CN110467628B - 一种半导体材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种半导体材料及其制备方法与应用，所述材料分子结构通式为
或
Description
技术领域
本发明涉及有机材料领域，尤其涉及一种半导体材料及其制备方法与应用。
背景技术
自从有机场效应晶体管问世以来，由于其具有溶液加工、工艺简单、可大面积生产等优点，因而在集成电路、射频识别、智能卡等电子电路中有着较为广泛的应用。目前，已经出现了一系列具有高的空穴迁移率和电子迁移率的小分子半导体材料，其中，p型材料如BTBT，蒽，并五苯衍生物等，其中BTBT的衍生物的迁移率已经超过25cm2/V/S，红荧烯的单晶器件效率超过40cm2/V/S。n型材料如NDI，PDI衍生物以及其他一些杂环体系衍生物等，n型材料的迁移率已经有报道超过10cm2/V/S。
与p型半导体材料相比，n型半导体材料的迁移率相对较低，并且由于电子对于氧气和水的敏感性，n型有机半导体的稳定性比较低，其材料种类也比较有限，因而其发展与p型有机半导体的相比较为落后，使得有机半导体的实际应用受到了一定的限制。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种半导体材料及其制备方法与应用，旨在解决现有n型半导体材料载流子迁移率较低以及稳定性较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种半导体材料，其中，所述半导体材料的分子结构通式为
所述的半导体材料，其中，所述烷基为碳原子数为1-18的直链烷基、支链烷基或氟烷基。
所述的半导体材料，其中，所述芳香基团为苯基、噻吩基、芴、吡啶基、吡咯、咔唑、噻二唑或哌啶中的一种。
所述的半导体材料，其中，所述半导体材料的分子结构式包括：
一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：
惰性气氛下，将1-溴-3-氟-碘苯与正丁基锂、溴化铜以及硝基苯混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与3-巯基丙烯酸乙酯、三(二亚苄基丙酮)二钯以及碳酸钾混合，反应制得分子结构式为
第二中间产物；
将所述第二中间产物与叔丁醇钾混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与碳酸铯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与浓硫酸混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与醋酸酐混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物溶解在二氧六环中并与苯氨混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：
将氯代邻二甲苯与N,N,N-三甲基苯基甲基氯化铵以及九水合硫化钠混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与NaIO4混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与氧化铝混合研磨，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与氯化铝以及草酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物溶解于二氧六环中，依次加入氢氧化钠、双氧水和硫酸，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与醋酸酐混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与苯胺混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：
将3-溴邻二溴带甲苯与N,N,N-三甲基苯基甲基氯化铵以及九水合硫化钠混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与NiCl2以及2,2’-联吡啶混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与高碘酸钠混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与正丁基锂以及N,N’-二甲基甲酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与氯化铁的硝基甲烷溶液混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与氰化亚铜混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物与硫酸以及冰乙酸混合，反应制得分子结构式为
的第八中间产物；
将所述第八中间产物与叔丁醇钾、醋酸钯、叔丁基膦以及溴苯混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
一种半导体材料，其中，包括步骤：
将1,5-二甲基蒽与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与过氧化二苯甲酰混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与3-巯基丙烯酸乙酯、三(二亚苄基丙酮)二钯以及碳酸钾混合，反应制得分子结构式为
第三中间产物；
将所述第三中间产物与与叔丁醇钾混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与与碳酸铯混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与高碘酸钠混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与正丁基锂以及N,N’-二甲基甲酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第八中间产物；
将所述第八中间产物与氰化亚铜混合，反应制得分子结构式为
的第九中间产物；
将所述第九中间产物与硫酸以及冰乙酸混合，反应制得分子结构式为
的第十中间产物；
将所述第十中间产物与叔丁醇钾、醋酸钯、叔丁基膦以及溴苯混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
一种半导体材料的应用，其中，将所述的半导体材料用于制备有机薄膜晶体管、有机发光二极管和有机光伏器件
有益效果：本发明提供的半导体材料为酰亚胺衍生物，其中，酰亚胺基团可以有效降低半导体分子材料的能级，从而提高材料的稳定性，对胺进行不同取代基修饰，可以有效的调整材料的能级、溶解度及分子堆积方式，进而得到迁移率较高、稳定性较高、可溶液加工的n型半导体材料。
具体实施方式
本发明提供一种半导体材料及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
与P型半导体材料相比，现有的n型半导体材料的载流子迁移率相对交底，并且由于电子对氧气和水的敏感性，所述n型半导体的稳定性也比价低。现有n型半导体材料的种类也较少，其发展与P型油价半导体相比比较落后，导致有机半导体的实际应用受到一定限制。
为解决现有n型半导体所存在的问题，本发明提供一种n型半导体材料，其分子结构通式为：
中的一种，其中，所述R1、R2独立选自烷基或烷基取代的芳香基团中的一种，所述X、Y独立选自F、Cl、Br、CN、含氧烷基链或者含氟烷基链中的一种，所述M、P独立选自O、S或Se中的一种。
具体地，所述半导体材料的分子结构式包括：
优选地，所述烷基为碳原子数为1-18的直链烷基、支链烷基或氟烷基，所述芳香基团为苯基、噻吩基、芴、吡啶基、吡咯、咔唑、噻二唑或哌啶中的一种。
具体来讲，所述R1和R2可独自选择如下基团
中的一种，其中，R＇1、R＇2、R′3、R′4、R′5独立选自
中的一种，其中，n和m均为1-18的整数。
本发明提供的半导体材料为酰亚胺衍生物，其中，酰亚胺基团可以有效降低半导体分子材料的能级，从而提高材料的稳定性，对胺进行不同取代基修饰，可以有效的调整材料的能级、溶解度及分子堆积方式，进而得到迁移率较高、稳定性较高、可溶液加工的n型半导体材料。
本发明中的烷基为碳原子数为1-18的直链烷基、支链烷基或氟烷基，所述芳香基团为苯基、噻吩基、芴、吡啶基、吡咯、咔唑、噻二唑或哌啶中的一种。通过改变取代基烷基链的长短，可优化分子堆积方式，减小分子间的间距，增大π-π共轭面重叠，从而提高载流子在分子间的传递效率；进一步地，通过改变取代基的供/吸电子特性，可以调控分子的LUMO/HOMO能级，通过引入吸电子基团来降低能级，供电子基团来升高能级，进一步对轨道能级进行微调，保证载流子在器件中的稳定传输，从而改善载流子迁移率和器件稳定性。
基于上述材料，本发明还提供了一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：
惰性气氛下，将1-溴-3-氟-碘苯与正丁基锂、溴化铜以及硝基苯混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与3-巯基丙烯酸乙酯、三(二亚苄基丙酮)二钯以及碳酸钾混合，反应制得分子结构式为
第二中间产物；
将所述第二中间产物与叔丁醇钾混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与碳酸铯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与浓硫酸混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与醋酸酐混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物溶解在二氧六环中并与苯氨混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
作为其中一实施方式，本发明还提供了另一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：
将氯代邻二甲苯与N,N,N-三甲基苯基甲基氯化铵以及九水合硫化钠混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与NaIO4混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与氧化铝混合研磨，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与氯化铝以及草酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物溶解于二氧六环中，依次加入氢氧化钠、双氧水和硫酸，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与醋酸酐混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与苯胺混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
作为其中一实施方式，本发明还提供了另一种半导体材料的制备方法，其中，包括步骤：
将3-溴邻二溴带甲苯与N,N,N-三甲基苯基甲基氯化铵以及九水合硫化钠混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与NiCl2以及2,2’-联吡啶混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与高碘酸钠混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与正丁基锂以及N,N’-二甲基甲酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与氯化铁的硝基甲烷溶液混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与氰化亚铜混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物与硫酸以及冰乙酸混合，反应制得分子结构式为
的第八中间产物；
将所述第八中间产物与叔丁醇钾、醋酸钯、叔丁基膦以及溴苯混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
作为其中一实施方式，本发明还提供了另一种半导体材料，其中，包括步骤：
将1,5-二甲基蒽与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与过氧化二苯甲酰混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与3-巯基丙烯酸乙酯、三(二亚苄基丙酮)二钯以及碳酸钾混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与与叔丁醇钾混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与与碳酸铯混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与高碘酸钠混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与正丁基锂以及N,N’-二甲基甲酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第八中间产物；
将所述第八中间产物与氰化亚铜混合，反应制得分子结构式为
的第九中间产物；
将所述第九中间产物与硫酸以及冰乙酸混合，反应制得分子结构式为
的第十中间产物；
将所述第十中间产物与叔丁醇钾、醋酸钯、叔丁基膦以及溴苯混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
本发明还提供一种半导体材料的应用，其中，将所述的半导体材料用于制备有机薄膜晶体管(OTFT)、有机发光二极管(OLED)和有机光伏器件(OPV)，具体地，所述半导体材料可用于制备发光二极管的发光层或电子传输层或电子注入层。
下面通过具体实施例对本发明一种半导体材料的制备方法做进一步的解释说明：
实施例1一种分子结构式为
的半导体材料的制备方法，其包括步骤：
a、氮气氛围下，将30g 1-溴-3-氟-碘苯溶解于400ml无水乙醚中，在-78℃下逐滴加入40ml 2.5M的正丁基锂溶液，加完后，再加入24g溴化铜，低温下搅拌一个小时，再加入14g硝基苯，室温下搅拌过夜，加水淬灭反应，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到7.83g分子结构式为
的白色固体B1，产率45％；
b、氮气氛围中，将3.48g化合物B1溶于100ml无水甲苯中，加入3.4g3-巯基丙烯酸乙酯，0.17g三(二亚苄基丙酮)二钯和8.65g无水碳酸钾，110℃加热20h，冷却，用100ml的5％醋酸溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到3.5g分子结构式为
的白色固体C1，产率77％；
c、将4.5g C1加入100ml无水四氢呋喃中，加入3.3g叔丁醇钾，室温下下搅拌1h，用40ml的5％醋酸溶液淬灭酸化，乙酸乙酯萃取，用无水硫酸钠干燥有机相，旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到2.2g分子结构式为
的白色固体D1，产率87％；
d、取5.08g D1溶解在120ml无水二甲基亚砜中，加入16.3g碳酸铯，氮气氛围下加热回流过夜，冷却，水洗除去盐，乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，过柱纯化得到3.1g分子结构式为
白色固体E1，产率72％；
e、取4.28g E1溶解在50ml氯仿溶液中，将8g液溴逐滴加入，加热回流过夜，用50ml的10％硫代硫酸钠溶液除去多余的溴，用乙酸乙酯萃取分液，无水硫酸钠干燥有机相，旋干，过柱，得到6.1g分子结构式为
的白色固体F1，产率60％；
f、将5.3g F1溶于100ml浓硫酸，100摄氏度加热过夜，冷却，抽滤，固体加入到NaOH溶液中，加入1.5g次氯酸钠溶液，搅拌过夜，调制PH＝1，抽滤，干燥得到分子结构式为
的产品G1；
g、将3.16g化合物G1加入50ml醋酸酐，加热回流过夜，减压蒸馏除去溶剂，溶解在100ml二氧六环中，加入三个当量的苯氨化合物，回流过夜，减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，得到目标化合物
实施例2一种分子结构式为
的半导体材料的制备方法，其包括步骤：
a、将17.4g氯代邻二甲苯溶解在250ml二氯甲烷中，加入0.5TMBAC，50ml九水合硫化钠(36g)溶液逐滴加入到二氯甲烷溶液中，加热回流过夜，冷却，水洗，有机相用无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析纯化，得到7.48g分子结构式为
的透明液体B2，产率55％；
b、取5.44g化合物B2溶于100ml氯仿，0℃下逐滴加入NaIO4(8.56g)溶液，搅拌过夜，抽滤除去无机盐，旋干，用乙酸乙酯和石油醚重结晶，得到4.5g分子结构式为
的白色固体C2，产率75％；
c、将3g化合物C2与3g中性氧化铝粉末混合研磨，升华得到2.2g分子结构式为
的白色固体D2，产率84.6％；
d、-20℃情况下，将2.6gD2溶于100ml无水二氯甲烷中，加入5.34g无水氯化铝，逐滴加入2.52g草酰氯，低温下搅拌一个小时，升至室温搅拌过夜，加水淬灭，乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，柱层析纯化，得到2.5g分子结构式为
的白色固体E2，产率52％；
e、将4.8g化合物E2溶解在100ml二氧六环中，加入10ml氢氧化钠(3.2g)水溶液，搅拌，升温到60℃，逐滴加入3.6ml双氧水(30％，31.5mmol)，继续搅拌2h，冰水浴中，加入50％硫酸溶液调制PH＝1，有固体析出，抽滤，烘干，得到3.42g分子结构式为
的白色固体F2，产率55％；
f、将3.1gF2加入到100ml醋酸酐，加热回流过夜，减压蒸馏除去溶剂，再加入100ml二氧六环溶解，加入2g苯胺，加热回流过夜，浓缩，滴加到甲醇中，有固体析出，抽滤，干燥，升华纯化得到目标化合物
实施例3一种分子结构式为
的半导体材料的制备方法，其包括步骤：
a、将17.1g3-溴邻二溴带甲苯溶于200mlDCM中，加入0.5gTEMBAC，100ml(18g)九水合硫化钠溶液逐滴加入，搅拌回流过夜，冷却，水洗，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析纯化，得到6.1g分子结构式为
的白色固体B3，产率57％；
b、氮气氛围下，将0.6gNiCl2和1.45g2,2’-联吡啶加入到15ml无水DMF中，加热到70℃，20分钟后，逐滴加入10ml B3(1g)的DMF溶液，70℃下搅拌12小时，冷却，减压蒸馏除去DMF，水洗固体，DCM萃取，无水硫酸钠干燥有机相，浓缩、纯化，得到0.26g分子结构式为
的黄色固体C3，产率41％；
c、将1.6gC3溶解在100mlTHF中，加入35ml(2.7g)高碘酸钠水溶液，室温搅拌过夜，二氯甲烷萃取，无水硫酸铵干燥二氯甲烷溶液，旋干，粗产品用柱层析纯化，得到1.7g分子结构式为
的黄色固体D3，产率91％；
d、氮气氛围下，将2gD3溶解在200ml无水THF下，冷却至-80℃，逐滴加入24ml正丁基锂(2.5M)溶液，搅拌1小时后，逐滴加入20mlN,N’-二甲基甲酰氯(5.31g)的THF溶液，升至室温，搅拌过夜，加水淬灭，乙酸乙酯萃取，干燥浓缩有机相，柱层析纯化，得到2.7g分子结构式为
的黄色固体E3，产率40％；
e、将1gE3溶解到50ml无水甲苯中，逐滴加入20ml氯化铁(7.5g)的硝基甲烷溶液，暗处室温搅拌2h，加水淬灭，乙酸乙酯萃取，浓缩，柱层析纯化，得到0.4g分子结构式为
的深蓝色固体F3，产率40％；
f、将1g F3溶解在20ml氯仿中，加入1g液溴，室温下搅拌过夜，用10％硫代硫酸钠除去多余的溴，萃取分液，柱层析纯化，得到0.85g分子结构式为
的深蓝色固体G3，产率51％；
g、将1.13g G3溶解在50mlNMP中，加入0.45g氰化亚铜，加热回流过夜，冷却，水洗，乙酸乙酯萃取，干燥浓缩有机相，柱层析纯化，得到0.4g分子结构式为
的蓝色固体H3，产率44％；
h、将0.91gH3加入到50ml(V:V＝1:1)的硫酸和冰乙酸混合溶液中，80℃加热回流过夜，冷却，加水稀释，调制PH＝7，有固体析出，水洗至中性，真空干燥，得到0.6g分子结构式为
的白色固体I3，产物直接投入下一步；
i、将0.6g I3溶解在100ml甲苯溶液中，加入34mg醋酸钯，336mg叔丁醇钾，40mg三叔丁基膦，加入0.5g溴苯，氮气氛围下加热回流2d，冷却，冰水浴下加入50ml水，抽滤，固体升华纯化，得到0.42g的目标产物
产率51％。
实施例4一种分子结构式为
的半导体材料的制备方法，其包括步骤：
a、将10.3g 1,5-二甲基蒽溶解在600ml氯仿中，滴加19.2ml液溴，室温下搅拌过夜，用饱和硫代硫酸钠溶液水洗，萃取，浓缩，用氯仿、乙醇重结晶，得到14.3g分子结构式为
的黄色固体B4，产率78.6％；
b、将7.28g化合物B4溶解在200ml四氯化碳溶液中，加入0.2gBPO，加热回流过夜，冷却，抽滤，浓缩有机相，柱层析纯化，得到6.2g分子结构式为
的黄色固体C4，产率60％；
c、氮气氛围中，将3.48g化合物B1溶于100ml无水甲苯中，加入3.4g3-巯基丙烯酸乙酯，0.17g三(二亚苄基丙酮)二钯和8.65g无水碳酸钾，110℃加热20h，冷却，用100ml的5％醋酸溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到3.5g分子结构式为
白色固体D4，产率77％；
d、将4.5g D4加入100ml无水四氢呋喃中，加入3.3g叔丁醇钾，室温下下搅拌1h，用40ml的5％醋酸溶液淬灭酸化，乙酸乙酯萃取，用无水硫酸钠干燥有机相，旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到2.2g分子结构式为
的白色固体E4，产率87％；
e、取5.08g E4溶解在120ml无水二甲基亚砜中，加入16.3g碳酸铯，氮气氛围下加热回流过夜，冷却，水洗除去盐，乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，过柱纯化得到3.1g分子结构式为
的白色固体F4，产率72％；
f、将1.6g F4溶解在100mlTHF中，加入35ml(2.7g)高碘酸钠水溶液，室温搅拌过夜，二氯甲烷萃取，无水硫酸铵干燥二氯甲烷溶液，旋干，粗产品用柱层析纯化，得到1.7g分子结构式为
的黄色固体G4，产率91％；；
g、氮气氛围下，将2g G4溶解在200ml无水THF下，冷却至-80℃，逐滴加入24ml正丁基锂(2.5M)溶液，搅拌1小时后，逐滴加入20mlN,N’-二甲基甲酰氯(5.31g)的THF溶液，升至室温，搅拌过夜，加水淬灭，乙酸乙酯萃取，干燥浓缩有机相，柱层析纯化，得到2.7g分子结构式为
的黄色固体H4，产率40％；
h、将1g H4溶解在20ml氯仿中，加入1g液溴，室温下搅拌过夜，用10％硫代硫酸钠除去多余的溴，萃取分液，柱层析纯化，得到0.85g分子结构式为
深蓝色固体I4，产率51％
i、将1.13g I4溶解在50mlNMP中，加入0.45g氰化亚铜，加热回流过夜，冷却，水洗，乙酸乙酯萃取，干燥浓缩有机相，柱层析纯化，得到0.4g分子结构式为
的蓝色固体J4，产率44％；
j、将0.91g J4加入到50ml(V:V＝1:1)的硫酸和冰乙酸混合溶液中，80℃加热回流过夜，冷却，加水稀释，调制PH＝7，有固体析出，水洗至中性，真空干燥，得到0.6g分子结构式为
的白色固体K4，产物直接投入下一步；
k、将0.6g K4溶解在100ml甲苯溶液中，加入34mg醋酸钯，336mg叔丁醇钾，40mg三叔丁基膦，加入0.5g溴苯，氮气氛围下加热回流2d，冷却，冰水浴下加入50ml水，抽滤，固体升华纯化，得到0.42g的目标产物
进一步地，本发明还将实施例1-4中制备的半导体材料进行了OTFT(有机薄膜晶体管)器件制备与表征，具体制备方法为：
将Si片相继在异丙醇、去离子水和丙酮中以超声波清洗30分钟，真空干燥2小时；紫外UV照射半小时，用0.5M/L的三辛基氯化硅的甲苯溶液在60℃加热2h，甲苯洗去残留三辛基氯化硅，通过真空蒸镀的方法实施例1-4中的半导体材料分别沉积在Si片基底上，再真空蒸镀Au电极，制得4个不同半导体材料制备的OTFT器件。
将所述4个OTFT器件暴露在空气中运行，结果发现，所述4个OTFT器件均能够在空气环境中长期、稳定地运行，并且显示出了较为优异的半导体性能，载流子迁移率达到了4～5cm2/V/S。
综上所述，本发明提供的半导体材料为酰亚胺衍生物，其中，酰亚胺基团可以有效降低半导体分子材料的能级，从而提高材料的稳定性，对胺进行不同取代基修饰，可以有效的调整材料的能级、溶解度及分子堆积方式，进而得到迁移率较高、稳定性较高、可溶液加工的n型半导体材料。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种半导体材料，其特征在于，所述半导体材料的分子结构通式为
中的一种，其中，所述R1、R2独立选自烷基或烷基取代的芳香基团中的一种，所述X、Y均为H，所述M、P独立选自O、S或Se中的一种。
2.根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，所述烷基为碳原子数为1-18的直链烷基、支链烷基或氟烷基。
3.根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，所述芳香基团为苯基、噻吩基、芴、吡啶基、吡咯、咔唑、噻二唑中的一种。
4.根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，所述半导体材料的分子结构式包括：
5.一种半导体材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
惰性气氛下，将1-溴-3-氟-碘苯与正丁基锂、溴化铜以及硝基苯混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与3-巯基丙烯酸乙酯、三(二亚苄基丙酮)二钯以及碳酸钾混合，反应制得分子结构式为
第二中间产物；
将所述第二中间产物与叔丁醇钾混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与碳酸铯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与浓硫酸混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与醋酸酐混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物溶解在二氧六环中并与苯氨混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
6.一种半导体材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将氯代邻二甲苯与N,N,N-三甲基苯基甲基氯化铵以及九水合硫化钠混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与NaIO4混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与氧化铝混合研磨，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与氯化铝以及草酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物溶解于二氧六环中，依次加入氢氧化钠、双氧水和硫酸，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与醋酸酐混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与苯胺混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
7.一种半导体材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将3-溴邻二溴带甲苯与N,N,N-三甲基苯基甲基氯化铵以及九水合硫化钠混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与NiCl2以及2,2’-联吡啶混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与高碘酸钠混合，反应制得分子结构式为
的第三中间产物；
将所述第三中间产物与正丁基锂以及N,N’-二甲基甲酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与氯化铁的硝基甲烷溶液混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与氰化亚铜混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物与硫酸以及冰乙酸混合，反应制得分子结构式为
的第八中间产物；
将所述第八中间产物与叔丁醇钾、醋酸钯、叔丁基膦以及溴苯混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
8.一种半导体材料，其特征在于，包括步骤：
将1,5-二甲基蒽与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第一中间产物；
将所述第一中间产物与过氧化二苯甲酰混合，反应制得分子结构式为
的第二中间产物；
将所述第二中间产物与3-巯基丙烯酸乙酯、三(二亚苄基丙酮)二钯以及碳酸钾混合，反应制得分子结构式为
第三中间产物；
将所述第三中间产物与与叔丁醇钾混合，反应制得分子结构式为
的第四中间产物；
将所述第四中间产物与与碳酸铯混合，反应制得分子结构式为
的第五中间产物；
将所述第五中间产物与高碘酸钠混合，反应制得分子结构式为
的第六中间产物；
将所述第六中间产物与正丁基锂以及N,N’-二甲基甲酰氯混合，反应制得分子结构式为
的第七中间产物；
将所述第七中间产物与液溴混合，反应制得分子结构式为
的第八中间产物；
将所述第八中间产物与氰化亚铜混合，反应制得分子结构式为
的第九中间产物；
将所述第九中间产物与硫酸以及冰乙酸混合，反应制得分子结构式为
的第十中间产物；
将所述第十中间产物与叔丁醇钾、醋酸钯、叔丁基膦以及溴苯混合，反应制得分子结构式为
的半导体材料。
9.一种半导体材料的应用，其特征在于，将权利要求1-4任一所述的半导体材料用于制备有机薄膜晶体管、有机发光二极管和有机光伏器件。
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