CN111752105A - 用于有机薄膜晶体管的可光图案化的杂型有机半导体聚合物 - Google Patents

Abstract

一种聚合物掺混物，其包含至少一种有机半导体(OSC)聚合物，使得：所述至少一种OSC聚合物是二酮基吡咯并吡咯‑稠合噻吩聚合材料，所述稠合噻吩是β取代的，所述至少一种OSC聚合物具有第一部分和第二部分，并且第一部分或第二部分中的至少一者包含至少一个可UV固化的侧链。

Description

用于有机薄膜晶体管的可光图案化的杂型有机半导体聚合物

背景

1.技术领域

本公开涉及作为有机薄膜晶体管(OTFT)中的半导体层的可光图案化的杂型有机半导体聚合物。

2.背景技术

有机薄膜晶体管(OTFT)作为常规硅基技术的替代选择已引起广泛关注，常规硅基技术需要高温和高真空沉积工艺，以及复杂的光刻图案化方法。半导体(即，有机半导体，OSC)层是OTFT中的一种重要部件，其可有效影响装置的性能。

传统的无机TFT装置阵列制造技术常依赖于光刻法作为图案化工艺。然而，光刻法在图案转移或光致抗蚀剂移除期间常涉及苛刻的氧(O₂)等离子体，以及涉及侵蚀性显影溶剂，它们可以严重地损坏OSC层并导致装置性能显著下降。

本公开提出了得到改进的可光图案化的杂型有机半导体聚合物及其用于有机薄膜晶体管的OSC层的用途。

发明内容

在一些实施方式中，一种聚合物掺混物包含：至少一种有机半导体(OSC)聚合物，其中，所述至少一种OSC聚合物是二酮基吡咯并吡咯-稠合噻吩聚合材料，其中，所述稠合噻吩是β取代的，并且其中，所述至少一种OSC聚合物包括第一部分和第二部分，其中，第一部分或第二部分中的至少一者包含至少一个可UV固化的侧链。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一个可UV固化的侧链包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物(silyl hydride)、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，仅第一部分包含至少一个可UV固化的侧链。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，第一部分和第二部分均包含至少一个可UV固化的侧链。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，聚合物掺混物还包含：至少一种交联剂，其中，所述至少一种交联剂包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，聚合物掺混物还包含：至少一种光引发剂，其中，所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至10重量％的范围内。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至5.0重量％的范围内。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，聚合物掺混物还包含：抗氧化剂、润滑剂、增容剂、流平剂或成核剂中的至少一种，其存在的量在0.05重量％至5重量％的范围内。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种OSC聚合物包含式1或式2的重复单元，或者其盐、异构体或类似物：

其中，在式1和式2中：m为大于或等于1的整数；n为0、1或2；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈可以独立地为氢、取代或未取代的C₄或更高级烷基、取代或未取代的C₄或更高级烯基、取代或未取代的C₄或更高级炔基、或者C₅或更高级的环烷基；a、b、c和d独立地为大于或等于3的整数；e和f为大于或等于零的整数；X和Y独立地为共价键、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的稠合芳基或稠合杂芳基、炔或烯；并且A和B可以独立地为S或O中的任一种，条件是：(i)至少R₁或R₂中的一种；R₃或R₄中的一种；R₅或R₆中的一种；以及R₇或R₈中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；(ii)如果R₁、R₂、R₃或R₄中的任意一种是氢，则R₅、R₆、R₇或R₈均不为氢；(iii)如果R₅、R₆、R₇或R₈中的任意一种是氢，则R₁、R₂、R₃或R₄均不为氢；(iv)e和f不可同时为0；(v)如果e或f中的任意一者为0，则c和d独立地为大于或等于5的整数；以及(vi)所述聚合物具有分子量，其中，聚合物的分子量大于10,000。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，对于第一部分，R₅和R₇为氢，且R₆和R₈为取代或未取代的C₄或更高级烯基。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，对于第一部分和第二部分，R₅和R₇为氢，且R₆和R₈为取代或未取代的C₄或更高级烯基。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，R₅、R₆、R₇和R₈中的至少一种包含丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一种包含丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一个可UV固化的侧链包括以下中的至少一种：(A)选自以下的聚合物：

其中，n是大于或等于2的整数，或者(B)选自以下的小分子：

或者，(C)其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种光引发剂包括至少一种自由基光引发剂。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种光引发剂包括至少一种阳离子光引发剂。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种光引发剂包括：1-羟基-环己基-苯基-酮(184)；2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮(369)；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)；2-异丙基噻吨酮(ITX)；1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮2-(O-苯甲酰肟)(HRCURE-OXE01)；2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(BDK)；过氧化苯甲酰(BPO)；羟基苯乙酮(HAP)；2-羟基-2-甲基苯基丙酮(1173)；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮(907)；2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉代丙基苯基甲酮(IHT-PI910)；4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯(EDB)；o-苯甲酰苯甲酸甲酯(OMBB)；双-(2,6-二甲氧基苯甲酰)-苯基氧化膦(BAPO)；4-苯甲酰-4’甲基二苯基硫醚(BMS)；二苯甲酮(BP)；1-氯-4-丙氧基噻吨酮(CPTX)；氯噻吨酮(CTX)；2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)；二乙基噻吨酮(DETX)；苯甲酸2-二甲氨基乙酯(DMB)；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)；2-乙基蒽醌(2-EA)；对-N,N-二甲基-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)；二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯(EHA)；4,4-双-(二乙氨基)-二苯甲酮(EMK)；甲基二苯甲酮(MBF)；4-甲基二苯甲酮(MBP)；米蚩酮(MK)；2-甲基-1-[4(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮(1)(MMMP)；4-苯基二苯甲酮(PBZ)；2,4,6-三甲基-苯甲酰-乙氧基苯基氧化膦(TEPO)；双(4-叔丁基苯基)碘鎓全氟-1-丁磺酸盐；双(4-叔丁基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐；双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐；叔丁氧羰基甲氧基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；二苯基碘鎓六氟磷酸盐；二苯基碘鎓硝酸盐；二苯基碘鎓对甲苯磺酸盐；二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐；(4-氟苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；N-羟基萘酰亚胺三氟甲磺酸酯；N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧酰亚胺全氟-1-丁磺酸酯；(4-碘苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪；(4-甲硫基苯基)甲基苯基锍三氟甲磺酸盐；1-萘基二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-苯氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-苯硫基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；在碳酸丙烯酯中以50重量％混合的三芳基锍六氟锑酸盐；在碳酸丙烯酯中以50重量％混合的三芳基锍六氟磷酸盐；三苯基锍全氟-1-丁磺酸盐；三苯基锍三氟甲磺酸盐；三(4-叔丁基苯基)锍全氟-1-丁磺酸盐；三(4-叔丁基苯基)锍三氟甲磺酸盐；芳基重氮盐；二芳基碘鎓盐；三芳基锍盐；芳基二茂铁鎓盐；或者其组合。

在一些实施方式中，一种聚合物掺混物包含：至少一种有机半导体(OSC)聚合物，其中，所述至少一种OSC聚合物包含式7的结构：

其中，在式7中：受体1和受体2各自为吸电子基团；供体1和供体2为给电子基团；a和b独立地为大于或等于1的整数；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈可以独立地为氢、取代或未取代的C₄或更高级烷基、取代或未取代的C₄或更高级烯基、取代或未取代的C₄或更高级炔基、或者C₅或更高级环烷基，其中：(i)至少R₁或R₂中的一种；R₃或R₄中的一种；R₅或R₆中的一种；以及R₇或R₈中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；(ii)如果R₁、R₂、R₃或R₄中的任意一种是氢，则R₅、R₆、R₇或R₈均不为氢；(iii)如果R₅、R₆、R₇或R₈中的任意一种是氢，则R₁、R₂、R₃或R₄均不为氢；(iv)R₁或R₂中的一种以及R₃或R₄中的一种独立地与受体1和受体2连接；(v)R₅或R₆中的一种以及R₇或R₈中的一种独立地与供体1和供体2连接；以及(vi)所述至少一种OSC聚合物的分子量大于10,000。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，受体1和受体2独立地选自包含下述的组：

其中A和B可以独立地为S或O中的任一种，并且T是供体1或供体2中的至少一者的连接端基。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，供体1和供体2独立地选自包含下述的组：噻吩、苯、稠合噻吩或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，受体1、受体2、供体1或供体2中的至少一种包含至少一个可UV固化的侧链。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一个可UV固化的侧链包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，R₅、R₆、R₇和R₈中的至少一种包含丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一种包含丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一个可UV固化的侧链包括以下中的至少一种：(A)选自以下的聚合物：

其中，n是大于或等于2的整数，或者(B)选自以下的小分子：

或者，(C)其组合。

附图说明

结合附图，通过以下具体实施方式能够更完整地理解本公开，其中：

图1A至1E例示了传统的利用光致抗蚀剂对有机半导体掺混物进行图案化的技术。

图2A至2C例示了根据一些实施方式所述的有机半导体掺混物的图案化技术。

图3例示了根据一些实施方式所述的示例性OTFT装置。

图4例示了根据一些实施方式所述的示例性OTFT装置。

图5A和5B例示了根据一些实施方式所述的使用氯苯来溶解和清洗的杂型OSC聚合物的光图案化情况。

具体实施方式

现在将对示于附图中的示例性实施方式进行详细说明。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。附图中的部件不一定按比例绘制，而是重点在于说明示例性实施方式的原理。应理解的是，本申请不限于说明书中阐述的或附图中例示的细节或方法学。还应理解的是，用辞仅是为了描述目的，而不应被认为是限制性的。

此外，在本说明书中列出的任何实例都是说明性的而不是限制性的，并且仅列出了要求保护的本发明的诸多可能的实施方式中的一些实施方式。对各种条件和参数进行其他适当的修改和调整在本领域中是常见的，并且对于本领域的技术人员来说是显而易见的，其属于本公开的精神和范围内。

定义

术语“烷基”指具有1至40个碳原子的支化或非支化饱和烃链单价基团。该术语通过如下基团来示例，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基或十四烷基等。烷基可以是取代或未取代的。

术语“取代烷基”是指：(1)具有1、2、3、4或5个取代基—通常是1至3个取代基—的如上所定义的烷基，所述取代基选自下组：烯基、炔基、烷氧基、芳烷基、醛、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰卤、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳基硫醇、酯、杂芳硫基、杂环硫基、羟基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、-SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基、硫代烷基、乙烯基醚。除非定义另外限制，否则所有取代基任选地还可以被1、2或3个选自以下的取代基取代，所述取代基为：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和-S(O)_nR_SO，其中，R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2；或者(2)被1-10个独立地选自氧、硫和NR_a的原子断开的如上定义的烷基，其中R_a选自氢、烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基、芳基、杂芳基和杂环基。任选地，所有取代基还可以被烷基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基或-S(O)_nR_SO取代，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n为0、1或2；或者(3)具有1、2、3、4或5个如上定义的取代基、并且同时被1-10个如上定义的原子断开的如上定义的烷基。例如，烷基可以是烷基羟基，其中烷基中的任意的氢原子被羟基取代。

本文定义的术语“烷基”还包括环烷基。本文所用的术语“环烷基”是由至少三个碳原子(在一些实施方式中由3至20个碳原子)组成的具有单环或多个稠环的非芳族的基于碳的环(即碳环)。单环的环烷基实例包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等。多个环的环烷基实例包括但不限于金刚烷基、双环[2.2.1]庚烷、1,3,3-三甲基双环[2.2.1]庚-2-基、(2,3,3-三甲基双环[2.2.1]庚-2-基)，或者与芳基稠合的碳环基团，例如1,2-二氢化茚等。术语环烷基还包括杂环烷基，其中，环的碳原子中的至少一个碳原子被杂原子取代，所述杂原子例如但不限于氮、氧、硫或磷。

术语“未取代的烷基”在本文中定义为仅由碳和氢组成的烷基。

术语“酰基”表示基团–C(O)R_CO，其中R_CO为氢、任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基以及任选取代的杂芳基。

本文所用的术语“芳基”为任意的基于碳的芳族基团(即，芳族碳环)，例如具有单环(如苯基)或多环(如联苯)或多稠环(稠合环)(如萘基或蒽基)的基于碳的芳族基团。这些芳基可以包括但不限于苯、萘、苯基等。

术语“芳基”还包括“杂芳基”，其意为衍生自以下的基团：具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个碳原子并且在至少一个环内具有1、2、3或4个选自氧、氮、硫和磷的杂原子的芳族环基(即，完全不饱和的)。换言之，杂芳基是由至少三个碳原子组成，并且在芳基环内包含至少一个杂原子的芳族环。这种杂芳基可以具有单环(例如吡啶基或呋喃基)或多稠环(例如中氮茚基、苯并噻唑基或苯并噻吩基)。杂芳基的实例包括但不限于以下：[1,2,4]噁二唑、[1,3,4]噁二唑、[1,2,4]噻二唑、[1,3,4]噻二唑、吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、中氮茚、异吲哚、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、异喹啉、喹啉、2,3-二氮杂萘、萘基吡啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、咔唑、咔啉、菲啶、吖啶、菲咯啉、异噻唑、吩嗪、异噁唑、吩噁嗪、吩噻嗪、咪唑烷、咪唑啉、三唑、噁唑、噻唑、1,5-二氮杂萘等，以及含氮杂芳基化合物的N-氧化物和N-烷氧基衍生物，例如吡啶-N-氧化物衍生物。

除非杂芳基取代基的定义有另外限制，否则所述杂芳基可以任选地被1至5个取代基(通常为1至3个取代基)取代，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、–SO–烷基、–SO–芳基、–SO–杂芳基、–SO₂–烷基、–SO₂–芳基和–SO₂–杂芳基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1-3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

芳基可以是取代或未取代的。除非芳基取代基的定义有另外限制，否则所述芳基可以任选地被1至5个取代基(通常为1至3个取代基)取代，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、醛、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、酯、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、-SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1-3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。在一些实施方式中，术语“芳基”限于具有3至30个碳原子的取代或未取代的芳环和杂芳环。

本文所用的术语“芳烷基”是具有与芳基共价连接的如本文所定义烷基或亚烷基的芳基。芳烷基的一个实例是苄基。“任选取代的芳烷基”是指与任选取代的烷基或亚烷基共价连接的任选取代的芳基。这种芳烷基的实例有：苄基、苯乙基、3-(4-甲氧基苯基)丙基等。

术语“杂芳烷基”是指与亚烷基共价连接的杂芳基，其中杂芳基和亚烷基如本文所定义。“任选取代的杂芳烷基”是指与任选取代的亚烷基共价连接的任选取代的杂芳基。这种杂芳烷基的实例有：3-吡啶甲基、喹啉-8-基乙基、4-甲氧基噻唑-2-基丙基等。

术语“烯基”是指通常具有2至40个碳原子，更通常具有2至10个碳原子，甚至更通常具有2至6个碳原子，并且具有1-6个(通常是1个)双键(乙烯基)的支化或非支化不饱和烃基的单价基团。一般的烯基包括乙烯基(ethenyl或vinyl，-CH＝CH₂)、1-丙烯基或烯丙基(-CH₂CH＝CH₂)、异丙烯基(-C(CH₃)＝CH₂)、双环[2.2.1]庚烯等。当烯基与氮连接时，双键不能位于氮的α位。

术语“取代烯基”是指具有1、2、3、4或5个取代基，通常是1、2或3个取代基的如上所定义的烯基，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、-SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1、2或3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“环烯基”指具有单环或多稠环，并且在环结构中具有至少一个双键的3至20个碳原子的碳环基团。

术语“炔基”是指通常具有2至40个碳原子，更通常具有2至10个碳原子，甚至更通常具有2至6个碳原子，并且具有至少1个(通常是1-6个)乙炔(三键)不饱和位点的不饱和烃的单价基团。一般的炔基包括乙炔基(–C≡CH)、炔丙基(或丙-1-炔-3-基，–CH₂C≡CH)等。当炔基与氮连接时，三键不能位于氮的α位。

术语“取代炔基”是指具有1、2、3、4或5个取代基，通常是1、2或3个取代基的如上所定义的炔基，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、-SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1、2或3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“亚烷基”定义为具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子，通常是1-10个碳原子，更通常是1、2、3、4、5或6个碳原子的支化或非支化饱和烃链的二价基团。该术语由以下基团来示例，例如亚甲基(–CH₂–)、亚乙基(–CH₂CH₂–)、亚丙基异构体(例如–CH₂CH₂CH₂–和–CH(CH₃)CH₂–)等。

术语“取代亚烷基”是指：(1)具有1、2、3、4或5个取代基的如上定义的亚烷基，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、-SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基。除非定义另外限制，否则所有取代基还可以任选地被1、2或3个选自以下的取代基取代，所述取代基为：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和-S(O)_nR_SO，其中，R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2；或者(2)被1-20个独立地选自氧、硫和NR_a–的原子断开的如上定义的亚烷基，其中R_a选自氢、任选取代的烷基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基和杂环基，或选自羰基、羧基酯、羧基酰胺和磺酰基的基团；或者(3)既具有1、2、3、4或5个如上定义的取代基，又同时被1-20个如上定义的原子中断的如上定义的亚烷基。取代亚烷基的实例为氯亚甲基(–CH(Cl)–)、氨基亚乙基(–CH(NH₂)CH₂–)、甲氨基亚乙基(–CH(NHMe)CH₂–)、2-羧基亚丙基异构体(–CH₂CH(CO₂H)CH₂–)、乙氧基乙基(–CH₂CH₂O–CH₂CH₂–)、乙基甲基氨基乙基(–CH₂CH₂N(CH₃)CH₂CH₂–)等。

术语“烷氧基”是指基团R–O–，其中R是任选取代的烷基或任选取代的环烷基，或者R是基团–Y–Z，其中Y是任选取代的亚烷基，并且Z是任选取代的烯基、任选取代的炔基或任选取代的环烯基，其中，烷基、烯基、炔基、环烷基和环烯基如本文所定义。一般的烷氧基是任选取代的烷基–O–，例如，包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、正己氧基、1,2-二甲基丁氧基、三氟甲氧基等。

术语“烷硫基”是指基团R_S–S–，其中R_S如关于烷氧基所定义。

术语“氨羰基”是指基团–C(O)NR_NR_N，其中，每个R_N独立地为氢、烷基、芳基、杂芳基、杂环基，或者两个R_N基团连接形成杂环基(例如吗啉代)。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1-3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“酰氨基”是指基团–NR_NCOC(O)R，其中，每个R_NCO独立地为氢、烷基、芳基、杂芳基或杂环基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1-3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“酰氧基”是指基团–O(O)C-烷基、–O(O)C-环烷基、–O(O)C-芳基、–O(O)C-杂芳基和–O(O)C-杂环基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO取代，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“芳氧基”指芳基–O–基团，其中，芳基如上文定义，并且其包括同样如上文定义的任选取代的芳基。

术语“杂芳氧基”是指杂芳基–O–基团。

术语“氨基”是指–NH₂基团。

术语“取代氨基”是指基团–NR_wR_w，其中每个R_w独立地选自下组：氢、烷基、环烷基、羧基烷基(例如苄氧羰基)、芳基、杂芳基和杂环基，条件是两个R_w基团不同时为氢或基团–Y–Z，其中Y是任选取代的亚烷基，并且Z是烯基、环烯基或炔基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1-3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“羧基”是指–C(O)OH基团。术语“羧基烷基”是指基团–C(O)O–烷基或–C(O)O–环烷基，其中烷基和环烷基如本文所定义，并且其还可以任选地被烷基、烯基、炔基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO取代，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“取代环烷基”或“取代环烯基”是指具有1、2、3、4或5个取代基，通常是1、2或3个取代基的环烷基或环烯基，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1、2或3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“共轭基团”被定义为线性、支化或环基团或者其组合，其中，基团中的原子的p轨道通过电子离域连接，并且其中，所述结构可以被描述成含有交替的单键和双键或三键，并且还可以含有孤对电子、自由基或碳正离子。共轭环基团可同时包括芳族基团和非芳族基团，并且可包括多环基团或杂环基团，例如二酮基吡咯并吡咯。理想地，共轭基团以某种方式结合使得与它们连接的各噻吩部分之间的共轭延续。在一些实施方式中，“共轭基团”限于具有3至30个碳原子的共轭基团。

术语“卤素”、“卤代”或“卤化物”可互换指代，并且是指氟、溴、氯和碘。

术语“杂环基”是指具有单环或多稠环，并且在环内具有1至40个碳原子和1至10个杂原子(通常是1、2、3或4个杂原子)的饱和或部分不饱和单价基团，所述杂原子选自氮、硫、磷和/或氧。杂环基可以具有单环或多稠环，并且包括四氢呋喃基、吗啉代、哌啶基、哌嗪并、二氢吡啶并等。

除非杂环基取代基的定义有另外限制，否则所述杂环基可以任选地被1、2、3、4或5个取代基(通常为1、2或3个取代基)取代，所述取代基选自下组：烷基、烯基、炔基、烷氧基、环烷基、环烯基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、氨羰基、烷氧基羰基氨基、叠氮基、氰基、卤素、羟基、酮基、硫代羰基、羧基、羧基烷基、芳硫基、杂芳硫基、杂环硫基、硫醇、烷硫基、芳基、芳氧基、杂芳基、氨基磺酰基、氨基羰基氨基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基、羟氨基、烷氧基氨基、硝基、-SO–烷基、-SO–芳基、-SO–杂芳基、-SO₂–烷基、-SO₂–芳基和-SO₂–杂芳基。除非定义有另外限制，否则所有的取代基还可以任选地被1-3个选自以下的取代基取代：烷基、羧基、羧基烷基、氨基羰基、羟基、烷氧基、卤素、CF₃、氨基、取代氨基、氰基和–S(O)_nR_SO，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基，并且n是0、1或2。

术语“硫醇”是指–SH基团。术语“取代烷硫基”是指–S–取代烷基基团。术语“芳硫基”是指芳基–S–基团，其中芳基如上所定义。术语“杂芳硫基”是指–S–杂芳基基团，其中杂芳基如上文所定义，其包含如上文所定义的任选取代的杂芳基。

术语“亚砜”是指–S(O)R_SO基团，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基。术语“取代亚砜”是指–S(O)R_SO基团，其中R_SO是如本文所定义的取代烷基、取代芳基或取代杂芳基。术语“砜”是指–S(O)₂R_SO基团，其中R_SO是烷基、芳基或杂芳基。术语“取代砜”是指–S(O)₂R_SO基团，其中R_SO是如本文所定义的取代烷基、取代芳基或取代杂芳基。

术语“酮基”是指–C(O)–基团。术语“硫代羰基”是指–C(S)–基团。

如本文中所使用的，术语“室温”是20℃至25℃。

公开的化合物、组合物以及组分可用于所公开的方法和组合物，可与所公开的方法和组合物结合使用，可用于制备所公开的组合物，或者是所公开的方法的产物。在本文中公开了这些材料和其他材料，应理解的是，当公开了这些材料的组合、子集、相互作用、组等而未明确地具体公开这些化合物的每个不同的单独组合和共同组合以及排列时，在本文中具体设想和描述了它们中的每一种情况。因此，如果公开了一类分子A、B和C且公开了一类分子D、E和F以及组合形式的分子A-D的实例，那么即使没有单独地陈述每一种组合形式，也可单独地和共同地构想每一种组合形式。因此，在本实例中，具体设想了以下组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F中的每一个，并且应认为以上这些都是由A、B和C；D、E和F；以及实例组合A-D的内容公开的。同样，也具体设想并公开了上述的任何子集或这些子集的组合。因此，例如，具体设想了A-E、B-F和C-E的亚组，并应认为这些亚组是从A、B和C；D、E和F；以及示例性组合A-D的公开内容中公开的。这种概念适用于本公开的所有方面，包括但不限于，制造和使用公开的组合物的方法中的各步骤。因此，如果存在可进行的多个附加步骤，应当理解可通过所公开方法的任一特定实施方式或实施方式的组合来进行这些附加步骤中的每一个步骤，而且可具体设想每一个这样的组合且应当认为它是公开的。

除非具体指出有相反含义，否则一个组分的重量百分比以包含该组分的制剂或组合物的总重量为基准。

作为功能性材料的有机半导体可以用于各种应用，例如，包括印刷电子器件、有机晶体管[包括有机薄膜晶体管(OTFT)和有机场效应晶体管(OFET)]、有机发光二极管(OLED)、有机集成电路、有机太阳能电池和一次性传感器。有机晶体管可以用于许多应用，包括智能卡、安全标签和平板显示器的底板。相比于无机半导体(例如硅)，有机半导体可以显著降低成本。从溶液中沉积出OSC能够获得快速、大面积的制造路线，例如各种印刷方法和卷到卷工艺。

由于有机薄膜晶体管的制造工艺不如常规硅基技术那么复杂，因此，有机薄膜晶体管特别令人感兴趣。例如，OTFT一般依赖低温沉积和溶液加工，当其与半导体共轭聚合物一起使用时可实现有价值的技术属性，例如与简单的书写印刷(write printing)技术、一般的低成本制造方法和挠性塑料基材相兼容。OTFT的其他潜在应用包括挠性电子纸、传感器、存储装置[例如，射频识别卡(RFID)]、用于供应链管理的远程可控智能标签、大面积挠性显示器和智能卡。

有机半导体(OSC)聚合物

OSC聚合物可以用于生产有机半导体装置。在一些实例中，聚合物掺混物包括有机半导体聚合物。在一些实例中，OSC聚合物具有完全共轭的主骨架。在一些实例中，OSC是二酮基吡咯并吡咯(DPP)稠合噻吩聚合材料。在一些实例中，稠合噻吩是β取代的。该OSC可以同时含有稠合噻吩和二酮基吡咯并吡咯单元。在一些实例中，OSC用于OTFT应用。例如，OSC聚合物可以包含式1或式2的重复单元、或者其盐、异构体或类似物：

其中，在式1和式2中：m为大于或等于1的整数；n为0、1或2；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈可以独立地为氢、取代或未取代的C₄或更高级烷基、取代或未取代的C₄或更高级烯基、取代或未取代的C₄或更高级炔基、或者C₅或更高级的环烷基；a、b、c和d独立地为大于或等于3的整数；e和f为大于或等于零的整数；X和Y独立地为共价键、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的稠合芳基或稠合杂芳基、炔或烯；并且A和B可以独立地为S或O中的任一种，条件是：(i)至少R₁或R₂中的一种；R₃或R₄中的一种；R₅或R₆中的一种；以及R₇或R₈中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；(ii)如果R₁、R₂、R₃或R₄中的任意一种是氢，则R₅、R₆、R₇或R₈均不为氢；(iii)如果R₅、R₆、R₇或R₈中的任意一种是氢，则R₁、R₂、R₃或R₄均不为氢；(iv)e和f不可同时为0；(v)如果e或f中的任意一者为0，则c和d独立地为大于或等于5的整数；以及(vi)所述聚合物具有分子量，其中，所述聚合物的分子量大于10,000。

在一些实施方式中，在式1或式2中定义的OSC聚合物能够在相对较低的温度下进行简单的晶体管制造，这对于获得大面积、机械挠性电子器件是尤为重要的。β取代的OSC聚合物还可有助于改进溶解性。

在一些实例中，OSC聚合物可以包含第一部分和第二部分，使得第一部分或第二部分中的至少一者包含至少一个可UV固化的侧链。在一些实例中，所述至少一个可UV固化的侧链包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。在一些实例中，仅第一部分包含所述至少一个可UV固化的侧链。在一些实例中，仅第二部分包含所述至少一个可UV固化的侧链。在一些实例中，第一部分和第二部分均包含所述至少一个可UV固化的侧链。

在一些实例中，例如当第一部分包含所述至少一个可UV固化的侧链时，第二部分包含式3-6的重复单元或其盐、异构体或类似物。在一些实例中，例如当第二部分包含所述至少一个可UV固化的侧链时，第一部分包含式3-6的重复单元或其盐、异构体或类似物。在一些实例中，在第一部分中，R₅和R₇为氢且R₆和R₈是取代或未取代的C₄或更高级烯基，而第二部分包含式3-6的重复单元或其盐、异构体或类似物。在一些实例中，在第一部分和第二部分中，R₅和R₇为氢且R₆和R₈是取代或未取代的C₄或更高级烯基。在一些实例中，R₅、R₆、R₇和R₈中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。在一些实例中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在一些实例中，所述至少一个可UV固化的侧链包含以下中的至少一种：(A)选自以下的聚合物：

其中，n是大于或等于2的整数，或者(B)选自以下的小分子：

或者，(C)其组合。

在一些实例中，OSC聚合物可以包含式7的结构：

其中，在式7中，受体1和受体2各自为吸电子基团；供体1和供体2为给电子基团；a和b独立地为大于或等于1的整数；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈可以独立地为氢、取代或未取代的C₄或更高级烷基、取代或未取代的C₄或更高级烯基、取代或未取代的C₄或更高级炔基、或者C₅或更高级环烷基，并且其中：(i)至少R₁或R₂中的一种；R₃或R₄中的一种；R₅或R₆中的一种；以及R₇或R₈中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；(ii)如果R₁、R₂、R₃或R₄中的任意一种是氢，则R₅、R₆、R₇或R₈均不为氢；(iii)如果R₅、R₆、R₇或R₈中的任意一种是氢，则R₁、R₂、R₃或R₄均不为氢；(iv)R₁或R₂中的一种以及R₃或R₄中的一种独立地与受体1和受体2连接；(v)R₅或R₆中的一种以及R₇或R₈中的一种独立地与供体1和供体2连接；以及(vi)所述至少一种OSC聚合物的分子量大于10,000。给电子基团为通过共振或诱导效应将它们的一部分电子密度贡献到共轭π-体系中而使π-体系亲核性更强的官能团。吸电子基团对亲核性的作用与给电子基团的相反，因为其从π-体系移除电子密度，使得π-体系的亲核性变弱。

在一些实例中，R₁和R₃与受体1和/或受体2连接。在一些实例中，R₁和R₄与受体1和/或受体2连接。在一些实例中，R₂和R₃与受体1和/或受体2连接。在一些实例中，R₂和R₄与受体1和/或受体2连接。在一些实例中，R₅和R₇与供体1和/或供体2连接。在一些实例中，R₅和R₈与供体1和/或供体2连接。在一些实例中，R₆和R₇与供体1和/或供体2连接。在一些实例中，R₆和R₈与供体1和/或供体2连接。在一些实例中，R₁、R₂、R₃和/或R₄与受体1和/或受体2的连接独立地为直接连接或通过中间官能团的连接。在一些实例中，R₅、R₆、R₇和/或R₈与供体1和/或供体2的连接独立地为直接连接或通过中间官能团的连接。

在一些实例中，受体1和受体2独立地选自下组：

其中A和B可以独立地为S或O中的任一种，并且T是供体1或供体2中的至少一者的连接端基。

在一些实例中，供体1和供体2独立地选自下组：噻吩、苯、稠合噻吩或其组合。在一些实例中，受体1、受体2、供体1或供体2中的至少一种包含至少一个可UV固化的侧链。在一些实例中，R₅、R₆、R₇和R₈中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。在一些实例中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在一些实例中，OSC的溶解度为0.5mg/mL、1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL、10mg/mL、15mg/mL、20mg/mL、25mg/mL、30mg/mL、35mg/mL、40mg/mL，或者其间的任意数值，或者这些端点中的任意两个端点限定的任意范围。在一些实例中，OSC在室温下的溶解度为1mg/mL或更高。

在一些实例中，OSC的空穴迁移率为1cm²V^-1s^-1、2cm²V^-1s^-1、3cm²V^-1s^-1、4cm²V^-1s^-1、5cm²V^-1s^-1、10cm²V^-1s^-1、15cm²V^-1s^-1、20cm²V^-1s^-1、25cm²V^-1s^-1、30cm²V^-1s^-1、35cm²V^-1s^-1、40cm²V^-1s^-1，或者其间的任意数值，或者这些端点中的任意两个端点限定的任意范围。所述空穴迁移率可以等于或大于这些数值中的任意数值。在一些实例中，OSC的空穴迁移率为1cm²V^-1s^-1至4cm²V^-1s^-1。在一些实例中，OSC的空穴迁移率为2cm²V^-1s^-1。在一些实例中，OSC的空穴迁移率为2cm²V^-1s^-1或更高。

在一些实例中，OSC聚合物的导通/截止比大于10⁵。在一些实例中，OSC聚合物的导通/截止比大于10⁶。

在一些实例中，OSC聚合物在薄膜晶体管装置中的阈值电压为-20V、-15V、-10V、-5V、-4V、-3V、-2V、-1V、0V、1V、2V、3V、4V、5V、10V、15V、20V，或者其间的任意数值，或这些端点中的任意两个端点限定的任意范围。在一些实例中，OSC聚合物在薄膜晶体管装置中的阈值电压在1V至3V的范围内。在一些实例中，OSC聚合物在薄膜晶体管装置中的阈值电压为2V。

本文公开的OSC聚合物(例如具有至少一个可UV固化的侧链)能够进行直接UV交联和图案化，从而实现得到改进的图案化效果和OFET装置性能。例如，与常规的光刻法(图1A至1E中所述)相比，可直接UV固化的杂型OSC聚合物将图案化加工步骤的步数减少到仅两步(例如图2A至2C)。由于本文公开的杂型OSC聚合物的固有的可UV图案化能力，因此传统的加工步骤，例如用相容性光致抗蚀剂涂覆，蚀刻活性材料以及剥离抗蚀剂变得不是必需的。这种制造步骤的减少对避免装置性能下降具有直接益处，因为避免了抗蚀剂涂覆期间与潜在有害的溶剂接触以及避免了有侵蚀性的等离子体蚀刻气氛。另外，步骤的减少还可以显著降低制造成本、设备投资以及缩短OTFT制造的制造周期。

由于是共价键交联，因此所公开的具有所述至少一个可UV固化的侧链的杂型OSC聚合物没有相分离问题并且具有更强的耐溶剂性。因此，它们更易于加工，使得可溶液加工的OSC薄膜具有更佳的重现性。本文公开的杂型OSC聚合物的化学和物理性质通过调整不同单体之间的比值而高度可调。使用所公开的具有所述至少一个可UV固化的侧链的杂型OSC聚合物来形成的交联OSC聚合物网络有助于高温下的聚合物链排列，从而为由其制造的OTFT装置提供更高的耐温性，以及更长的装置寿命和更高的耐候性。

交联剂

在一些实例中，聚合物掺混物包含至少一种有机半导体(OSC)聚合物和至少一种交联剂，所述交联剂包括以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。在一些实例中，所述至少一种交联剂包含C＝C键、硫醇、氧杂环丁烷、卤化物、叠氮化物或其组合。

在一些实例中，所述交联剂可以为与OSC聚合物反应的小分子或聚合物，取决于交联剂分子中存在的官能部分，所述反应通过一种反应机理或多种反应机理的组合进行。例如，包含硫醇基的交联剂可以通过硫醇-烯点击化学与OSC聚合物中的双键反应。在一些实例中，包含乙烯基的交联剂可以通过加成反应与OSC聚合物中的双键反应。在一些实例中，(包含硫醇、乙烯基等或其组合的)交联剂可以与OSC聚合物的侧链中所包含的可交联官能团反应。例如，这些包含丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种交联剂包括以下中的至少一种：(A)选自以下的聚合物：

其中，n是大于或等于2的整数，或者(B)选自以下的小分子：

或者，(C)其组合。

光引发剂

在一些实例中，聚合物掺混物包含至少一种OSC聚合物、至少一种交联剂和至少一种光引发剂。

光引发剂是光固化产品的关键组分。在一些实例中，所述光引发剂包括至少一种自由基光引发剂。基于自由基的光引发剂包括当暴露于UV光时引发光聚合的反应性自由基。在一个实例中，光引发剂TPO引发硫醇-烯自由基聚合的机理示于下文。

在一些实例中，所述光引发剂包括至少一种阳离子光引发剂。阳离子光引发剂也被称为光致酸产生剂(PAG)。一旦阳离子光引发剂吸收UV光，则引发剂分子转化成引发聚合的强酸物质——路易斯酸或布朗斯特酸。通常的光致酸产生剂包括芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基锍盐和芳基二茂铁鎓盐。在一个实例中，使用PAG进行的聚合反应所根据的机理示于下文。

在一些实例中，所述至少一种光引发剂包括：1-羟基-环己基-苯基-酮(184)；2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮(369)；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)；2-异丙基噻吨酮(ITX)；1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮2-(O-苯甲酰肟)(HRCURE-OXE01)；2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(BDK)；过氧化苯甲酰(BPO)；羟基苯乙酮(HAP)；2-羟基-2-甲基苯基丙酮(1173)；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮(907)；2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉代丙基苯基甲酮(IHT-PI910)；4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯(EDB)；o-苯甲酰苯甲酸甲酯(OMBB)；双-(2,6-二甲氧基苯甲酰)-苯基氧化膦(BAPO)；4-苯甲酰-4’甲基二苯基硫醚(BMS)；二苯甲酮(BP)；1-氯-4-丙氧基噻吨酮(CPTX)；氯噻吨酮(CTX)；2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)；二乙基噻吨酮(DETX)；苯甲酸2-二甲氨基乙酯(DMB)；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)；2-乙基蒽醌(2-EA)；对-N,N-二甲基-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)；二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯(EHA)；4,4-双-(二乙氨基)-二苯甲酮(EMK)；甲基二苯甲酮(MBF)；4-甲基二苯甲酮(MBP)；米蚩酮(MK)；2-甲基-1-[4(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮(1)(MMMP)；4-苯基二苯甲酮(PBZ)；2,4,6-三甲基-苯甲酰-乙氧基苯基氧化膦(TEPO)；双(4-叔丁基苯基)碘鎓全氟-1-丁磺酸盐；双(4-叔丁基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐；双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐；叔丁氧羰基甲氧基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；二苯基碘鎓六氟磷酸盐；二苯基碘鎓硝酸盐；二苯基碘鎓对甲苯磺酸盐；二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐；(4-氟苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；N-羟基萘酰亚胺三氟甲磺酸酯；N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧酰亚胺全氟-1-丁磺酸酯；(4-碘苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪；(4-甲硫基苯基)甲基苯基锍三氟甲磺酸盐；1-萘基二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-苯氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-苯硫基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；在碳酸丙烯酯中以50重量％混合的三芳基锍六氟锑酸盐；在碳酸丙烯酯中以50重量％混合的三芳基锍六氟磷酸盐；三苯基锍全氟-1-丁磺酸盐；三苯基锍三氟甲磺酸盐；三(4-叔丁基苯基)锍全氟-1-丁磺酸盐；三(4-叔丁基苯基)锍三氟甲磺酸盐；芳基重氮盐；二芳基碘鎓盐；三芳基锍盐；芳基二茂铁鎓盐；或者其组合。

下表1示出了代表性的光引发剂的结构。

表1

下表2示出了代表性的芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基锍盐和芳基二茂铁鎓盐光引发剂的结构。

表2

添加剂

在一些实例中，聚合物掺混物包含至少一种OSC聚合物、至少一种交联剂、至少一种光引发剂和至少一种添加剂，例如抗氧化剂(即氧抑制剂)、润滑剂、增容剂、流平剂、成核剂或其组合。在一些实例中，氧抑制剂包括酚、硫醇、胺、醚、亚磷酸酯、有机膦、羟胺或其组合。

聚合物掺混物

在一些实例中，包含OSC聚合物的装置的性能可以通过使OSC聚合物与交联剂掺混得到改进。在一些实例中，在溶剂中将OSC聚合物与交联剂掺混。在一些实例中，所述溶剂为氯仿、甲乙酮、甲苯、二甲苯、氯苯、1,2-二氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,3,4-四氢化萘、萘、氯萘或其组合。在一些实例中，可以使用不止一种溶剂的混合物。

在一些实例中，所述至少一种OSC聚合物存在的量在1重量％至99重量％的范围内，或者在5重量％至95重量％的范围内，或者在10重量％至90重量％的范围内，或者在25重量％至85重量％的范围内，或者在50重量％至80重量％的范围内。在一些实例中，所述至少一种OSC聚合物以下述量存在：1重量％、或2重量％、或3重量％、或5重量％、或10重量％、或15重量％、或20重量％、或25重量％、或30重量％、或35重量％、或40重量％、或50重量％、或60重量％、或70重量％、或80重量％、或90重量％、或95重量％、或99重量％，或者以这些端点中的任意两个端点限定的任意范围的量存在。

在一些实例中，所述至少一种交联剂存在的量在1重量％至99重量％的范围内，或者在5重量％至95重量％的范围内，或者在10重量％至90重量％的范围内，或者在15重量％至85重量％的范围内，或者在20重量％至80重量％的范围内，或者在25重量％至75重量％的范围内，或者在25重量％至65重量％的范围内，或者在25重量％至55重量％的范围内。在一些实例中，所述至少一种交联剂以下述量存在：0.1重量％、或0.2重量％、或0.3重量％、或0.5重量％、或0.8重量％、或1重量％、或2重量％、或3重量％、或5重量％、或10重量％、或15重量％、或20重量％、或25重量％、或30重量％、或35重量％、或40重量％、或45重量％、或50重量％、或55重量％、或60重量％、或65重量％、或70重量％、或75重量％、或80重量％、或85重量％、或90重量％、或95重量％、或99重量％，或者以这些端点中的任意两个端点限定的任意范围的量存在。在一些实例中，所述至少一种交联剂包含第一交联剂和第二交联剂，所述第一交联剂存在的量在30重量％至50重量％的范围内，所述第二交联剂存在的量在0.5重量％至25重量％的范围内。

在一些实例中，所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至10重量％的范围内，或者在0.2重量％至8重量％的范围内，或者在0.3重量％至6重量％的范围内，或者在0.4重量％至5重量％的范围内，或者在0.5重量％至4.5重量％的范围内，或者在0.5重量％至4重量％的范围内，或者在0.6重量％至3.5重量％的范围内，或者在0.7重量％至3重量％的范围内。在一些实例中，所述至少一种光引发剂以下述量存在：0.1重量％、或0.2重量％、或0.3重量％、或0.4重量％、或0.5重量％、或0.6重量％、或0.7重量％、或0.8重量％、或0.9重量％、或1重量％、或1.5重量％、或2重量％、或2.5重量％、或3重量％、或3.5重量％、或4重量％、或4.5重量％、或5重量％、或6重量％、或7重量％、或8重量％、或9重量％、或10重量％，或者以这些端点中的任意两个端点限定的任意范围的量存在。

在一些实例中，所述至少一种OSC聚合物存在的量在1重量％至99重量％的范围内；所述至少一种交联剂存在的量在1重量％至99重量％的范围内；并且所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至10重量％的范围内。在一些实例中，所述至少一种OSC聚合物存在的量在50重量％至80重量％的范围内；并且所述至少一种交联剂存在的量在25重量％至55重量％的范围内。

在一些实例中，所述至少一种抗氧化剂、润滑剂、增容剂、流平剂或成核剂各自可以独立地以下述范围内的量存在：在0.05重量％至5重量％的范围内，或者在0.1重量％至4.5重量％的范围内，或者在0.2重量％至4重量％的范围内，或者在0.3重量％至3.5重量％的范围内，或者在0.4重量％至3重量％的范围内，或者在0.5重量％至2.5重量％的范围内。在一些实例中，所述至少一种抗氧化剂、润滑剂、增容剂、流平剂或成核剂各自可以独立地以下述量存在：0.05重量％、或0.1重量％、或0.2重量％、或0.3重量％、或0.4重量％、或0.5重量％、或0.6重量％、或0.7重量％、或0.8重量％、或0.9重量％、或1重量％、或1.5重量％、或2重量％、或2.5重量％、或3重量％、或3.5重量％、或4重量％、或4.5重量％、或5重量％，或者以这些端点中的任意两个端点限定的任意范围的量存在。

在一些实例中，所述掺混物由本文所述的OSC聚合物组成。在一些实例中，所述掺混物包括以下中的至少两种：本文所述的OSC聚合物、交联剂、光引发剂和添加剂。在一些实例中，所述掺混物包括以下中的至少三种：本文所述的OSC聚合物、交联剂、光引发剂和添加剂。在一些实例中，所述掺混物包括以下中的至少四种：本文所述的OSC聚合物、交联剂、光引发剂和添加剂。

OTFT装置制造

使用OTFT装置的应用要求对有机半导体材料进行图案化以防止不期望的高截止电流以及相邻装置之间的串扰。如上所述，光刻法是半导体装置制造中的一种常见的图案化技术。然而，光刻法在图案转移或光致抗蚀剂移除期间常涉及苛刻的O₂等离子体，以及涉及侵蚀性显影溶剂，它们可以严重地损坏OSC层并导致OTFT装置性能显著下降。换言之，当将共轭有机材料暴露于光时，这些材料往往降解，并且用于光刻法的化学物质对有机薄膜晶体管可具有不利影响。因此，使用光刻法对有机半导体材料进行图案化是不实际的。

图1A至1E例示了利用光致抗蚀剂对有机半导体掺混物进行图案化的传统技术100。在第一步中(图1A)，将掺混的OSC聚合物薄膜104沉积在基材102上方，随后在图1B中，将光致抗蚀剂层106沉积在薄膜104上。任选地，可以对薄膜104进行热退火。可以使用本领域已知的方法(例如旋涂)进行光致抗蚀剂沉积。例如，通过将固体组分溶解在溶剂中而将光致抗蚀剂转变成液体形式，将液体形式的光致抗蚀剂倒到基材上，然后使其在转盘上高速旋转以产生所需的膜。随后，可以使得到的抗蚀剂膜经受施加后的烘烤工艺(即，软性烘烤或预烘烤)以在移除过量溶剂时干燥光致抗蚀剂。

在图1C的步骤中，将光致抗蚀剂层106暴露于穿过母图案的UV光112，所述母图案被称为光掩模108，其定位在离光致抗蚀剂层106一定距离处，从而形成光致抗蚀剂层106的交联程度更高的部分110。暴露于UV光的作用在于改变光致抗蚀剂在后续的显影溶剂溶液中的溶解度以在基材顶部上形成图案。在显影之前，可以使抗蚀剂层经受暴露后的烘烤。在图1D的步骤中，光致抗蚀剂层的图案116通过减成蚀刻114(即，O₂等离子体干法蚀刻)而被转移到薄膜104中。经过图案化的光致抗蚀剂层116“抵抗”蚀刻，并且保护由光致抗蚀剂覆盖的材料。当蚀刻完成时，剥离光致抗蚀剂[例如使用有机溶液或无机溶液以及干法(等离子体)剥离]，从而留下被蚀刻到薄膜层中的所需图案118。

然而，如上所述，传统的光刻工艺的各个方面(例如图案转移期间的苛刻的O₂等离子体以及侵蚀性光致抗蚀剂显影溶剂和/或剥离溶剂)可以严重地损坏OSC层并导致装置性能显著下降。

图2A至2C例示了根据一些实施方式所述的有机半导体掺混物的图案化技术200。在第一步中(图2A)，将掺混的OSC聚合物薄膜204沉积在基材202上方。任选地，可以对薄膜204进行热退火。在一些实例中，沉积包括以下中的至少一种：旋涂、浸涂、喷涂、电沉积、弯月面涂覆、等离子体沉积以及辊涂、幕涂和挤出涂覆。将薄膜204作为上述聚合物掺混物来制备，该聚合物掺混物包含至少一种有机半导体(OSC)聚合物、以及任选地，至少一种交联剂、至少一种光引发剂和至少一种添加剂。

在一些实例中，所述掺混包括：将所述至少一种OSC聚合物溶于第一有机溶剂中以形成第一溶液；将所述至少一种交联剂溶于第二有机溶剂中以形成第二溶液；以及将至少一种光引发剂溶于第三有机溶剂中以形成第三溶液；并且以任意合适的顺序将第一溶液、第二溶液和第三溶液合并以形成聚合物掺混物。在一些实例中，可以同时合并第一溶液、第二溶液和第三溶液。在一些实例中，可以在单一有机溶剂中将所述至少一种OSC聚合物、至少一种交联剂和至少一种光引发剂制备在一起。聚合物掺混物中的每种组分的重量组成如上文所述来提供。

在一些实例中，在掺混的OSC聚合物薄膜沉积在基材上方之后，并且在将该薄膜暴露于UV光之前，可以在50℃至200℃范围内的温度下加热该薄膜10秒至10分钟的时间，以移除过量溶剂。

在第二步(图2B)中，将薄膜204暴露于穿过光掩模206的UV光208，以形成薄膜204的交联程度更高的部分210。在一些实例中，所述暴露包括：将薄膜暴露于能量在10mJ/cm²至600mJ/cm²范围内(例如400mJ/cm²)的UV光，暴露1秒至60秒范围内的时间(例如10秒)。在一些实例中，UV光的能量可以在300mJ/cm²至500mJ/cm²的范围内，并且操作时间可以在5秒至20秒的范围内。类似于图1A至1E所述的光致抗蚀剂的功能，暴露于UV光的作用在于改变薄膜在后续的显影溶剂溶液中的溶解度以在基材顶部上形成图案。

在图2C的步骤中，当光暴露完成时，使用预定溶剂212剥离未暴露于UV光208的薄膜204的部分，由此留下到薄膜层中的所需图案214。换言之，在溶剂中对交联程度更高的部分210显影，以移除薄膜204的未图案化区域。在一些实例中，所述显影包括：将薄膜的未图案化区域暴露于某种溶剂中，暴露10秒至10分钟范围内的时间，所述溶剂包括：氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,2,4-三氯苯、二氧杂环己烷、对二甲苯、间二甲苯、甲苯、环戊酮、环己酮、乳酸甲酯、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、2-庚酮、3-庚酮、苯甲醚、1,3,5-三甲基苯、十氢化萘、丁基苯、环辛烷、1,2,3,4-四氢化萘、氯仿或其组合。在一些实例中，显影剂溶液包括氯苯、对二甲苯、二氧杂环己烷或其组合。

在一些实例中，在溶剂中对图案化的薄膜进行显影以移除薄膜的未图案化区域后，可以在50℃至200℃范围内的温度下加热该薄膜10秒至30分钟的时间。

随后，通过如下步骤可以完成OTFT装置，所述步骤为：在基材上方形成栅电极；在基材上方形成栅极介电层；在栅极介电层上方形成图案化源电极和漏电极；在栅极介电层上方形成有机半导体有源层；以及在图案化的有机半层体有源层上方形成绝缘体层。(图3和4)。

实施例

通过以下实施例进一步阐述本文所述的实施方式。

除非另有说明，否则所有的实验操作均在通风橱中完成。

基于DPP的丙烯酸甲酯烷基侧链单体的合成

在第一步中，将0.895mmol(毫摩尔)的双溴化DPP(3,6-双(5-溴噻吩-2-基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮)、4.0当量的无水K₂CO₃和1.36％mmol的BHT(二叔丁基羟基甲苯)称入三颈圆底烧瓶中，然后抽真空并用N₂填充，利用希莱克(Schlenk)集合管操作三次。随后，将反应烧瓶与冷凝器连接后，向烧瓶添加无水DMF(N,N-二甲基甲酰胺，18mL)。待油浴温度到达120℃后，使反应混合物在加热到120℃的油浴中搅拌1小时。然后将油浴冷却到110℃。

将二点四(2.4)当量的溴化丙烯酸甲酯烷基侧链(10-溴癸基10-(甲基丙烯酰氧基)癸酸酯)溶解在4.5mL的无水DMF中，然后将其滴加到反应混合物中。将油浴在110℃保持两小时，同时搅拌反应混合物。约两小时后，将反应混合物冷却到室温，随后直接倒到搅拌的冰盐水中。通过过滤得到深色的固体粗品，然后溶于二氯甲烷(DCM)中。利用中性氧化铝和DCM进行快速塞式柱色谱，移除过滤的溶液中的溶剂DCM以得到深色固体。在圆底烧瓶中加入1.3mg BHT后，随后从100mL己烷中重结晶出深色固体。最后在真空下干燥产品。

杂型OSC聚合物的合成

在第一步中，将(x+y)mol(摩尔)线性烷基侧链FT4、x mol线性烷基侧链DPP单体、ymol丙烯酸甲酯烷基侧链DPP单体、2％(x+y)Pd₂(DBA)₃和8％(x+y)邻甲苯基膦称入三颈圆底烧瓶中。然后将圆底烧瓶抽真空并用N₂填充，用希莱克集合管操作三次。将反应烧瓶与冷凝器连接并将氯苯(20mL)添加到烧瓶中。通过烧瓶中的第三颈中的隔膜将热电偶插入到反应混合物中。将反应混合物的内部温度从室温加热到120℃并在内部温度到达120℃后，在油浴中搅拌1小时。

当反应混合物仍是热的时候，将其直接倒到搅拌着的300mL甲醇中。随后，用约50mL甲醇洗涤烧瓶，然后加入浓HCl(水溶液)(4mL)。混合物搅拌过夜。接着，使用布氏漏斗和带侧臂的锥形瓶，在减压下将聚合物从溶液中过滤出来。弃去滤液。将聚合物转移到索氏套管中(聚合物不超过套管的一半高度)，并且装载到索氏提取设备中。用丙酮(300mL)进行聚合物的索氏提取，持续24小时。然后弃去丙酮溶液/悬浮液。接着用己烷(300mL)进行索氏提取，持续约24小时。然后弃去己烷溶液/悬浮液。然后将聚合物萃取到氯仿(300mL)中直到不会有更多的物质溶解。通过将氯仿溶液倒入搅拌着的具有丙酮(400mL)的烧杯中来沉淀聚合物，一直搅拌到室温。使用布氏漏斗和带侧臂的锥形瓶，在减压下将聚合物从溶液中过滤出来。接着弃去滤液。最后在真空下干燥聚合物。

光图案化以及结果比较

在氯苯中制备杂型OSC聚合物的溶液，在油浴中于60-90℃下搅拌1小时至过夜，然后冷却至室温。交联剂(相对于OSC聚合物为1-3重量％)[例如TRIS(三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯))]和光引发剂(相对于OSC聚合物为1-3重量％)[例如二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)]加入到溶液中，使溶液在室温下搅拌约5分钟。然后使用0.45μm PTFE过滤器过滤混合物。

将经过过滤的OSC聚合物溶液以薄膜涂层的形式以一定的涂覆速度旋涂到玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基材上，所述涂覆速度例如以500rpm持续30秒，随后例如以1000rpm持续30秒。然后将涂覆有OSC聚合物溶液的玻璃载片在90℃下预烘烤1分钟。在光掩模下，使用Oriel灯在空气中、在适当的固化剂量下(例如，约300mJ/cm²)，使涂覆有OSC聚合物溶液的基材在365nm下固化。依次在包含氯苯的两个玻璃圆筒形盘中洗涤涂覆有OSC聚合物溶液的基材，洗涤两次。然后用氮气干燥经过光图案化的OSC聚合物薄膜。

图5A和5B例示了根据一些实施方式所述的使用氯苯来溶解和清洗的杂型OSC聚合物的光图案化情况。具体地，利用光掩模将图5A中的膜暴露于UV光下。在清洗循环中，未暴露的区域溶解于氯苯中。暴露的区域交联形成网络结构，其不溶于氯苯中，由此显示出优异的耐溶剂性。图5B是图5A的部分放大图，并且该图以分辨率为2μm例示了清晰的图案化边缘。清晰的图案化边缘示例了优良的光图案化可重复性，这是维持装置性能均匀性的先决条件。

OTFT装置的一般制造程序

在一些实施例中，可如下所述形成底栅底接触OTFT装置：将金(Au)或银(Ag)栅电极图案化到基材上，随后将电介质旋涂到基材上并进行处理以获得栅极介电层。在对Au或Ag源电极和漏电极进行图案化后，可以通过本文所述的图案化材料和方法将OSC层形成10nm至200nm的厚度。最后，设置绝缘体层。图3示出了所形成的OTFT装置的一个实例。

OFET装置性能

可如下所述形成底栅底接触OTFT装置：在SiO₂表面上用十八烷基三氯硅烷(OTS)处理一些基材。以1000rpm旋涂含有光引发剂和交联剂的OSC聚合物[x+y mol线性烷基侧链FT4、80％(x+y)mol线性烷基侧链DPP单体、20％(x+y)mol丙烯酸甲酯烷基侧链DPP单体]溶液。在旋涂的OSC层上制造金电极。OFET装置性能以图4的OFET结构为基础。

测试裸露的SiO₂表面和经过OTS处理的表面，其中经过OTS处理的表面显示出更高的迁移率(μ_h)(表3)。测试低溶液浓度和高溶液浓度，其中低溶液浓度显示出更高的迁移率，但是高溶液浓度显示出更好的I_导通/I_截止比。电荷迁移率是确定OTFT装置性能的一个参数，并且其表示在每单位电压下电子或空穴移动的快慢；迁移率越高，性能越好。I_导通/I_截止比是确定OTFT装置性能的另一个参数，并且其表示导通/截止电流比。当导通电流固定时，较高的导通/截止比意味着较低的截止电流(较低的功率消耗)；因此I_导通/I_截止比越高，性能越好。

表3

因此，如本文所提出的，公开了得到改进的可光图案化的杂型有机半导体聚合物及其用于有机薄膜晶体管的OSC层的用途。本文公开了可光图案化的杂型有机半导体聚合物的优点。

如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有与本公开主题所涉及的领域中的普通技术人员通常及可接受的用法相一致的广泛含义。审阅本公开的本领域技术人员应当理解，这些术语旨在允许对所述及要求保护的某些特征进行描述而不是将这些特征的范围限制于所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所述及要求保护的主题的非实质性或微小的修改或变更被认为是在所附权利要求书中所述的本发明的范围内。

如本文中所使用的，“任选的”或“任选地”等旨在表示随后描述的事件或情况可能发生或者可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的实例及不发生的实例。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其对应的定冠词“该(所述)”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。

本文提及的元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)仅用于描述附图中各个元件的取向。应注意的是，各个元件的取向可以根据其他示例性实施方式而有所不同，并且这种改变旨在涵盖在本公开的范围内。

对于本文中使用的基本上任何的复数和/或单数术语，本领域技术人员可以适当地从复数转换为单数形式和/或从单数转换为复数形式，只要其适用于上下文和/或应用。为了清楚起见，可以在本文中明确说明各种单数/复数排列。

对本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离所要求保护的主题的精神或范围的情况下进行各种修改和变动。因此，所要求保护的主题不受所附权利要求书及其等同形式以外的任何内容所限。

Claims (25)

1.一种聚合物掺混物，其包含：

至少一种有机半导体(OSC)聚合物，

其中，所述至少一种有机半导体聚合物是二酮基吡咯并吡咯-稠合噻吩聚合材料，其中，所述稠合噻吩是β取代的，并且

其中，所述至少一种有机半导体聚合物包含第一部分和第二部分，其中，第一部分或第二部分中的至少一者包含至少一个可UV固化的侧链。

2.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一个可UV固化的侧链包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

3.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，仅第一部分包含至少一个可UV固化的侧链。

4.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，第一部分和第二部分均包含所述至少一个可UV固化的侧链。

5.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其还包括：至少一种交联剂，其中，所述至少一种交联剂包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

6.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其还包括：至少一种光引发剂，其中，所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至10重量％的范围内。

7.如权利要求6所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至5.0重量％的范围内。

8.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其还包括：

抗氧化剂、润滑剂、增容剂、流平剂或成核剂中的至少一种，其存在的量在0.05重量％至5重量％的范围内。

9.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一种有机半导体聚合物包含式1或式2的重复单元，或者其盐、异构体或类似物：

其中，在式1和式2中：

m为大于或等于1的整数；

n是0、1或2；

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈可以独立地为氢、取代或未取代的C₄或更高级烷基、取代或未取代的C₄或更高级烯基、取代或未取代的C₄或更高级炔基、或者C₅或更高级的环烷基；

a、b、c和d独立地为大于或等于3的整数；

e和f为大于或等于零的整数；

X和Y独立地为共价键、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的稠合芳基或稠合杂芳基、炔或者烯；并且

A和B可以独立地为S或O中的任意一种，条件是：

i.至少R₁或R₂中的一种；R₃或R₄中的一种；R₅或R₆中的一种；以及R₇或R₈中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；

ii.如果R₁、R₂、R₃或R₄中的任意一种是氢，则R₅、R₆、R₇或R₈均不为氢；

iii.如果R₅、R₆、R₇或R₈中的任意一种是氢，则R₁、R₂、R₃或R₄均不为氢；

iv.e和f不能同时为0；

v.如果e或f中的任意一者为0，则c和d独立地为大于或等于5的整数；以及

vi.所述聚合物具有分子量，其中，聚合物的分子量大于10,000。

10.如权利要求9所述的聚合物掺混物，其中，对于第一部分，R₅和R₇为氢，且R₆和R₈为取代或未取代的C₄或更高级烯基。

11.如权利要求9所述的聚合物掺混物，其中，对于第一部分和第二部分，R₅和R₇为氢，且R₆和R₈为取代或未取代的C₄或更高级烯基。

12.如权利要求9所述的聚合物掺混物，其中，R₅、R₆、R₇和R₈中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

13.如权利要求9所述的聚合物掺混物，其中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

14.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一个可UV固化的侧链包括以下中的至少一种：

(A)选自以下的聚合物：

其中，n是大于或等于2的整数，或者

(B)选自以下的小分子：

或者，

(C)它们的组合。

15.如权利要求6所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一种光引发剂包括至少一种自由基光引发剂。

16.如权利要求6所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一种光引发剂包括至少一种阳离子光引发剂。

17.如权利要求6所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一种光引发剂包括：1-羟基-环己基-苯基-酮(184)；2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮(369)；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)；2-异丙基噻吨酮(ITX)；1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮2-(O-苯甲酰肟)(HRCURE-OXE01)；2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(BDK)；过氧化苯甲酰(BPO)；羟基苯乙酮(HAP)；2-羟基-2-甲基苯基丙酮(1173)；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮(907)；2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉代丙基苯基甲酮(IHT-PI910)；4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯(EDB)；o-苯甲酰苯甲酸甲酯(OMBB)；双-(2,6-二甲氧基苯甲酰)-苯基氧化膦(BAPO)；4-苯甲酰-4’甲基二苯基硫醚(BMS)；二苯甲酮(BP)；1-氯-4-丙氧基噻吨酮(CPTX)；氯噻吨酮(CTX)；2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)；二乙基噻吨酮(DETX)；苯甲酸2-二甲氨基乙酯(DMB)；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)；2-乙基蒽醌(2-EA)；对-N,N-二甲基-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)；二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯(EHA)；4,4-双-(二乙氨基)-二苯甲酮(EMK)；甲基二苯甲酮(MBF)；4-甲基二苯甲酮(MBP)；米蚩酮(MK)；2-甲基-1-[4(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮(1)(MMMP)；4-苯基二苯甲酮(PBZ)；2,4,6-三甲基-苯甲酰-乙氧基苯基氧化膦(TEPO)；双(4-叔丁基苯基)碘鎓全氟-1-丁磺酸盐；双(4-叔丁基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐；双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐；叔丁氧羰基甲氧基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；二苯基碘鎓六氟磷酸盐；二苯基碘鎓硝酸盐；二苯基碘鎓对甲苯磺酸盐；二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐；(4-氟苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；N-羟基萘酰亚胺三氟甲磺酸酯；N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧酰亚胺全氟-1-丁磺酸酯；(4-碘苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪；(4-甲硫基苯基)甲基苯基锍三氟甲磺酸盐；1-萘基二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-苯氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；(4-苯硫基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐；在碳酸丙烯酯中以50重量％混合的三芳基锍六氟锑酸盐；在碳酸丙烯酯中以50重量％混合的三芳基锍六氟磷酸盐；三苯基锍全氟-1-丁磺酸盐；三苯基锍三氟甲磺酸盐；三(4-叔丁基苯基)锍全氟-1-丁磺酸盐；三(4-叔丁基苯基)锍三氟甲磺酸盐；芳基重氮盐；二芳基碘鎓盐；三芳基锍盐；芳基二茂铁鎓盐；或者其组合。

18.一种聚合物掺混物，其包含：

至少一种有机半导体(OSC)聚合物，

其中，所述至少一种有机半导体聚合物包含式7的结构：

其中，在式7中：

受体1和受体2各自为吸电子基团；

供体1和供体2为给电子基团；

a和b独立地为大于或等于1的整数；

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈可以独立地为氢、取代或未取代的C₄或更高级烷基、取代或未取代的C₄或更高级烯基、取代或未取代的C₄或更高级炔基、或者C₅或更高级的环烷基，

其中：

(i)至少R₁或R₂中的一种；R₃或R₄中的一种；R₅或R₆中的一种；以及R₇或R₈中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基或者环烷基；

(ii)如果R₁、R₂、R₃或R₄中的任意一种为氢，则R₅、R₆、R₇或R₈均不为氢；

(iii)如果R₅、R₆、R₇或R₈中的任意一种为氢，则R₁、R₂、R₃或R₄均不为氢；

(iv)R₁或R₂中的一种以及R₃或R₄中的一种独立地与受体1和受体2连接；

(v)R₅或R₆中的一种以及R₇或R₈中的一种独立地与供体1和供体2连接；并且

(vi)所述至少一种有机半导体聚合物的分子量大于10,000。

19.如权利要求18所述的聚合物掺混物，其中，受体1和受体2独立地选自包含下述的组：

其中A和B可以独立地为S或O中的任一种，并且T是供体1或供体2中的至少一者的连接端基。

20.如权利要求18所述的聚合物掺混物，其中，供体1和供体2独立地选自包含下述的组：噻吩、苯、稠合噻吩或其组合。

21.如权利要求18所述的聚合物掺混物，其中，受体1、受体2、供体1或供体2中的至少一种包含至少一个可UV固化的侧链。

22.如权利要求21所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一个可UV固化的侧链包含以下中的至少一种：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

23.如权利要求18所述的聚合物掺混物，其中，R₅、R₆、R₇和R₈中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

24.如权利要求18所述的聚合物掺混物，其中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一种包含：丙烯酸酯、环氧化物、氧杂环丁烷、烯、炔、叠氮化物、硫醇、烯丙氧基硅烷、酚、酐、胺、氰酸酯、异氰酸酯、甲硅烷基氢化物、抑素、肉桂酸酯、香豆素、氟硫酸酯、甲硅烷基醚或其组合。

25.如权利要求21所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一个可UV固化的侧链包括以下中的至少一种：

(A)选自以下的聚合物：

其中，n是大于或等于2的整数，或者

(B)选自以下的小分子：

或者，

(C)它们的组合。

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