电子迁移率。检测结果显示，在电场为2.9×10⁴Vcm-1下本发明制备的有机半导体材料测得的电子迁移率在7.4×10^-6cm²(Vs)-1以上，说明本发明有机半导体材料具有较好的电子传输性能。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。