CN117164610A - 一类含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一类含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料及其制备方法与应用。该含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的结构如下所示：其中，R为具有给电子能力和空间位阻的基团；Ar为具有吸电子性质的芳香基团。本发明通过一锅法高效在吲哚并咔唑基团上引入不同的修饰基团，调控吲哚并咔唑衍生物的激发态性质，使该类有机半导体材料在固态下具有宽带隙的近紫外‑深蓝光发射，且具有显著的光谱窄化性质。本发明所制备的有机半导体材料可作为电致发光器件的发光层使用，兼具高效固态发光和高色纯度的特征，从而得到光电性能优异、结构简单、成本低廉的宽带隙有机电致发光器件，在有机电致发光领域有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一类含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料及其制备方法与应用。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)具有驱动电压低、响应速度快、发光效率高、色域广、重量轻而薄、可柔性折叠等特点，在平板显示和固体照明领域有着广阔的应用前景；其中，有机发光材料作为OLED的技术核心，引起了学术界以及产业界的广泛关注。目前，相比于发展成熟的绿光和红光材料，三原色之一的具有宽带隙的蓝光材料所制备的电致发光器件仍存在效率不足、稳定性差等缺点。如何筛选出高效率、低成本的宽带隙蓝光材料体系，逐渐成为各国科学家关注的焦点。
优异的宽带隙蓝光材料需具备三种特征：高色纯度的荧光发射、高的固态发光效率以及高的电生激子利用率。基于传统荧光材料的OLEDs中，只有25％的单线态激子可被用于发光，而75％的三线态激子以非辐射的形式白白耗散掉，导致器件效率很低；尽管日本九州大学Adachi教授课题组研发出的热激活延迟荧光(TADF)材料可以充分利用电激发形成的单、三线态激子，但是其设计思路并不利于材料实现宽带隙蓝光尤其是深蓝光的发射，深蓝光TADF材料发展缓慢；同时，传统TADF材料所具有的长程电荷转移态和柔性的扭转型D-A结构使得其发光光谱普遍很宽，难以实现高的色纯度，材料的发射的半峰宽值往往大于70nm，难以实现高的色纯度。如何同时实现高激子利用率，高色纯度和高发光效率的宽带隙材料是新一代材料开发所面临的重点问题。
为了进一步使有机半导体材料具有更加良好的色纯度，近些年来研究者们开发了一系列具有窄光谱发射的多重共振-延迟荧光(MR-TADF)材料。这类材料利用刚性的分子结构和原子级短程的电荷转移态极大程度上实现对其材料的发射光谱的窄化，从而有效地提高材料的色纯度。同时，材料具备TADF性质，可以充分利用三线态激子从而保证其具备高的内/外量子效率。但是，受到材料的构筑基元以及带隙等原因的影响，新兴的MR-TADF材料体系在深蓝光，尤其是带隙更宽的蓝紫光-近紫外光材料的开发方面受到很大的限制，更难以兼顾光色和效率。目前报道的宽带隙的窄发射材料主要以吲哚并咔唑的一些衍生物为主。吲哚并咔唑基团具有刚性的平面结构、热稳定好、结构易修饰和窄发射等特点，是高效率高色纯度宽带隙有机半导体材料的理想构筑基元。吲哚并咔唑本身由于其氮原子上孤对电子的离域，具有一定的给电子能力，被用于D-A型电荷转移态分子的构筑中。吲哚并咔唑衍生物的分子结构的刚性与否以及电荷转移态距离的调控，会直接影响材料光谱的宽窄从而直接决定材料以及相应器件的色纯度。在如何有效系统地调节吲哚并咔唑衍生物的结构以同时实现宽带隙的发射和光谱窄化这方面，仍未找到很好的解决方案。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一类含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料及其制备方法与应用。
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料体系。该类发光材料具备宽带隙的蓝紫-深蓝光发射和光谱窄化的特性。通过在给体吲哚并咔唑和受体基团之间发生的先偶联-再环化的反应，生成新的给受体共平面结构，增加分子刚性的同时，拉近分子电荷转移态的距离，从而实现对其衍生物发射光谱的窄化(调控光谱的半峰宽值)，最终提高材料及其器件的色纯度；同时，该类材料兼具高固态发光效率和高的激子利用率，可制备出高效率、高色纯度的宽带隙有机电致发光器件。
本发明另一目的在于提供上述含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法。本发明的方法工艺简单、原料易得、产率高。
本发明再一目的在于提供上述含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料在有机电致发光领域中的应用，特别是在制备有机发光二极管的发光层中的应用。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的一类含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料，其化学结构式如下所示：
其中，R为具有给电子能力和空间位阻的基团，Ar为具有吸电子性质的芳香基团。
进一步地，所述的R基团为以下1-3结构中的一种：
进一步地，所述的Ar基团为以下4-15结构中的一种，其中X为靠近N原子一侧的位点，Y为远离N原子一侧的位点(即其中X为发生Buchwald-Hartwig碳-氮偶联反应的位点，Y为发生后续环化反应的位点)：
本发明提供的一种含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：
以R基取代的1-溴咔唑和Ar对应的溴代物为底物，在三(二亚苄基丙酮)二钯、四氟硼酸三叔丁基膦和叔丁醇钠的催化体系下，发生先Buchwald-Hartwig碳-氮偶联反应，后发生环化反应的“一锅法”反应，得到所述含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料；
所述R基取代的1-溴咔唑的结构通式为：
所述Ar对应的溴代物的结构通式为：
进一步地，所述R基取代的1-溴咔唑的结构式为：
进一步地，所述Ar对应的溴代物的结构式为：
进一步地，所述Ar对应的溴代物与R基取代的1-溴咔唑的摩尔比为1:2-1:2.5。
进一步地，所述Ar对应的溴代物与三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔比为1：0.1-1：0.15。
优选地，所述Ar对应的溴代物与三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔比为1:0.1。
进一步地，所述三(二亚苄基丙酮)二钯与四氟硼酸三叔丁基膦的摩尔比为1:2-1:2.5。
进一步地，所述三(二亚苄基丙酮)二钯与叔丁醇钠的摩尔比为1:30-1:35。
进一步地，所述“一锅法”反应在有机溶剂中进行；所述溶剂为甲苯；所述溶剂与Ar对应的溴代物的体积摩尔比为10-30：1mL/mmol；
进一步地，所述“一锅法”反应的温度为100-140℃，时间为12-36h。
本发明提供一种上述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料在制备有机电致发光器件中的应用。
本发明选择吲哚并咔唑作为材料的构筑基元，使得材料可以发出宽带隙的蓝紫-深蓝色的荧光；通过在吲哚并咔唑的结构上引入吸电子基团，在保证材料高色纯度深蓝光发射的前提下，赋予材料弱激子束缚的电荷转移态特性，使得材料可以利用电致发光中占比75％的三线态激子从而提高材料的激子利用率；目标吲哚并咔唑衍生物通过筛选所引入的吸电子基团，仍保持刚性的分子结构，从而可以有效抑制分子振动/转动所带来的能量的损耗，提高分子的发光效率；此外，在吲哚并咔唑外围修饰叔丁基等具有大空间位阻的基团，可有效的在增加材料溶解性的同时，抑制分子间强的π-π相互作用。基于此类材料可制备出高效率、高色纯度的宽带隙有机电致发光器件，在有机电致发光领域具有广泛的应用前景。
本发明的有机半导体材料在保证宽带隙发射的前提下，有效提高材料的色纯度，而且材料的合成方法简单高效，热稳定性和电化学稳定性优良，使得这类材料可以大规模合成与纯化，具有极大的应用前景。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料同时具有宽带隙的发射和窄化的光谱，具有深蓝光发射、高发光效率、高色纯度特征，可制备出高性能的深蓝光有机电致发光器件；
(2)本发明的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料合成方法简单便捷、原料易得、反应的产率较高，得到的材料结构稳定；
(3)本发明的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料用于有机发光二极管的发光层使用，综合表现性能优异，可以广泛应用于有机电致发光等领域。
附图说明
图1a为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料在甲苯稀溶液中的吸收-发射光谱；
图1b为实施例2中含吲哚并咔唑的蓝色有机半导体材料在甲苯稀溶液中的吸收-发射光谱；
图1c为实施例3中含吲哚并咔唑的近紫外有机半导体材料在甲苯稀溶液中的吸收-发射光谱；
图1d为实施例4中含吲哚并咔唑的近紫外有机半导体材料在在甲苯稀溶液中的吸收-发射光谱；
图2a为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂器件device 1的J-V-L曲线图；
图2b为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂器件device 1的外量子效率随亮度变化的曲线图；
图2c为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂器件device 1的电致发光光谱图；
图2d为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂器件device 2的J-V-L曲线图；
图2e为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂器件device 2的外量子效率随亮度变化的曲线图；
图2f为实施例1中含吲哚并咔唑的深蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂器件device 2的电致发光光谱图；
图3a为实施例2中含吲哚并咔唑的蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂OLEDs器件的J-V-L曲线图；
图3b为实施例2中含吲哚并咔唑的蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂OLEDs器件的外量子效率随亮度变化的曲线图；
图3c为实施例2中含吲哚并咔唑的蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂OLEDs器件的电致发光光谱图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1：含吲哚并咔唑的宽带隙深蓝光有机半导体材料(TIC-BO)的制备
反应方程式(一)：
(1)将3,6-二叔丁基咔唑(5.56g,20mmol)加入到反应瓶中，加入50mL氯仿搅拌溶解，随后避光条件下分批加入N-溴代琥珀酰亚胺(共3.73g,21mmol)，室温反应四小时。反应结束蒸出溶剂，做粉过柱，得到白色透明油状物，产率92％；
(2)将7-溴-2,12-二叔丁基-5,9-二氧杂-13b-硼萘并[3,2,1-de]蒽(0.92g,2mmol)、上述(1)中所得中间体(1.43g,4mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(183mg,0.2mmol)、四氟硼酸三叔丁基膦(116mg,0.4mmol)和叔丁醇钠(577mg,6.0mmol)加入到100mL反应瓶中，抽换气三次，在氮气保护下加入40mL的甲苯，加热到110℃，回流反应24h。反应结束后，经二氯甲烷和水萃取，浓缩后做粉过柱，得到淡黄色的最终产物TIC-BO，产率42％。1H NMR(500MHz,CD2Cl2,25℃,TMS)δ(ppm):8.77(dd,J＝6.9,2.4Hz,2H),8.44(d,J＝0.9Hz,1H),8.16(dd,J＝25.5,1.3Hz,2H),7.89–7.77(m,3H),7.70(d,J＝8.7Hz,1H),7.64(dd,J＝8.4,1.9Hz,1H),7.56(s,1H),7.51(d,J＝8.7Hz,1H),1.66(s,9H),1.53–1.49(m,27H).
实施例2:含吲哚并咔唑的宽带隙蓝光有机半导体材料(TIC-BNO)的制备
反应方程式(二)：
(1)将3,6-二叔丁基咔唑(5.56g,20mmol)加入到反应瓶中，加入50mL氯仿搅拌溶解，随后避光条件下分批加入N-溴代琥珀酰亚胺(共3.73g,21mmol)，室温反应四小时。反应结束蒸出溶剂，做粉过柱，得到白色透明油状物，产率92％；
(2)将7-溴-2,11,14-三-叔丁基-5-氧-8b-氮-15b-硼苯并[a]萘并[1,2,3-hi]亚蒽(1.18g,2mmol)、上述(1)中所得中间体(1.43g,4mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(183mg,0.2mmol)、四氟硼酸三叔丁基膦(116mg,0.4mmol)和叔丁醇钠(577mg,6.0mmol)加入到100mL反应瓶中，抽换气三次，在氮气保护下加入40mL的甲苯，加热到110℃，回流反应24h。反应结束后，经二氯甲烷和水萃取，浓缩后做粉过柱，得到黄色的最终产物TIC-BNO，产率53％。1H NMR(400MHz,CD2Cl2,25℃,TMS)δ(ppm):8.89(s,1H),8.71(s,1H),8.46(s,1H),8.42–8.23(m,3H),8.18(d,J＝1.9Hz,2H),8.11(s,1H),7.87(d,J＝8.3Hz,1H),7.78–7.63(m,3H),7.52(d,J＝8.7Hz,1H),1.71(s,9H),1.66(s,9H),1.59(s,9H),1.55(s,9H),1.50(s,9H).
实施例3:含吲哚并咔唑的宽带隙近紫外机半导体材料(TIC-DMF)的制备
反应方程式(三)：
(1)将3,6-二叔丁基咔唑(5.56g,20mmol)加入到反应瓶中，加入50mL氯仿搅拌溶解，随后避光条件下分批加入N-溴代琥珀酰亚胺(共3.73g,21mmol)，室温反应四小时。反应结束蒸出溶剂，做粉过柱，得到白色透明油状物，产率92％；
(2)将2-溴-9,9-二甲基-9H-芴(0.54g,2mmol)、上述(1)中所得中间体(1.43g,4mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(183mg,0.2mmol)、四氟硼酸三叔丁基膦(116mg,0.4mmol)和叔丁醇钠(577mg,6.0mmol)加入到100mL反应瓶中，抽换气三次，在氮气保护下加入40mL的甲苯，加热到110℃，回流反应24h。反应结束后，经二氯甲烷和水萃取，浓缩后做粉过柱，得到白色的最终产物TIC-DMF，产率76％。1H NMR(400MHz,CD2Cl2,25℃,TMS)δ(ppm):8.49(s,1H),8.21(d,J＝8.1Hz,2H),8.19(s,1H),7.93(t,J＝4.2Hz,2H),7.86(d,J＝7.4Hz,1H),7.65(dd,J＝8.5,1.9Hz,1H),7.50(d,J＝7.3Hz,1H),7.42–7.37(m,1H),7.33(dd,J＝10.6,4.2Hz,1H),1.64(s,6H),1.60(s,9H),1.50(s,9H).
实施例4:含吲哚并咔唑的宽带隙近紫外有机半导体材料(TIC-tPI)的制备
反应方程式(四)：
(1)将3,6-二叔丁基咔唑(5.56g,20mmol)加入到反应瓶中，加入50mL氯仿搅拌溶解，随后避光条件下分批加入N-溴代琥珀酰亚胺(共3.73g,21mmol)，室温反应四小时。反应结束蒸出溶剂，做粉过柱，得到白色透明油状物，产率92％；
(2)将2-(4-溴苯基)-1-(4-(叔丁基)苯基)-1H-菲并咪唑(1.01g,2mmol)、上述(1)中所得中间体(1.43g,4mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(183mg,0.2mmol)、四氟硼酸三叔丁基膦(116mg,0.4mmol)和叔丁醇钠(577mg,6.0mmol)加入到100mL反应瓶中，抽换气三次，在氮气保护下加入40mL的甲苯，加热到110℃，回流反应24h。反应结束后，经二氯甲烷和水萃取，浓缩后做粉过柱，得到白色的最终产物TIC-tPI，产率35％。1H NMR(400MHz,CD2Cl2,25℃,TMS)δ(ppm):8.96(d,J＝8.0Hz,1H),8.85(d,J＝8.5Hz,1H),8.80(d,J＝8.3Hz,1H),8.32(d,J＝1.5Hz,1H),8.25–8.22(m,2H),8.06(s,1H),7.98(dd,J＝8.5,1.6Hz,1H),7.90–7.82(m,3H),7.73(t,J＝7.1Hz,3H),7.66(dd,J＝8.5,1.9Hz,1H),7.63–7.57(m,3H),7.39–7.35(m,2H),1.59(s,9H),1.51(d,J＝5.1Hz,18H).
实施例5：含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的吸收/发射光谱测试
称取6.57mg的TIC-BO化合物溶于5mL的超干四氢呋喃(THF)中,配成浓度为10- 3mol/L的测试样品。取40μL的TIC-BO测试样品加到5mL的离心管中，再移取并加入3960μL甲苯溶剂，配制成最终浓度为10-5mol/L的测试样品。首先，测试该样品的紫外吸收光谱。之后，选取对应激发波长下测试其该样品的发射光谱。最后，通过数据处理，得到化合物TIC-BO的紫外吸收-发射光谱图。含的吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料TIC-BO的紫外吸收-发射光谱图见图1a。可以从图1a中看到该分子TIC-BO的发射为主峰在424nm的深蓝光发射，且光谱半峰宽较窄为40nm。
化合物TIC-BNO、化合物TIC-DMF及化合物TIC-tPI同样经过上述测试，测试的方法与化合物TIC-BO相同。测试得到化合物TIC-BNO、化合物TIC-DMF、化合物TIC-tPI的紫外吸收-发射光谱图，结果如图1b、图1c、图1d所示。化合物TIC-BNO、化合物TIC-DMF及化合物TIC-tPI同样具有宽带隙的发射和较窄的发射光谱；波峰分别为：478nm,391,nm和411nm,半峰宽分别为：27nm,19nm和34nm。
实施例6：含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料(TIC-BO)的OLEDs器件性能
利用实施例1制备得到的含吲哚并咔唑的宽带隙深蓝色有机半导体材料TIC-BO(发射波长＝424nm)作为发光材料制备得到其掺杂器件device 1，并对其器件性能进行测试表征，结果见图2a、2b和2c；进一步的，对器件的结构进行调整，采用更合适的主体材料得到更好的器件效果，优化后的器件命名为device 2,结果见图2d、2e和2f。
device 1的器件结构：ITO/HATCN(5nm)/TAPC(50nm)/TCTA(5nm)/mCP(5nm)/PPF:5wt％TIC-BO(20nm)/DPEPO(5nm)/TmPyPB(30nm)/LiF(1nm)/Al(120nm)。
device 2的器件结构：ITO/HATCN(5nm)/TAPC(50nm)/TCTA(5nm)/mCP(5nm)/CzSi:5wt％TIC-BO(20nm)/DPEPO(5nm)/TmPyPB(30nm)/LiF(1nm)/Al(120nm)。
图2a和2d为利用实施例1含吲哚并咔唑的宽带隙深蓝色有机半导体材料制备得到的两组掺杂OLEDs器件的J-V-L曲线图。从图中可以看出，基于TIC-BO的掺杂器件均具有良好的启动电压,device 1和device 2的启动电压分别为3.4V和3.6V。
图2b和2e为利用实施例1含吲哚并咔唑的宽带隙深蓝色有机半导体材料制备得到的两组掺杂OLEDs器件的外量子效率随亮度变化的曲线图。从图中可以看出，基于TIC-BO的两组掺杂器件均具有良好的外量子效率；device 1器件的最大外量子效率为10.06％，最大电流效率为4.60cd/A，最大功率效率为4.25lm/W；采用CzSi作为主体时的device 2器件的最大外量子效率比device 1要高，其最大外量子效率为19.34％；优化后的device 2器件的最大电流效率和功率效率也分别达到了9.59cd/A和8.37lm/W，是非常理想的器件结果。
图2c和2f为利用实施例1含吲哚并咔唑的宽带隙深蓝色有机半导体材料制备得到的两组掺杂OLEDs器件的电致发光光谱图。从图中可以看出，基于TIC-BO的掺杂器件的电致发光光谱的主峰位位于深蓝-蓝紫光区，device1和device2的最大电致发光主峰位分别为434nm和432nm，半峰宽值为较小的50nm和46nm，与我们的分子设计初衷相符；光谱对应的色坐标值为(0.154,0.052)和(0.159,0.056)。
实施例7：含吲哚并咔唑的蓝色有机半导体材料(TIC-BNO)的OLEDs器件性能
利用实施例2制备得到的含吲哚并咔唑的宽带隙蓝色有机半导体材料TIC-BNO(发射波长＝463nm)作为发光材料制备得到其掺杂器件，并对其器件性能进行测试表征，结果见图3a、3b和3c。
掺杂器件结构：ITO/HATCN(5nm)/TAPC(50nm)/TCTA(5nm)/mCP(5nm)/mCPBC:3wt％TIC-BNO(20nm)/DPEPO(5nm)/TmPyPB(30nm)/LiF(1nm)/Al(120nm)。
图3a为利用实施例2含吲哚并咔唑的宽带隙蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂OLEDs器件的J-V-L曲线图。从图中可以看出，基于TIC-BNO的掺杂器件具有良好的启动电压，为3.8V。
图3b为利用实施例2含吲哚并咔唑的宽带隙蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂OLEDs器件的外量子效率随亮度变化的曲线图。从图中可以看出，基于TIC-BNO的掺杂器件具有良好的外量子效率，其最大外部量子效率为31.06％；当亮度为1000cd/m2时，外部量子效率仍有15.85％。器件最大电流效率和功率效率也分别达到了44.57cd/A和34.99lm/W。
图2c为利用实施例2含吲哚并咔唑的宽带隙蓝色有机半导体材料制备得到的掺杂OLEDs器件的电致发光光谱图。从图中可以看出，基于TIC-BNO的掺杂器件的电致发光光谱的主峰位位于蓝光区，为476nm，半峰宽值为较小的40nm，光谱对应的色坐标值为(0.125,0.220)。
上述数据表明，本发明以吲哚并咔唑作为材料的构筑基元，在吲哚并咔唑的11号位点上通过一锅法引入吸电子基团实现分子内有效的电荷转移，在吲哚并咔唑的2，5号位点修饰具有空间位阻的供电子基团，构建刚性的分子骨架并缩短电荷转移态的距离，可获得同时具有宽带隙和光谱窄化特性的高性能蓝光分子，将这类材料作为发光层制备出的掺杂蓝光OLEDs器件具有高的效率高，且电致发光光谱也得到了一定程度的窄化。因此，这类有机半导体材料在有机电致发光领域有很广阔的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一类含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料，其特征在于，化学结构式如下所示：
R为具有给电子能力和空间位阻的基团，Ar为具有吸电子性质的芳香基团。
2.根据权利要求1所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料，其特征在于，所述的R为以下1-3结构中的一种：
3.根据权利要求1所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料，其特征在于，所述的Ar为以下4-15结构中的一种，其中X为靠近N原子一侧的位点，Y为远离N原子一侧的位点：
4.一种权利要求1-3任一项所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
以R基取代的1-溴咔唑和Ar对应的溴代物为底物，在三(二亚苄基丙酮)二钯、四氟硼酸三叔丁基膦和叔丁醇钠的催化体系下，发生先Buchwald-Hartwig偶联-后环化的“一锅法”反应，得到所述含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料；
所述R基取代的1-溴咔唑的结构通式为：
所述Ar对应的溴代物的结构通式为：
5.根据权利要求4所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，其特征在于，所述Ar对应的溴代物与R基取代的1-溴咔唑的摩尔比为1:2-1:2.5。
6.根据权利要求4所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，其特征在于，所述Ar对应的溴代物与三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔比为1:0.1-1:0.15。
7.根据权利要求4所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，其特征在于，所述三(二亚苄基丙酮)二钯与四氟硼酸三叔丁基膦的摩尔比为1:2-1:2.5。
8.根据权利要求4所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，其特征在于，所述三(二亚苄基丙酮)二钯与叔丁醇钠的摩尔比为1:30-1:35。
9.根据权利要求4所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料的制备方法，其特征在于，所述“一锅法”反应在有机溶剂中进行；所述溶剂为甲苯；所述溶剂与Ar对应的溴代物的体积摩尔比为10-30：1mL/mmol；
所述“一锅法”反应的温度为100-140℃，时间为12-36h。
10.权利要求1-3任一项所述的含吲哚并咔唑的宽带隙有机半导体材料在制备有机电致发光器件中的应用。
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