KR101046278B1 - Electronic device comprising an organic semiconductor material, and this - Google Patents

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KR101046278B1
KR101046278B1 KR20090011785A KR20090011785A KR101046278B1 KR 101046278 B1 KR101046278 B1 KR 101046278B1 KR 20090011785 A KR20090011785 A KR 20090011785A KR 20090011785 A KR20090011785 A KR 20090011785A KR 101046278 B1 KR101046278 B1 KR 101046278B1
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김익성
김희준
이선영
이창희
조현덕
황도훈
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금오공과대학교 산학협력단
주식회사 엘앤에프신소재
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본 발명은 새로운 유기 반도체 물질 및 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것으로, 구체적으로는 파이렌기를 중심으로, 티오펜기 또는 트리이소프로필실릴 아세틸렌기가 연결된 구조의 유기 반도체 물질 및 이를 포함하는 유기 박막 트랜지스터, 유기물 태양전지 등의 유기 전자 소자에 관한 것이다. The present invention is an organic thin film transistor to be, specifically, comprising mainly an pyrene, thiophene group or a triisopropylsilyl organic semiconductor material of the structure acetylene group is attached, and it relates to an electronic device including a new organic semiconductor materials and this, organic matter relates to an organic electronic device of the solar cell or the like.
본 발명에 따른 유기 반도체 물질은 열적으로 안정하며, 유기 박막트랜지스터의 p-형 재료로서 우수한 정공이동도를 가지며, 유기 태양전지에서 전자 주개 물질로서 우수한 전기적 특성을 가진다. The organic semiconductor material according to the invention is thermally stable, also it has a high hole mobility as a p- type material of the organic thin film transistor has excellent electrical characteristics as the electron donor material in the organic solar battery.
유기 반도체 물질, 유기 박막트랜지스터, 유기 태양전지 An organic semiconductor material, an organic thin film transistor, an organic solar cell

Description

유기 반도체 물질 및 이를 포함하는 전자 소자{Organic semiconductor materials and Electronic Devices containing the same} The organic semiconductor material and an electronic device including the same {Organic semiconductor materials and Electronic Devices containing the same}

본 발명은 새로운 유기 반도체 물질 및 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것으로, 구체적으로는 파이렌기를 중심으로, 티오펜기 또는 트리이소프로필실릴 아세틸렌기가 연결된 구조의 유기 반도체 물질 및 이를 포함하는 유기 박막 트랜지스터, 유기 태양전지 등의 유기 전자 소자에 관한 것이다. The present invention is an organic thin film transistor to be, specifically, comprising mainly an pyrene, thiophene group or a triisopropylsilyl organic semiconductor material of the structure acetylene group is attached, and it relates to an electronic device including a new organic semiconductor materials and this, It relates to an organic electronic device such as an organic solar cell.

최근 10여 년간 반도체 성질을 띄는 유기 소재의 개발과 이를 이용한 다양한 응용 연구 또한 어느 때보다 활발히 진행되어 왔다. Using a variety of applied research and development in this recent decade, organic semiconductor material properties noticeable progress has also been actively than ever before. 전자파 차폐막, 캐패시터, OLED 디스플레이, 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor;OTFT), 태양 전지, 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자 등 유기 반도체를 이용한 응용 연구의 영역은 계속해서 확장되고 있다. Electromagnetic wave shielding film, a capacitor, OLED displays, organic thin film transistor (organic thin film transistor; OTFT), solar cells, the area of ​​applied research using the organic semiconductor such as a memory device using the multiphoton absorption phenomenon has been continuously extended. 이 중 특히 OLED 분야는 대형 디스플레이 상품화를 목전에 두고 있어 유기물을 이용한 응용 연구를 활성화시키는 촉매제 역할을 하고 있으며, OLED의 능동 구동용 회로로 시작하여 차세대 스마트카드 등의 응용에도 기대되는 유기 반도체 박막 트랜지스터도 급부상을 하고 있다. Of these, particularly OLED field is, and a catalyst that activates the application study using organic material factoring in the sight a large display merchandising, organic semiconductor thin film is expected to start with for the active drive of the OLED circuit even application of such next-generation smart card transistor also it has an emerging. 또한 유기물 반도체를 활성층으로 하여 전기적 발전 특성 발표가 있은 후 레이저 다이오드로 서의 응용성에 대해서도 많은 관심을 다시 불러일으키고 있다. Also a lot of interest about the application of gender as a laser diode then funny electrical power generation characteristics announced by the organic semiconductor active layer sparked again. 비유기물에 비해 소자 제작 단가가 현저히 저렴하므로 미래의 태양 전지 시장에 변혁을 예고하고 있다. The device manufacturing cost significantly cheaper than non-organic because it has heralded the transformation of the future solar market.

유기 반도체 박막 트랜지스터에 관한 연구는 1980년 이후부터 시작되었으나 근래에 들어 전 세계적으로 본격적인 연구가 진행되고 있다. A study on the organic semiconductor thin film transistor has a full-scale research is being conducted throughout the world in recent years, but starting from example since the 1980s. 제작 공정이 간단하고 비용이 저렴하며 충격에 의해 깨지지 않고 구부리거나 접을 수 있는 전자 회로 기판이 미래의 산업에 필수적인 요소가 될 것으로 예상되고 있으며, 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 유기 트랜지스터의 개발은 아주 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. Manufacturing process is simple and inexpensive and can bend without breaking due to an impact or an electronic circuit board that can be folded is expected to be an essential element of the future industrial development of organic transistors that can meet these demands is very important there is emerging research fields. 유기 트랜지스터는 유기 반도체의 특성상 전하 이동도가 낮아 Si이나 Ge 등이 쓰이는 빠른 속도를 필요로 하는 소자에는 쓰일 수 없다. The organic transistor can not be used for devices requiring a high speed are used, such as the nature of charge carrier mobility of the organic semiconductor is also low Si or Ge. 하지만 넓은 면적 위에 소자를 제작할 필요가 있을 때나 낮은 공정 온도를 필요로 하는 경우, 또한 구부림이 가능해야 하는 경우, 특히 저가 공정이 필요한 경우 유용하게 쓰일 수 있다. However, that requires a low processing temperatures or when there is a need to make the devices over a large area, and can also be used, particularly useful when a low-cost process if necessary to be capable of bending. 최근에 Philips의 연구진들은 기판과 전극, 유전체(절연체), 반도체를 모두 고분자를 이용하여 326개의 트랜지스터로 구성된 programmable code generator를 제작, 발표하여 세상을 놀라게 하였다. Recently, researchers at Philips were surprised with the substrate electrode, the dielectric (insulation), all produced by the semiconductor using the molecular programmable code generator consisting of transistors 326, published by the world. 이는 지금까지 반도체는 딱딱한 것이라는 고정 관념을 완전히 뒤집은 것으로, 인간의 상상력에 따라 무궁무진한 응용 분야를 예고하고 있다. It would be completely overturned the stereotype semiconductor firm until now, it has been warning the world of applications, according to the human imagination.

유기 반도체 트랜지스터는 소재의 특성상 유기 전기발광 트랜지스터에 쓰이는 발광 유기물과 같은 유기물 반도체이므로 증착 방법이 같고, 물리적 화학적 성질이 비슷하여 같은 공정 조건을 유지하면서 소자를 제작할 수 있다. Organic semiconductor transistor may be fabricated the device while maintaining the same processing conditions because organic semiconductor such as light-emitting organic material used in the nature of the organic electroluminescent transistor of the same material deposition method, the similar physical and chemical properties. 또한 둘 다 상온 및 저온(섭씨 100℃ 이하) 공정이 가능하므로 유기 트랜지스터를 이용한 플라스틱 기반의 유기 전기 발광 소자 제작이 가능하다. In addition both can be at room temperature and a low temperature (below 100 ℃ Celsius) process, so it is possible to manufacture an organic electroluminescence device using an organic-based plastic of the transistors. 같은 맥락에서 플라스틱을 기판으로 하여 구부림이 가능한 액정 표시 소자를 구현하는 곳에서도 사용이 가능하다. It is used in place of implementing a liquid crystal display element capable of bending by the plastic in the same context as the substrate is possible. 또한 최근 큰 관심을 불러일으키고 있는 전자종이의 구동을 들 수 있는데, 전자종이는 전류구동이 아니라 전압 구동이고, 높은 전하 이동도나 빠른 스위칭 속도를 필요로 하는 표시 소자가 아닐 뿐 아니라 구부림이 가능한 대면적에 적용되는 기술이므로 유기 트랜지스터가 가장 제격이라 볼 수 있다. In recent years there can be mentioned the operation of the electronic paper, which raises a great interest, the electronic paper is a voltage-driven rather than current-driven, high charge mobility degrees, as well as not a display device requiring a fast switching speed for bending large area Since the technique to be applied to can be seen as the most jegyeok organic transistor. 또한 현재 반도체 공정을 통한 실리콘 기반으로 사용되고 있는 스마트 카드용 마이크로 프로세서도 유기 트랜지스터를 적용할 경우 실리콘 프로세서와 플라스틱 베이스 등의 접합 등에 따른 경비를 절감할 수 있어 사용이 기대된다. In addition, it is expected to use it is possible to reduce the cost or the like according to the bonding of a silicon-based processor and a plastic case to apply the smart card microprocessor also organic transistors for being used as a silicon-based current through a semiconductor process. 더 나아가서 입는 컴퓨터의 다양한 부분에 응용이 가능할 것으로 생각된다. This is thought to be applied to various parts of the computer, and further more wear.

고성능의 소자를 얻기 위해서 유기 반도체는 다음과 같은 전하 주입과 전류이동성에 대한 일반적인 사항을 만족해야 한다. In order to obtain a high performance organic semiconductor devices must meet the general requirements for the following charge injection and the current mobility of. (ⅰ) 유기반도체 물질은 전기장이 인가되었을 때 정공과 전자의 주입이 쉽게 일어나는 분자 오비탈(HOMO/LUMO) 에너지를 가져야 한다. (Ⅰ) an organic semiconductor material should have the injection of the holes and electrons easily occurs molecular orbital (HOMO / LUMO) energy when an electric field is applied. (ⅱ) 이웃한 분자들 사이의 효과적인 전하이동이 일어날 수 있도록 물질의 결정구조는 프론티어 오비탈(frontier orbital) 의 충분한 겹침을 가져야 한다. (Ⅱ) adjacent an effective charge transfer to the crystal structure of the material can take place between molecules must have a sufficient overlap of the frontier orbitals (frontier orbital). (ⅲ) 불순물은 전하트랩으로 작용하기 때문에 고체는 아주 순수하여야 한다. (Ⅲ) impurities, since it acts as a charge trap solids are to be very pure. (ⅳ) 분자 내 파이-파이 스태킹(π-π stacking)의 방향을 따라서 효과적인 전하이동이 일어날 수 있도록 분자는 소자기판에 나란한 긴축을 따라서 선택적으로 배열해야 한다. (Ⅳ) intramolecular pi-must selectively arranged along the side-by-side tightening the molecule so that an effective charge transport may take place along the direction of stacking pi (π-π stacking) is the element substrate. (ⅴ) 유기반도체의 결정영역은 소스와 드레인 전극사이를 단결정 같은 박막 형태를 가진 필름의 형태로 덮여야 한다. (Ⅴ) determining regions of the organic semiconductor are to be covered between the source and drain electrodes in the form of a film having a thin film of single crystal form. 부가적으로 유기 물질의 용해도도 우수한 것이 바람직하다. Additionally it is preferred also good solubility in organic materials. 소자 제작 시 용액 공정은 저온공정이 가능하기 때문에 플라스틱 기판에도 쉽게 박막을 형성할 수 있어, 비용이 저렴한 소자의 제작이 가능하다. Device produced when a solution process is possible because the low temperature process, it is possible to easily form a thin film in the plastic substrate, it is possible to manufacture a low-cost device.

1980년대 초부터 OTFT에 관한 연구가 본격적으로 시작된 이래 펜타센(pentacene), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), α-헥사티에닐렌(α-hexathienylene), 풀러렌(fullerene,C60) 박막 등이 적용되어 왔으며 이는 OTFT 소자의 중요한 특성인 전하 이동도와 점멸비를 증가시키기 위한 방향으로 개발이 진행되어 왔다. Since the early 1980's from the study on the OTFT it began in earnest pentacene (pentacene), polythiophene (polythiophene), polyacetylene (polyacetylene), α- hexahydro thienylene (α-hexathienylene), fullerenes (fullerene, C60) films has like are applied, which have been conducted to develop in the direction to increase the important properties of the charge mobility of the OTFT device flashing ratio. 현재 가장 우수한 p형 채널 재료는 펜타센이나, 산소와 반응을 하여 전기적 특성이 변하는 안정성의 문제를 가지고 있다. a p-type channel material are best has a problem of stability that varies the electrical characteristics by pentacene, or react with oxygen. 이렇게 유기 반도체가 산화되면 결합이 깨어지고, 따라서 전하 이동도가 낮아지게 된다. So when an organic semiconductor is oxidized bonds be broken, so that the charge carrier mobility is lowered. 또한 결정 내부에 격자 뒤틀어짐 현상이 발생하여 전하 트랩을 형성하게 되고, 이들에 의한 전하 산란도 이동도를 감소시키는 원인이 된다. It is also a cause of the phenomenon behind this teuleojim grid generated in the crystal and form a charge trap, thereby reducing the mobility of the charge is also scattered due to these. 또한 유기 반도체의 전하의 이동도를 향상시키기 위한 연구는 증착 시 기판의 온도를 올리거나 자기 조립(self-assembly) 방법을 이용하여 유기분자의 결정화를 유도하는 연구가 많이 이루어져 왔다. Further studies to improve the mobility of the organic semiconductor has charge-up or to use self-assembly (self-assembly) how the temperature of the substrate during vapor deposition has been made many studies to induce crystallization of the organic molecules. 그러나 무엇보다 분자간(inter-molecular) 전도가 쉽게 일어나도록 분자를 설계하는 것이 중요하다. What more molecules (inter-molecular) conduction, but it is important to design a molecule to occur easily.

한편, 태양전지는 광기전력효과(photovoltaic effect)를 응용함으로써 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환할 수 있는 소자이다. On the other hand, the solar cell is a device that can convert solar energy directly into electrical energy by utilizing the photovoltaic effect (photovoltaic effect). 전형적인 태양전지는 무기반도체인 결정성 실리콘(Si)을 도핑(doping)하여 pn 접합으로 만든 것이다. A typical solar cell is doped inorganic semiconductor, crystalline silicon (Si) (doping) is made of a pn junction. 빛을 흡수하여 생기는 전자(electron)와 정공(hole)은 pn 접합점까지 확산되고 그 전계에 의하여 가속되어 전극으로 이동한다. E (electron) and the holes (hole) generated by absorbing the light is diffused to the pn junction are accelerated by the electric field moves to the electrode. 이 과정의 전력변환 효율은 외부 회로에 주어지는 전력과 태양전지에 들어간 태양전력의 비로 정의된다. Power conversion efficiency of this process is defined as the ratio of the solar electric power into the electric power with solar cells that are given to an external circuit. 그러나 종래 무기 태양전지는 이미 경제성과 재료상의 수급에서 그 한계를 보이고 있기 때문에 가공이 쉬우며 저렴하고 다양한 기능성을 가지는 유기물 반도체 태양전지가 장기적인 대체 에너지원으로 각광받고 있다. However, conventional inorganic solar cells is already organic semiconductor solar cell having a low cost and versatility, easy to process because it shows its limitations in the supply of economical efficiency and jaeryosang been in the spotlight as a long term alternative energy source.

유기 태양전지의 가능성이 처음 제시되었던 것은 1970년대이지만 효율이 너무 낮아 실용성이 없었다. The possibility of an organic solar cell was first proposed, but 1970 was not too low efficiency, practicality. 그러나 1986년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)의 탕(CW Tang)이 프탈로시아닌 구리(copper phthalocyanine, CuPc) 와 페릴렌 테트라카복실산(perylene tetracarboxylic acid) 유도체를 이용한 이중층 구조로 다양한 태양전지로서의 실용화 가능성을 보이자, 유기 태양전지에 대한 관심과 연구가 급속도로 증가하며 많은 발전을 가져왔다. However, in 1986 the Eastman Kodak tang (CW Tang) a phthalocyanine copper (copper phthalocyanine, CuPc) and perylene tetracarboxylic (perylene tetracarboxylic acid) double-layer structure using a derivative of (Eastman Kodak) boyija a practical possibility as a variety of solar cells, organic interest and research on solar cells is increasing rapidly, and has brought a lot of development. 이후 1995년에는 유(Yu) 등에 의해 BHJ(bulk-heterojunction) 개념이 도입되었고, PCBM과 같이 용해도가 향상된 풀러렌(fullerene) 유도체가 n 형 반도체 물질로 개발되면서 유기 태양전지의 효율 면에서 획기적인 발전이 있었다. Since 1995, the oil (Yu) BHJ (bulk-heterojunction) by the concept was introduced, the solubility is enhanced fullerenes (fullerene) derivatives such as PCBM as developed with n-type semiconductor material breakthroughs in efficiency of the organic solar cell there was. 특히 고분자 태양전지의 경우 최근 3∼4 년 사이에 새로운 소자 구성 및 공정 조건의 변화 등으로 효율의 향상이 두드러지고 있으며, 기존의 물질을 대체하기 위해 낮은 밴드갭(bandgap)을 지니는 주개(donor) 물질과 전하 이동도가 좋은 새로운 받개(acceptor) 물질들의 개발이 지속적으로 연구되고 있다. In particular, polymer solar cells has recently been a conspicuous improvement in the efficiency of the change such as a new device structure and process conditions between 3-4 years, donor (donor) having a low band gap (bandgap) to replace the previous material material and charge carrier mobility is the development of great new acceptor (acceptor) material is being continuously investigated.

본 발명의 목적은 전기전도성 물질로서 열적으로 안정하며 유기박막 트랜지스터 및 유기 태양전지 등의 활성층에 함유되어 우수한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 새로운 구조의 유기 반도체 물질을 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to provide a thermally stable, organic semiconductor material having a novel structure that can exhibit excellent electrical properties is contained in the active layer of the organic thin film transistor and an organic solar cell as an electric conductive material.

또한 본 발명은 새로운 유기 반도체 물질을 포함하는 유기 박막 트랜지스터, 유기물 태양전지 등의 유기 전자 소자를 제공하는 데 있다. In addition, the present invention is to provide an organic electronic device of an organic thin film transistor, such as organic solar cells comprising the novel organic semiconductor material.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 정공이동도가 뛰어난 특성을 가지고 방향족 고리이면서 황(S)을 함유한 티오펜기 또는 실리콘(Si)을 함유한 트리이소프로필실릴 아세틸렌기(triisopropylsilyl acetylene)와, 확장된 파이-파이 스태킹(π-π stacking)과 함께 고체 상태에서 강한 분자간 인력(intermolecular-interaction)을 가지는 파이렌(Pyrene)기를 포함하는 새로운 유기 반도체 물질이 열적으로 안정하며 유기박막 트랜지스터 및 유기 태양전지 등의 활성층에 함유되어 우수한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 것을 확인하여 본 발명에 도달하게 되었다. The present inventors have intensive studies in order to attain the object, the hole mobility is yet ring has excellent properties sulfur a triisopropylsilyl acetylene containing a thiophene group or a silicon (Si) containing (S) group (triisopropylsilyl acetylene), and the extended pi-pi stacking (π-π stacking) and together with a strong intermolecular interaction (intermolecular-interaction) in the solid state pyrene (pyrene) a new organic semiconductor material is thermally stable, comprising a and it has reached the present invention by confirming that can exhibit excellent electrical properties is contained in the active layer of the organic thin film transistor and an organic solar cell.

본 발명은 구체적으로 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다. The present invention relates to an organic electronic device including an organic semiconductor compound, and it comprises a structure to specifically represented by the formula (1).

[화학식 1] Formula 1

Figure 112009008982426-pat00001

[상기 화학식 1에서 R 1 및 R 2 는 독립적으로 수소이거나 C 1 ~C 20 의 알킬기이고, n은 1 내지 2,000의 정수이다.] [In Formula 1, R 1 and R 2 are independently hydrogen or alkyl group of C 1 ~ C 20, n is an integer from 1 to 2,000;

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention in more detail.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. At this time, unless otherwise defined in the technical and scientific terms used, have the meanings that are skilled in the art in a conventional self-understood in the art the present invention. 또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다. Also, repeated description for the same technical construction and operation of the prior art will be omitted.

본 발명에 따른 유기 반도체 화합물은 전도성을 가지는 유기 화합물로서 하기 화학식 1의 구조를 물질 내에 포함한다. The organic semiconductor compound according to the invention comprises the following structure of formula (1) as the organic compound having a conductivity in the material.

[화학식 1] Formula 1

Figure 112009008982426-pat00002

상기 화학식 1에서 R 1 및 R 2 는 독립적으로 수소이거나 C 1 ~C 20 의 알킬기이고, n은 1 내지 2,000의 정수이다. In Formula 1, R 1 and R 2 are independently hydrogen or alkyl group of C 1 ~ C 20, n is an integer from 1 to 2,000. 상기 n의 범위가 2,000을 초과할 경우에는 일반적인 중합 조건으로는 제조가 어렵다. If the range of the n exceeds 2,000, the manufacture is difficult in the usual polymerization conditions.

상기 화학식 1의 구조는 보다 구체적으로는 하기 화학식 2의 구조일 수 있다. The structure of formula (1) may be more specifically, the following structures of formula (2).

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112009008982426-pat00003

상기 화학식 2에서 R 1 및 R 2 는 독립적으로 수소이거나 C 1 ~C 20 의 선형 또는 분지형의 알킬기이고, n은 1 내지 2,000의 정수이다. In Formula 2 R 1 and R 2 are independently hydrogen or an alkyl group of a linear or branched C 1 ~ C 20, n is an integer from 1 to 2,000.

본 발명에 따른 유기 반도체 화합물은 보다 구체적으로는 단분자 화합물로서 하기 화학식 3의 화합물일 수 있으며, 고분자 물질로서 화학식 4의 구조를 포함하는 올리고머일 수 있다. Specifically, the organic semiconductor compound according to the invention than is to be a compound of formula (3) as a single-molecule compounds, may be an oligomer containing a structure of the formula (4) as a polymer material.

[화학식 3] [Formula 3]

Figure 112009008982426-pat00004

[화학식 4] [Formula 4]

Figure 112009008982426-pat00005

상기 화학식 3 및 4에서 R 3 In Formula 3, and R 4 3 And R 4 는 C 1 ~C 20 의 선형 또는 분지형의 알킬기이고, m은 1 내지 2,000의 정수이다. R 4 is an alkyl group of a linear or branched C 1 ~ C 20, m is an integer from 1 to 2,000. 단분자 물질에 비해서 고분자물질은 용액공정으로 용이하게 유기 반도체 층을 형성할 수 있는 장점이 있다. Compared with the monomolecular material polymer material is advantageous to form the organic semiconductor layer to facilitate the solution process.

본 발명에 따른 화합물 중 상기 화학식 3의 화합물을 예로 들어 이의 제조방법을 설명하면 하기 반응식 1로 나타낼 수 있다. Referring to how the preparation of compounds of the Examples containing the compound of formula 3 according to the invention can be represented by the reaction formula 1. 또한, 본 발명에 따른 화합물 중 상기 화학식 4의 고분자 화합물의 제조방법은 그 일례로서 하기 반응식 2의 방법으로 제조될 수 있다. In addition, the production method of the polymer of the formula 4 in the compound according to the present invention, the compounds are to be prepared as in Scheme 2 method as an example. 그러나, 본 발명에 따른 제조방법이 하기 반응식 1 및 반응식 2의 제조방법으로 국한되는 것은 아니고 공지의 유기 합성법을 사용하여 다양하게 제조 가능하다. However, to the production process according to the present invention it is not limited to schemes 1 and the manufacturing method of Scheme 2 can not variously prepared using organic synthesis methods known in the art.

[반응식 1] [Reaction Scheme 1]

Figure 112009008982426-pat00006

[반응식 2] [Reaction Scheme 2]

Figure 112009008982426-pat00007

상기 반응식 1 내지 반응식 2에서 R 3 , R 4 및 m은 상기 화학식 3 또는 화학식 4에서 정의한 바와 같다. In the above reaction scheme 1 to reaction scheme 2 R 3, R 4 and m are as defined in Formula 3 or Formula 4.

또한 본 발명은 유기 반도체 화합물로서 하기 화학식 5 및 화학식 6을 더 포함한다. In another aspect, the present invention to an organic semiconductor compound further comprises Formula 5 and Formula 6.

[화학식 5] [Formula 5]

Figure 112009008982426-pat00008

[화학식 6] [Chemical Formula 6]

Figure 112009008982426-pat00009

상기 화학식 5에서 R 5 는 독립적으로 수소이거나 C 1 ~C 20 의 선형 또는 분지형의 알킬기이다. In formula 5 R 5 is independently hydrogen or C 1 ~ linear or branched alkyl group of C 20.

본 발명에 따른 화합물 중 상기 화학식 5 및 화학식 6의 화합물의 제조방법을 일례로 들어서 설명하면 하기 반응식 3 및 반응식 4로 나타낼 수 있다. If the compounds according to the invention described took the method for producing the compound of formula 5 and formula 6 one example can be represented by Scheme 3 and Scheme 4. 그러나, 본 발명에 따른 제조방법이 하기 반응식 3 및 반응식 4의 제조방법으로 국한되는 것은 아니고 공지의 유기 합성법을 사용하여 다양하게 제조 가능하다. However, to the production process according to the present invention it is not limited by the method of Scheme 3 and Scheme 4 can not variously prepared using organic synthesis methods known in the art.

[반응식 3] [Reaction Scheme 3]

Figure 112009008982426-pat00010

Figure 112009008982426-pat00011

[반응식 4] [Reaction Scheme 4]

Figure 112009008982426-pat00012

본 발명은 상술한 본 발명의 유기 반도체 화합물을 포함하는 유기 전자 소자을 제공한다. The present invention provides an organic electronic sojaeul containing an organic semiconductor compound of the present invention described above. 본 발명에 따른 유기 전자 소자로는 트랜지스터, 다이오드, 포토 다이오드, 태양 전지, 발광 다이오드, 메모리,발광 트랜지스터, 센서 등을 들 수 있다. In an organic electronic device according to the present invention include transistors, diodes, photodiodes, solar cells, light-emitting diodes, memories, light-emitting transistors, sensors or the like. 또한, 본 발명의 트랜지스터로는, 특별히 제한은 없고, 바이폴러 트랜지스터, 정전 유도형 트랜지스터, 전계 효과형 트랜지스터 등이 포함된다. In addition, the transistor in the present invention is not particularly limited, and the like, bipolar transistors, static induction transistors, field effect transistors.

구체적인 일 양태로서 본 발명은 본 발명에 따른 유기 반도체 화합물을 활성층에 함유하는 유기 박막트랜지스터를 제공한다. The present invention provides an organic thin film transistor comprising the organic semiconductor compound according to the invention in the active layer as a specific aspect.

본 발명에 따른 유기 박막트랜지스터는 소스 전극 및 드레인 전극, 이들 전극 간의 전류 경로가 되고 본 발명에 따른 유기 반도체 화합물을 함유하는 활성층, 전류 경로를 통과하는 전류를 제어하는 게이트 전극, 및 활성층과 게이트 전극 사이에 배치된 절연층을 포함하여 이루어진다. The organic thin film transistor according to the present invention includes a source electrode and a drain electrode, these current path between the electrodes is in accordance with the present invention the gate that controls current through the active layer, a current path containing an organic semiconductor compound electrode, and the active layer and the gate electrode It comprises an insulating layer disposed between. 유기 박막트랜지스터의 구조는 도 1 에 도시한 바와 같이 상 접촉(Top contact) 방식과 하 접촉(bottom contact) 방식일 수 있으며, 상 접촉 구조의 경우 소스와 드레인이 채널층의 위쪽에 있기 때문에 채널층의 굴곡이 없어 소스 및 드레인 부분에서 전하의 흐름에 대한 방해가 적어 보다 바람직하다. Structure is a contact as shown in Fig. 1 of the organic thin film transistor (Top contact) manner and in contact (bottom contact) method may be, since the top of the source and drain, a channel layer for the contact structure of the channel layer do not have the winding is more preferable in the way for the flow of the charge down from the source and drain portions.

구체적인 또 다른 양태로서 본 발명은 본 발명에 따른 유기 반도체 화합물을 전자 주개 물질로서 활성층에 함유하는 유기 태양 전지를 제공한다. The present invention provides an organic solar cell containing the active layer and the organic semiconductor compound according to the present invention as an electron donor material as the concrete still further aspect.

유기물 태양전지는 금속/유기반도체(광활성층)/금속(Metal-Samicondustor or Insulator-Metal, MSM) 구조로 높은 일함수를 가지며 투명전극인 ITO(indium tin oxide)를 양극으로, 낮은 일함수를 가진 Al이나 Ca 등을 음극으로 사용한다. Organic solar cells having a high work function of a metal / organic semiconductor (photoactive layer) / metal (Metal-Samicondustor or Insulator-Metal, MSM) structure as a positive electrode a transparent electrode of ITO (indium tin oxide), having a low work function It uses such as Al or Ca as the cathode. 여기서 유기반도체로 반도체 고분자/C60 복합재를 각각 주개(donor)와 받개(acceptor)로 사용하는 BHT(Bulk-heterojunction) 구조를 예를 들어 설명하면, 먼저 광활성층인 고분자/C60 복합재 용액을 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 등의 방법으로 100nm 정도의 두께로 ITO 층 위에 코팅한다. Wherein the BHT (Bulk-heterojunction) structure using a semiconductor polymer / C60 composite material of an organic semiconductor in each donor (donor) and acceptor (acceptor), for example will be described, first the photoactive layer of spin coating a polymer / C60 composite solution, It is coated on the ITO layer to a thickness of approximately 100nm, for example by ink jet printing. 이 위에 다시 Al 이나 Ca 금속을 진공 증착하여 음극으로 사용하게 되는데, 필요에 따라 이 전극과 광활성층 사이에 전하의 수명을 증진시키는 EBL(exciton blocking layer) 층을 삽입하기도 한다. That there is a re-Al or Ca metal was vacuum-deposited on the use as the negative electrode, as needed, may be inserted into the (exciton blocking layer) EBL layer for enhancing the life of the charge between the electrodes and the photoactive layer. 상기 EBL 층으로는 PEDOT 및 PSS의 혼합물이 사용될 수 있다. The EBL layer may be used a mixture of PEDOT and PSS.

도 2는 유기 태양전지의 구조 중 BL(bi-layer) 모드(a) 및 BHT(Bulk-heterojunction) 모드(b)를 비교하여 나타낸 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing the comparison of the structure of the organic solar cell BL (bi-layer) modes (a) and BHT (Bulk-heterojunction) mode (b).

일반적으로 유기물 주개(donor) 안에서 엑시톤(exciton)의 확산거리는 10∼30nm 정도이기 때문에 태양광 흡수를 위한 주개(donor) 물질의 적절한 두께(100nm 이상) 보다 휠씬 짧다. In general, organic matter is much shorter than the donor (donor) exciton diffusion donor (donor) an appropriate thickness (100nm or more) of the material for the light absorption due to the distance sun 10~30nm is the degree of (exciton) in the. 이것은 유기 태양전지의 효율을 제한하는 근본적인 원인 중의 하나인데 기존의 BL(bi-layer) 구조로는 이러한 문제점을 해결하기 어렵다. This is a one of a root cause for limiting the efficiency of organic solar cells by conventional BL (bi-layer) structure, it is difficult to solve this problem. 또한 BL(bi-layer) 구조를 이루는 두 가지 물질이 모두 유기물 단분자이기 때문에 증착을 시켜야 하고 고분자의 경우에는 스핀 코팅과 같은 간단한 공정에 의한 제작이 어려웠다. In addition, both the two materials that make up BL (bi-layer) structure need to deposit since only organic molecules and the case of a polymer is difficult to be manufactured by a simple process, such as spin coating. 반면에 고분자 BHJ 구조는 주개(donor,D)와 받개(acceptor, A) 물질을 섞어 사용하기 때문에 제작 공정이 간편하고 D/A 계면의 표면적이 크게 증가하기 때문에 전하 분리의 가능성이 커질 뿐만 아니라 전극으로서의 전하수집 효율도 증가하게 된다. On the other hand, because the polymer BHJ structure donor (donor, D) and acceptor (acceptor, A) to the manufacturing process simpler because the mix using a material and greatly increases the surface area of ​​the interface between D / A only increase the probability of charge separation as electrode It is as charge collection efficiency increased.

본 발명에 따른 유기 태양전지는 BHJ 구조인 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 유기 반도체 화합물을 전자 주개 물질로서 사용하고 하기의 전자 받개 물질로부터 선택되는 1종 이상을 혼합하여 활성층을 형성하는 것이 바람직하다. The organic solar cell according to the present invention is preferably in the BHJ structure, it is preferred to form the active layer by mixing one or more selected from the electron acceptor material of the following using an organic semiconductor compound as the electron donor material according to the invention .

Figure 112009008982426-pat00013

상기 전자 받개 물질 중에서도 유기 용매에 잘 녹도록 설계된 PCBM, PCBCR 등의 물질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. Among the electron acceptor material it is more preferable to use a material, such as PCBM, PCBCR designed to be soluble in organic solvents.

본 발명에 따른 유기 반도체 화합물은 정공이동도가 뛰어난 특성을 가지고 방향족 고리이면서 황(S)을 함유한 티오펜기와 확장된 파이-파이 스태킹(π-π stacking)과 함께 고체 상태에서 강한 분자간 인력(intermolecular-interaction)을 가지는 파이렌(Pyrene)기를 포함하는 새로운 유기 반도체 물질이 열적으로 안정하며 유기박막 트랜지스터 및 유기 태양전지 등의 활성층에 함유되어 우수한 전기적 특성을 나타내는 장점이 있다. Strong intermolecular interaction in the solid state with a pi stacking (π-π stacking) (- an organic semiconductor compound is the hole mobility, yet the aromatic ring has the excellent properties sulfur (S) a thiophene group and an extended pi containing according to the invention new organic semiconductor material comprising a pyrene (pyrene) having an intermolecular-interaction) are thermally stable, and has the advantage of having good electrical properties is contained in the active layer of the organic thin film transistor and an organic solar cell.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. It will now be described in detail by the present invention in embodiments. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. However, it will be limited by the examples of this disclosure, it may make the present invention to illustrate the present invention.

[실시예] EXAMPLES

2-브로모티오펜(2-Bromothiophene), 3-브로모티오펜(3-Bromothiophene), 1,2-디브로모에탄(1,2-Dibromoethane, Pyrene), n-부틸리튬(n-Butyllitium 2.5M in Hexanes), 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보란(2-Isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane), 브롬(Bromine), 무수 톨루엔(Anhydrous Toluene), 플로리실(Florisil)은 알드리치(Aldrich Chemical Co.)에서 구입하였다. 2-bromothiophene (2-Bromothiophene), 3- bromothiophene (3-Bromothiophene), 1,2- dibromoethane (1,2-Dibromoethane, Pyrene), n- butyllithium (2.5M n-Butyllitium in Hexanes), 2- isopropoxy -4,4,5,5- tetramethyl-1,3,2-dioxa-boran (2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2 -dioxaborolane), bromine (bromine), anhydrous toluene (anhydrous toluene), Florisil (Florisil) was purchased from Aldrich (Aldrich Chemical Co.). 촉매로 쓰인 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)), 1,3-비스(비페닐포스피노)프로판 니켈(Ⅱ) 클로라이드(1,3-Bis(biphenylphosphino)propane nickel(Ⅱ) chloride)는 스트렘 케미컬社(Strem Chemicals, Inc)로부터 구입하였으며, 1-브로모옥탄(1-Bromooctane), 1-브로모헥산(1-bromohexane), 사염화탄소(carbon tetrachloride), 톨루엔(toluene), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, purified with sodium wire), 무수 황산마그네슘(anhydrous magnesium sulfate, MgSO 4 ), 탄산칼륨(potassium carbonate, K 2 CO 3 ), 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH)은 준세이(Junsei)에서 구입하였다. Tetrakis written in the catalyst tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0)), 1,3- bis (biphenyl-phosphino) propane nickel (Ⅱ) chloride (1,3-Bis (biphenylphosphino) propane nickel (ⅱ) chloride) is Strem Chemicals 社 (were purchased from Strem Chemicals, Inc), 1- bromo-octane (1-Bromooctane), 1- bromo-hexanes (1-bromohexane), carbon tetrachloride (carbon tetrachloride), toluene (toluene), tetrahydrofuran (tetrahydrofuran, purified with sodium wire) , anhydrous magnesium sulfate (anhydrous magnesium sulfate, MgSO 4) , potassium carbonate (potassium carbonate, K 2 CO 3 ), sodium (sodium hydroxide, NaOH) hydroxide junseyi It was purchased from (Junsei). 실리카겔(silicagel)은 머크(Merck)에서 마그네슘(Mg, purified diethyl ether)은 플루카(Fluka)에서 구입하였으며, 물질의 정제 과정에 쓰인 HPLC 용 클로로포름(Chloroform)과 헥산(Hexane), 메탄올(Methanol), 아세톤(Acetone)은 제이 티 베이커(JTBaker)에서 구입하였다. Silica gel (silicagel) is a magnesium (Mg, purified diethyl ether) from Merck (Merck) was Fluka (Fluka), HPLC chloroform (Chloroform) and hexane (Hexane) for used in purification of the material was purchased from, methanol (Methanol) , acetone (acetone) was purchased from J. T Baker (JTBaker). 필름(film) 상태의 UV 와 PL 측정 전 0.45 μm 실린지 필터를 사용하여 여과한 후 스핀 코팅에 사용 하였다. Film (film) UV and PL state before the measurement of 0.45 μm syringe and then filtered through a paper filter was used for spin coating. 태양전지 받개(acceptor)로는 PCBM([6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester) 을 사용하였다. Roneun solar acceptor (acceptor) was used as PCBM ([6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester).

1 H NMR과 13 C NMR 스펙트럼은 Bruker AM-400을 사용하였고, 원소분석은 EA 1110 - Fisons를 사용하였다. 1 H NMR and 13 C NMR spectra was used Bruker AM-400, EA 1110 elemental analysis - was used Fisons. 자외선 흡수 스펙트럼은 Shimadzu UV-3600, 빛 발광 스펙트럼은 Shimadzu RF 5301 PC Fluorometer를 사용하였다. UV absorption spectrum is Shimadzu UV-3600, a light emission spectrum was used Shimadzu RF 5301 PC Fluorometer. 열분석은 TGA instruments의 TGA Q-50 장비를 이용하여 질소기류 하에서 분당 10 ℃의 가열 시스템에서 분해온도(T d )를 측정하였고, NETZSCH 의 DSC 200F3를 이용하여 물질의 T g , T m 및 T c 를 측정하였다. Thermal analysis of the material by using a TGA Q-50 equipment of TGA instruments using the decomposition temperature was measured (T d), of NETZSCH DSC 200F3 in the heating system of the minute 10 ℃ under nitrogen gas stream, T g, T m and T c was measured. 물질의 HOMO Level을 구하기 위하여 순환 전류-전압 분석 (Cyclic Voltammetry)을 측정하였고, AUTOLAB, Poteniostat/Galvanostat Model을 사용하였다. To obtain the HOMO Level of material circulating current-voltage were measured analysis (Cyclic Voltammetry), it was used AUTOLAB, Poteniostat / Galvanostat Model. 트랜지스터 소자의 전기적 특성 분석은 반도체 파라미터 분석 기(semiconductor parameter analyzer, Agilent 4155C)에 의하여 측정되었고, 원자힘 현미경(atomic force microscopy (AFM),PSIA XE-100)으로 트랜지스터 소자의 활성층(active layer) 표면을 측정하였다. Electrical characterization of the transistor devices were measured by a semiconductor parameter analyzer (semiconductor parameter analyzer, Agilent 4155C), atomic force microscopy (atomic force microscopy (AFM), PSIA XE-100) an active layer (active layer) surface of the transistor element as It was measured. 태양전지의 IV 곡선(curve)은 1kW 솔라 시뮬레이터(solar simulator, Newport 91192), IPCE 특성은 Solar cell response/Quantum efficiency/IPCE Measurement system (PV Measurements, Inc.)으로 측정하였다. IV curve of a solar cell (curve) was determined by 1kW solar simulator (solar simulator, Newport 91192), IPCE characteristics Solar cell response / Quantum efficiency / IPCE Measurement system (PV Measurements, Inc.).

[실시예 1] D2OBTP [1,6-(di-2-octyl-bithiophenyl)-pyrene]의 제조 [Example 1] Production of D2OBTP [1,6- (di-2-octyl-bithiophenyl) -pyrene]

2,2′-비티오펜 [2,2′-bithiophene] 의 제조 (Product 1) Preparation of 2,2'-bithiophene [2,2'-bithiophene] (Product 1 )

둥근 플라스크에 콘덴서를 장착하고, Mg (4.473g, 183.9mmol)를 넣은 후 약간의 온도를 가하면서 약 2시간 동안 진공 처리하여 산소 및 수분을 제거한다. Mounting the capacitor on a round flask, and was vacuum treated for about 2 hours to remove the oxygen and moisture, insert the Mg (4.473g, 183.9mmol) and a temperature of a few. 장갑상자(glove box)에서 상기 Mg이 든 플라스크에 무수 테트라하이드로퓨란 30 ml 을 넣은 후 1,2-브로모에탄 0.3ml을 가하여 Mg의 표면을 닦아 낸다. Glove box (glove box) was placed in a flask in 30 ml of anhydrous tetrahydrofuran is added to all the Mg 1,2-dibromoethane 0.3ml wipe the surface of the Mg. 이어서 2-브로모티오펜 (15g, 91.95mmol)을 넣어 2시간 정도 환류시킨 후 상온으로 냉각하여 그리냐드 시약(grignard reagent)을 준비한다. Followed by 2-bromothiophene (15g, 91.95mmol) into the cooled to room temperature and then refluxed for two hours to prepare a Grignard reagent (grignard reagent).

Ni(dppp)Cl 2 (0.33g, 0.613mmol), 무수 THF 30 ml 및 2-브로모티오펜 (10g, 61.3mmol)을 혼합한 혼합액에 0℃에서 상기 그리냐드 시약을 적가한 후 24시간 환류반응 시킨다. Ni (dppp) Cl 2 (0.33g , 0.613mmol), in anhydrous THF 30 ml, and 2-bromothiophene (10g, 61.3mmol) was added dropwise to the Grignard reagent at 0 ℃ the mixture was mixed 24 hours reflux the reaction thereby.

반응 후 메탄올을 가하여 반응을 종료한 후 EA(에틸 아세테이트) 및 소금물(NaCl+증류수)투입하여 생성물을 추출한 후 용매를 증류하여 투명한 액상의 물질(product 1)을 얻는다(60% yield). After the reaction was added to methanol and then to complete the reaction, EA (ethyl acetate), and brine (NaCl + distilled water) was added to extract the product by evaporating the solvent to obtain the material (product 1) of the transparent liquid (60% yield).

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ) δ 6.90 (d, 2H), 7.15 (d, 2H), 7.20 (d, 2H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3) δ 6.90 (d, 2H), 7.15 (d, 2H), 7.20 (d, 2H)

5- 옥틸 -2,2′- 비티오펜 [5- Octyl -2,2′- bithiophene ] 의 제조 ( Product 2) Preparation of 5-octyl-2,2'-bithiophene [5-Octyl-2,2'-bithiophene] (Product 2)

Product 1 (2.85g, 0.017mol)을 1시간 정도 진공 처리하여 산소 및 수분을 제거한 후 무수 THF 50 ml에 녹인다. Product 1 (2.85g, 0.017mol) to about one hour a vacuum treatment to remove the oxygen and water dissolved in 50 ml of anhydrous THF. -78℃ 하에서 n-부틸리튬(2.5M in hexane , 7.14ml, 0.0178mol)을 천천히 첨가한 후 2시간 동안 교반한다. Under ℃ -78 was slowly added followed by addition of n- butyllithium (2.5M in hexane, 7.14ml, 0.0178mol) and the mixture was stirred for 2 hours. 다시 -78℃에서 1-브로모옥탄 (3.61g, 0.017mol)을 천천히 첨가 시킨 후 1시간 교반시키고 상온에서 2시간 교반시킨 후 반응을 종결한다. Then again at -78 ℃ it was stirred for 1 hour then slowly added to 1-bromo-octane (3.61g, 0.017mol) and stirred at room temperature for 2 hours to complete the reaction. 메탄올로 반응종결(quenching) 시킨 후 MC(메틸렌클로라이드)와 소금물(brine)로 유기층을 추출한 후 무수 황산마그네슘 (MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거하고 용매를 증발시키고 증류하여 액상의 물질을 얻는다. After the completion of the reaction (quenching) with methanol MC (methylene chloride) and salt water (brine) to remove any remaining dried over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4), extract the organic layer and evaporation of the solvent was distilled off to obtain a liquid material. (59% yield) (59% yield)

1 H-NMR (200MHZ, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 10H), 1.62 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.75 (d, 1H), 6.90 (d, 1H), 7.00 (t, 1H), 7.15 (d, 1H), 7.20 (d, 1H) 1 H-NMR (200MHZ, CDCl 3) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 10H), 1.62 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.75 (d, 1H), 6.90 (d, 1H), 7.00 (t, 1H), 7.15 (d, 1H), 7.20 (d, 1H)

5- 옥틸 -5'-[4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤라닐 ]-2,2'- 비티오펜 {5- Octyl -5'-[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl]-2,2′- bithiophene } 의 제조 ( Product 3) 5-octyl-5 '- [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxa-beam roller carbonyl] -2,2'-bithiophene {5-Octyl-5' - [4, Preparation of 4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl] -2,2'- bithiophene} (Product 3)

Product 2 (2.9g, 0.01mol)을 1시간 정도 진공 처리하여 산소 및 수분을 제거한 후 무수 THF 30 ml에 녹인다. Product 2 (2.9g, 0.01mol) for about one hour a vacuum treatment to remove the oxygen and water dissolved in 30 ml of anhydrous THF. -78℃ 하에서 n-부틸리튬(2.5M in hexane, 4.4ml, 0.011mol)을 천천히 첨가한 후 2시간 동안 교반시킨다. Under ℃ -78 was slowly added followed by addition of n- butyllithium (2.5M in hexane, 4.4ml, 0.011mol) and the mixture was stirred for two hours. 다시 -78℃에서 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란(2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane) (2.05g, 0.01mol)을 천천히 첨가시킨 후 2시간 교반시키고 40시간 상온에서 교반시킨 후 반응을 종결한다. Again at -78 ℃ 2- isopropoxy -4,4,5,5- tetramethyl-1,3,2 dioxaborolan (2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3 and 2-dioxaborolane) (2.05g, 0.01mol) and stirring for 2 hours, then was added slowly and after completion of the reaction was stirred at room temperature for 40 hours. 메탄올로 반응종결(quenching)시킨 후 MC와 소금물(brine)로 extraction 유기층을 추출한 후 무수 황산마그네슘 (MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거하고 용매를 증발시키고 컬럼크로마토그래피(헥산 사용)로 액상의 물질을 얻는다. After completion of the reaction (quenching) with methanol MC and the liquid material to the salt water (brine) to remove any remaining moisture anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) extract the extraction organic layer is evaporated and column chromatography of the solvent (hexane used) obtained. (61% yield) (61% yield)

1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 8H), 1.30 (m, 2H), 1.35 (m, 12H), 1.65 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.65 (d, 1H), 7.00 (t, 1H), 7.12 (d, 1H), 7.47 (d, 1H) 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 8H), 1.30 (m, 2H), 1.35 (m, 12H), 1.65 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.65 (d, 1H), 7.00 (t, 1H), 7.12 (d, 1H), 7.47 (d, 1H)

1,6- 디브로모파이렌 [1,6- dibromopyrene ] 의 제조 ( Product 4) Preparation of 1,6-dibromo pyrene [1,6- dibromopyrene] (Product 4)

2L 3-목 플라스크(three-necked flask)을 준비하여 사염화탄소 (500ml)에 파이렌(Pyrene 37.67g, 185.7mmol)을 녹인 후 사염화탄소 (800ml)에 녹인 브 롬(bromine 20.0ml, 388mmol) 용액을 8시간 동안 적가(drop-wise)한다. 2L 3- neck flask pie in carbon tetrachloride (500ml) to prepare a (three-necked flask) alkylene (Pyrene 37.67g, 185.7mmol) was dissolved and then the bromine dissolved in carbon tetrachloride (800ml) (bromine 20.0ml, 388mmol) and the solution 8 It was added dropwise (drop-wise) over time. 12시간 동안 교반 시킨 후 반응을 종료하여 얻어진 흰색 침전물을 글라스필터(glass filter)로 여과한 후 60 ℃의 톨루엔 (1.4L) 에 녹인다. After filtering the white precipitate obtained by terminating the reaction after stirring for 12 hours with a glass filter (glass filter) is dissolved in 60 ℃ toluene (1.4L). 톨루엔 용액을 5% NaHCO 3 (1200ml) 와 H 2 O (600ml)에 세척한 후 100℃ 로 가열하고 다시 여과하여 갈색 고체물질을 제거한다. After washing the toluene solution in 5% NaHCO 3 (1200ml) and H 2 O (600ml) by heating and filtered again to 100 ℃ to remove the brown solids. 용매를 제거하면 Product 4가 얻어지며 톨루엔(1400ml, 800ml, 450ml)으로 3번 재결정하여 Product 4 (1,6-dibromopyrene)를 얻었다. Upon removal of the solvent Product 4 is obtained becomes toluene (1400ml, 800ml, 450ml) with 3 recrystallization to obtain Product 4 (1,6-dibromopyrene). (23% yield) (23% yield)

1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ 8.02 (d, 2H), 8.10 (d, 2H), 8.25 (d, 2H), 8.45 (d, 2H) 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3) δ 8.02 (d, 2H), 8.10 (d, 2H), 8.25 (d, 2H), 8.45 (d, 2H)

D2OBTP [1,6-( di -2- octyl - bithiophenyl )- pyrene ] 의 제조 ( Product 5) Preparation (Product 5) of [pyrene 1,6- (di -2- octyl - - bithiophenyl)] D2OBTP

Product 4 (1.0g, 2.8mmol)과 Product 3 (2.38g, 5.88mmol)을 준비한 콘덴서가 장착된 둥근 플라스크에 진공 처리하여 수분 및 산소를 제거한 후 무수 톨루엔 (10ml)을 가하여 녹인다. Product 4 (1.0g, 2.8mmol) and Product 3 (2.38g, 5.88mmol) and then the prepared capacitor is mounted round bottom flask to remove the moisture and oxygen by the vacuum process is dissolved was added to dry toluene (10ml). Pd(pph 3 ) 4 촉매 (0.03eq)를 넣은 후 THF (20ml)와 K 2 CO 3 Pd (pph 3) THF (20ml ) was placed the catalyst 4 (0.03eq) and K 2 CO 3 (4eq) 첨가한다. (4eq) was added. 100∼120 ℃ 온도에서 48시간 교반 시킨 후 반응을 종료한다. The laminate was dried at 100~120 ℃ temperature stirring for 48 hours to complete the reaction. Product 5를 클로로포름에 녹여 플로리실(Florisil)과 실리카겔(Silicagel)로 컬럼하여 Pd(pph 3 ) 4 을 제거하고 메탄올에 재결정하여 노란색의 고체를 얻은 후 메탄올을 사용하여 추출기(Soxhlet)로 정제하였다. Dissolving the Product 5 of chloroform was purified by Florisil (Florisil) and silica gel in the column to the (Silicagel) to remove the Pd (pph 3) 4, and using the then obtained a yellow solid in methanol and recrystallized in methanol extraction (Soxhlet). (85% yield) (85% yield)

1 H-NMR (200MHz, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 6H), 1.25 (m, 20H), 1.62 (m, 4H), 2.75 (t, 4H), 6.75 (d, 4H), 7.07 (d, 4H), 8.08 (d, 2H), 8.12 (d, 2H), 8.18 (d, 2H), 8.58 (d, 2H) 1 H-NMR (200MHz, CDCl 3) δ 0.85 (t, 6H), 1.25 (m, 20H), 1.62 (m, 4H), 2.75 (t, 4H), 6.75 (d, 4H), 7.07 (d, 4H), 8.08 (d, 2H), 8.12 (d, 2H), 8.18 (d, 2H), 8.58 (d, 2H)

유기 전자 재료의 응용 측면에서 봤을 때 사용되는 유기물이 외부 온도에 따라 변형되지 않고 높은 열적 안정성을 가지는 것이 중요하다. The organic material used as seen from the application side of the organic electronic material, it is important to have a high thermal stability without being modified according to the outside temperature. 본 실시예에서 제조된 유기 반도체 물질(D2OBTP)은 클로로포름 또는 톨루엔에 상온에서 잘 용해되었다. The organic semiconductor material produced in this embodiment (D2OBTP) was soluble at room temperature in chloroform or toluene. 합성한 저분자의 열적 특성을 알아보기 위하여 TGA와 DSC를 측정하였으며 그 결과를 도 3 및 도 4에 도시하였다. TGA and DSC were measured to evaluate the thermal properties of a low-molecular-weight is shown the result in Figs. 먼저 TGA는 N 2 하에서 분당 10℃로 온도를 높여 측정하였고, 측정 시료의 무게 감소가 최초 무게의 5% 분해 온도(Decomposition Temperature)가 435℃인 것으로 보아 열적으로 아주 안정한 유기 물질임을 알 수 있었다. First TGA It was found that was measured raising the temperature to minute 10 ℃, weight reduction of the sample to be measured is 5% decomposition temperature (Decomposition Temperature) is 435 ℃ is to be viewed thermally very stable organic substances as the original weight under N 2.

고체에서는 분자들이 주어진 특정한 위치를 차지하도록 구속되어 있다. The solid is bound molecules to occupy a particular position given. 우리는 이러한 상태를 고체상이 '위치질서 (positional order)'를 가지고 있다고 한다. We have a solid that has a "position order (positional order) 'this state. 게다가 이러한 특정한 위치에 있는 분자들은 서로 정렬하는 방향으로 구속되어 있고 이러한 고체상은 '방향질서 (orientational order)'를 보유한다고 말한다. Moreover, molecules in this particular location, say they have the Subject in a direction aligned with each other, and this solid phase, direction and order (orientational order) '. 고체가 녹아서 액체가 될 때의 위의 두 종류의 질서를 완전히 잃어버리게 되어 분자들이 불규칙하게 움직이고 구르게 된다. It is discarded completely lost the use of two types of order above when the solids melt and become liquid is rolled to move the molecules are irregular. 고체가 녹아 약간의 방향질서는 남아있고 위치질서는 잃은 상태를 '액정(liquid crystal)' 이라고 한다. The solid melted some direction is left, and an order location and an order is lost states as "LCD (liquid crystal)". 액정상에서의 분자들 은 액체 상태와 아주 똑같은 방식으로 자유롭게 움직이지만, 특정한 방향으로 정렬하려는 경향은 남아 있다. The molecules on the liquid crystal has a tendency to move freely, but in exactly the same way as the liquid state, aligned in a particular direction remains.

많은 분자구조들이 액정 상을 형성하지는 않지만, 유기화학 전반에 걸쳐 합성된 화합물 중 200가지 중 1가지 정도는 액정 상을 갖는다. Many molecular structures that do not form a liquid crystal phase, one kinds of the degree of the 200 kinds of the compounds synthesized throughout the overall organic chemical has a liquid crystal phase. 다음조건의 분자들이 액정성을 잘 나타낸다. Molecules of the following conditions shows a liquid crystal well. 우선 분자의 모양이 길어야 하며, 즉 분자 폭보다 길이가 상당히 켜야 한다. First, the shape of the molecule and long, that is, the length is considerably more molecules turn width. 둘째, 분자의 중앙 부분이 단단함을 유지해야 한다. Second, the central part of the molecule must maintain rigidity. 마지막으로 분자의 끝 부분들이 다소 휘기 쉽다면 더욱 유리하다. Finally, it is more advantageous side ends of the molecule are easy to bend slightly.

D2OBTP[1,6-(di-2-octyl-bithiophenyl)-pyrene]는 분자 구조상 이러한 액정 조건을 거의 완벽하게 만족하고 있고, DSC[heating and cooling rates = 10℃/min(Left), 5℃/min(Right)] D2OBTP [1,6- (di-2-octyl-bithiophenyl) -pyrene] has almost fully satisfy the structural criteria such liquid crystal molecules, DSC [heating and cooling rates = 10 ℃ / min (Left), 5 ℃ / min (Right)] 측정 결과 223∼240℃ 사이에서 뚜렷한 액정특성을 보이고 있음을 관찰하였다. Measurement results was observed that the liquid crystal shows a distinct characteristic between 223~240 ℃. 상온에서 300℃까지의 구간에서 뚜렷한 Tg (glass transition temperature)는 찾아볼 수 없었으며, Tm (melting temperature)와 Tc (crystalline temperature)는 각각 223℃와 195℃에서 나타났다. Was clear at ambient temperature Tg (glass transition temperature) in the range of up to 300 ℃ could not be found, (melting temperature) and (crystalline temperature) Tc Tm is shown at 223 and 195 ℃ ℃ respectively.

액정상태를 더 자세히 관찰하고 확인하기 위하여 216℃에서 250℃까지의 D2OBTP 의 가열과 냉각 시 상태를 편광현미경으로 관찰하였으며 그 결과는 도 3에 나타내었다. It was observed when the state D2OBTP heating and cooling at 216 ℃ to 250 ℃ to observe the liquid crystal state in more detail, and confirmed by a polarization microscope and the results are shown in Fig. 도 5를 참조하면 냉각 시 233℃ 부근에서 액정 배열이 잘 나타남을 잘 확인할 수 있다. Referring to Figure 5 can well check the well appears in a liquid crystal array in the vicinity of 233 ℃ upon cooling.

제조된 유기 반도체 물질(D2OBTP)의 흡광도와 형광변화를 알아보기 위하여 CHCl 3 용매에 녹여 UV 및 PL를 측정하였고 그 결과를 도 6에 나타내었다. Were measured by UV and PL melt the absorbance and fluorescence changes of the prepared organic semiconductor material (D2OBTP) in CHCl 3 solvent to evaluate the results are shown in Fig. 흡광 영역 이 410 nm에서 최대 흡수를 보이고 PL 발광은 500 nm에서 나타났다. Light absorbing area shows a maximum absorbance at 410 nm PL light emission was found at 500 nm.

또한 순환전압전류법(Cyclic voltammetry)으로 측정하여 물질의 HOMO 레벨을 구하였다. In addition, the HOMO level of the material was determined by measuring the cyclic voltammetry (Cyclic voltammetry). Ferrocene/ferrocenium redox system (-4.8 eV)을 기준(reference)으로 고체 필름상태에서 측정하였고 HOMO Level은 -5.1 eV로 계산되었고, 클로로포름 용액의 UV 스펙트럼의 UV edge Ferrocene / ferrocenium redox system (-4.8 eV ) was measured in a standard solid state film to the (reference) HOMO Level was calculated to be -5.1 eV, the UV spectrum of the chloroform solution UV edge (465 nm)을 이용하여 밴드 갭을 계산한 결과 2.66 eV로 나타났다. After a calculation of a band gap by using a (465 nm) found to be 2.66 eV. HOMO 레벨과 밴드 갭으로 LUMO 레벨-2.44 eV을 구할 수 있었다. A HOMO level and the LUMO band gap was calculated level -2.44 eV.

[실시예 2] P3H5PBT [Poly(3,3'-dihexyl-5-pyrenyl-2,2'-bithiophene)]의 제조 Preparation of [Example 2] P3H5PBT [Poly (3,3'-dihexyl-5-pyrenyl-2,2'-bithiophene)]

3- 헥실티오펜 [3- hexylthiophene ] 의 제조 ( Product 6) Preparation of 3-hexylthiophene [3- hexylthiophene] (Product 6)

둥근 플라스크에 콘덴서를 장착하고, Mg (4.473g, 183.9mmol)를 넣은 후 약간의 온도를 가하면서 약 2시간 동안 진공 처리하여 산소 및 수분을 제거한다. Mounting the capacitor on a round flask, and was vacuum treated for about 2 hours to remove the oxygen and moisture, insert the Mg (4.473g, 183.9mmol) and a temperature of a few. 장갑상자(glove box)에서 상기 Mg이 든 플라스크에 무수 테트라하이드로퓨란 30 ml 을 넣은 후 1,2-브로모에탄 0.3ml을 가하여 Mg의 표면을 닦아 낸다. Glove box (glove box) was placed in a flask in 30 ml of anhydrous tetrahydrofuran is added to all the Mg 1,2-dibromoethane 0.3ml wipe the surface of the Mg. 이어서 1-브로모헥산 (15g, 91.95mmol)을 넣어 2시간 정도 환류시킨 후 상온으로 냉각하여 그리냐드 시약(grignard reagent)을 준비한다. Followed by 1-bromo-hexane (15g, 91.95mmol) into the cooled to room temperature and then refluxed for two hours to prepare a Grignard reagent (grignard reagent).

Ni(dppp)Cl 2 (0.33g, 0.613mmol), 무수 THF 30 ml 및 3-bromothiophene (10g, 61.3mmol)을 혼합한 혼합액에 0℃에서 상기 그리냐드 시약을 적가한 후 24시간 환류반응 시킨다. Ni (dppp) Cl 2 were added dropwise to the Grignard reagent in (0.33g, 0.613mmol), 0 ℃ in a mixture mixture of 30 ml dry THF and 3-bromothiophene (10g, 61.3mmol) was reacted under reflux for 24 hours.

반응 후 메탄올을 가하여 반응을 종료한 후 EA(에틸 아세테이트) 및 소금물(NaCl+증류수)투입하여 생성물을 추출한 후 컬럼크로마토그래피(n-헥산 사용)로 정제하여 투명한 액상의 물질을 얻는다. After the reaction was added to methanol and then to complete the reaction to give the EA (ethyl acetate), and brine (NaCl + distilled water) added to extract the product was purified by column chromatography (n- hexane used) to obtain a transparent liquid substance. (56% yield) (56% yield)

1 H-NMR (200MHZ, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 6H), 1.62 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.90 (d, 2H), 7.15 (d, 1H) 1 H-NMR (200MHZ, CDCl 3) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 6H), 1.62 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.90 (d, 2H), 7.15 (d, 1H)

2- 브로모 -3- 헥실티오펜 [2- bromo -3- hexylthiophene ] 의 제조 ( Product 7) Preparation of 2-bromo-3-hexylthiophene [2-bromo-3-hexylthiophene] (Product 7)

전 반응에서 합성한 3-헥실티오펜 (5.8g, 34.5mmol)을 둥근 플라스크에 넣고 아세트산/클로로포름(부피비 7:3) 50 ml 및 n-브로모숙신이미드 Synthesized in the previous reaction 3-hexylthiophene (5.8g, 34.5mmol) were placed in a round bottom flask acetate / chloroform (volume ratio of 7: 3) 50 ml and n- bromosuccinimide (6.45g, 36.2 mmol)를 넣는다. Add a (6.45g, 36.2 mmol). 0℃에서 약 2시간 교반 후 반응 완료한다. After stirring at 0 ℃ about 2 hours the reaction is completed. 워크-업(work-up) 과정은 MC(메틸렌클로라이드) 및 소금물(Brine)로 하되 아세트산을 제거하기 위하여 충분히 추출해 주는 것이 필요하다. Work-up is necessary (work-up) process, but in MC (methylene chloride) and brine (Brine) to extract enough to remove the acetic acid. MgSO 4 로 수분을 제거하고 용매를 제거한 뒤 투명한 액상의 화합물을 얻는다. Removing water with MgSO 4, and give the compound of transparent liquid after removal of solvent. (89% yield) (89% yield)

1 H-NMR (200MHz, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 6H), 1.62 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.90 (d, 1H), 7.15 (d, 1H) 1 H-NMR (200MHz, CDCl 3) δ 0.85 (t, 3H), 1.25 (m, 6H), 1.62 (m, 2H), 2.75 (t, 2H), 6.90 (d, 1H), 7.15 (d, 1H)

3,3'- 디헥실 -2,2'- 비티오펜 [3,3'- dihexyl -2,2'- bithiophene ] 의 제조 ( Product 8) Preparation (Product 8) of 3,3'-dihexyl-2,2'-bithiophene [3,3'-dihexyl-2,2'-bithiophene]

콘덴서가 장착된 둥근 플라스크에 Mg (2.26g, 93.0mmol)를 넣은 후 약간의 온도를 가하면서 약 2시간 동안 진공처리하여 수분 및 산소를 제거한다. While the insert the Mg (2.26g, 93.0mmol) in a round flask equipped with a condenser is mounted about two hours, while the temperature of a slightly evacuated to remove moisture and oxygen. 장갑상자(glove box)에서 상기 Mg이 든 플라스크에 무수 테트라하이드로퓨란 30 ml 을 넣은 후 1,2-브로모에탄 0.3ml을 가하여 Mg의 표면을 닦아 낸다. Glove box (glove box) was placed in a flask in 30 ml of anhydrous tetrahydrofuran is added to all the Mg 1,2-dibromoethane 0.3ml wipe the surface of the Mg. 이어서 2-브로모-3-헥실티오펜 (9.15g, 37.2mmol)을 넣어 2시간 정도 환류시킨 후 상온으로 냉각하여 그리냐드 시약(grignard reagent)을 준비한다. Followed by 2-bromo-3-hexylthiophene (9.15g, 37.2mmol) to put to cool to ambient temperature and then was refluxed for two hours to prepare a Grignard reagent (grignard reagent).

Ni(dppp)Cl 2 (0.17g, 0.31mmol), 무수 THF 30 ml 및 3-bromothiophene (10g, 61.3mmol)을 혼합한 혼합액에 0℃에서 상기 그리냐드 시약을 적가한 후 24시간 환류반응 시킨다. Ni (dppp) Cl 2 were added dropwise to the Grignard reagent in (0.17g, 0.31mmol), 0 ℃ in a mixture mixture of anhydrous THF 30 ml, and 3-bromothiophene (10g, 61.3mmol) was reacted under reflux for 24 hours.

반응 후 메탄올을 가하여 반응을 종료한 후 EA(에틸 아세테이트) 및 소금물(NaCl+증류수)투입하여 생성물을 추출한 후 용매를 제거하여 투명한 액상의 물질을 얻는다.(60% yield) After the reaction was added methanol to terminate the reaction and remove the solvent to extract the EA (ethyl acetate) and the product poured in brine (NaCl + distilled water) to obtain the substances of the transparent liquid. (60% yield)

1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 6H), 1.25 (m, 12H), 1.52 (m, 4H), 2.45 (t, 4H), 6.93 (d, 2H), 7.25 (d, 2H) 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3) δ 0.85 (t, 6H), 1.25 (m, 12H), 1.52 (m, 4H), 2.45 (t, 4H), 6.93 (d, 2H), 7.25 (d, 2H)

3,3'- 디헥실 -5,5'-[디-4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤라닐 ]-2,2'- 비티오펜 {3,3'- dihexyl -5,5'-[di-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl]-2,2'-bithiophene} 의 제조 ( Product 9) 3,3'-hexyl -5,5 '- [di -4,4,5,5- tetramethyl-1,3,2-dioxa-beam roller carbonyl] -2,2'-bithiophene {3, 3'- dihexyl -5,5 '- Preparation of [di-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2 -dioxaborolanyl] -2,2'-bithiophene} (Product 9)

앞에서 합성한 3,3'-디헥실-2,2'-비티오펜(4.36g, 13.0mmol)을 1시간 정도 진공처리하여 산소 및 수분을 제거한 후 THF 30 ml에 녹인다. Preparative front 3,3'-dihexyl-2,2'-bithiophene (4.36g, 13.0mmol) for 1 hour after removing the oxygen and water by the vacuum process is dissolved in 30 ml THF. -78℃ 하에서 n-부틸리튬(2.5M in hexanes, 17.1 ml, 27.37mmol)을 천천히 첨가 후 2시간 동안 교반시킨다. Under -78 ℃ n- butyl lithium (2.5M in hexanes, 17.1 ml, 27.37mmol) and then slowly added and the mixture was stirred for two hours. 다시 -78℃에서 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란 (5.32g, 28.6mmol)을 천천히 첨가한 후 2시간 교반하고 40시간 상온에서 교반시킨 후 반응을 종결한다. Again with 2-isopropoxy -4,4,5,5- tetramethyl-1,3,2 dioxaborolane (5.32g, 28.6mmol) and stirring for 2 hours, then added slowly at -78 ℃ and 40 hours to terminate the reaction was stirred at room temperature. 반응 후 메탄올을 가하여 반응을 종료한 후 메틸클로라이드 및 염수(brine)를 투입하여 유기층을 추출한 후 무수 황산마그네슘으로 남은 수분을 제거하고 용매를 증발시킨다. After the reaction was added to methanol and then to complete the reaction and then extracting the organic layer was added methyl chloride and brine (brine) removes the remaining dried over anhydrous magnesium sulfate and the solvent was evaporated. 컬럼크로마토그래피(n-헥산 사용)로 정제하여 액상의 물질을 얻는다. Purified by column chromatography (n- hexane used) to obtain a liquid material. (40% yield) (40% yield)

1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 6H), 1.20 (m, 8H), 1.26 (m, 4H), 1.30 (m, 24H), 1.48 (m, 4H), 2.45 (t, 4H), 7.50 (s, 2H) 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3) δ 0.85 (t, 6H), 1.20 (m, 8H), 1.26 (m, 4H), 1.30 (m, 24H), 1.48 (m, 4H), 2.45 (t, 4H), 7.50 (s, 2H)

P3H5PBT [Poly(3,3'- dihexyl -5- pyrenyl -2,2'- bithiophene )]( Polymer )의 제조 Preparation of P3H5PBT [Poly (3,3'- dihexyl -5- pyrenyl -2,2'- bithiophene)] (Polymer)

Product 9 (1.5g, 2.558mmol) 과 Product 4 (0.921g, 2.588mmol) 을 콘덴서가 장착된 둥근플라스크에 넣고 진공 처리하여 수분 및 산소를 제거한 뒤 무수 톨루엔 (10ml)을 가하여 녹인다. Product 9 (1.5g, 2.558mmol) and 4 Product (0.921g, 2.588mmol) the condenser is placed in a round bottom flask equipped dissolved was added after dry toluene (10ml) was vacuum treated to remove the moisture and oxygen. Pd(0) 촉매 (0.084mmol)를 넣은 후 THF (10ml)와 K 2 CO 3 Pd (0), insert the catalyst (0.084mmol) THF (10ml) and K 2 CO 3 수용액(4eq)을 첨가한다. It is added to an aqueous solution (4eq). 마지막으로 Aliquit (0.103g, 0.2558mmol)을 넣고 100∼120℃ 온도에서 48시간 교반시킨 후 2-브로모티오펜 0.1g을 넣은 후 6시간 후 2-티오펜보론산(2-thiopheneboronic acid) 0.1g을 넣고 6시간 후에 반응을 종료한다. Finally Aliquit (0.103g, 0.2558mmol) and the mixture was stirred for 48 hours at 100~120 ℃ temperature after 6 hours into the 2-bromothiophene-2-thiophene boronic acid 0.1g (2-thiopheneboronic acid) 0.1g put the reaction is terminated after 6 hours. 생성물을 클로로포름에 녹여 플로리실(Florisil)로 컬럼하여 Pd(pph 3 ) 4 을 제거 한 후 메탄올에 재결정하여 붉은색의 고체를 얻은 후 메탄올, 헥산 및 아세톤을 사용하여 속슬렛(Soxhlet) 추출기로 정제하였다. The product was column with Florisil (Florisil) and dissolved in chloroform Pd (pph 3) was purified by Soxhlet (Soxhlet) extraction and then after removing the 4 and recrystallized in methanol to obtain a solid of red color with methanol, hexane and acetone It was.

GPC:Mn 4300, Mw 7300, GPC: Mn 4300, Mw 7300,

1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ 0.85 (t, 6H), 1.25 (m, 8H), 1.45 (m, 4H) 1.75 (m, 4H), 2.85 (t, 4H), 7.32 (s, 2H), 8.02 (d, 2H), 8.10 (d, 2H), 8.25 (d, 2H), 8.45 (d, 2H), 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3) δ 0.85 (t, 6H), 1.25 (m, 8H), 1.45 (m, 4H) 1.75 (m, 4H), 2.85 (t, 4H), 7.32 (s, 2H ), 8.02 (d, 2H), 8.10 (d, 2H), 8.25 (d, 2H), 8.45 (d, 2H),

13 C-NMR (400MHZ, CDCl 3 ) δ 17.0, 21.5, 24.5, 25.0, 25.5, 120.5, 125.5, 126.0, 126.5, 128.0, 129.0, 129.5, 130.0, 131.0, 132.0 13 C-NMR (400MHZ, CDCl 3) δ 17.0, 21.5, 24.5, 25.0, 25.5, 120.5, 125.5, 126.0, 126.5, 128.0, 129.0, 129.5, 130.0, 131.0, 132.0

합성된 고분자(P3H5PBT)는 상온에서 일반적인 유기 용매인 클로로포름, THF 및 톨루엔에 잘 용해되었다. A synthetic polymer (P3H5PBT) was soluble in a general organic solvent, chloroform, THF and toluene at room temperature. 합성된 고분자(P3H5PBT)의 열적 안정성을 평가하기 위하여 TGA와 DSC를 측정하였고 그 결과를 도 7에 나타내었다. Measuring the TGA and DSC in order to evaluate the thermal stability of the synthetic polymer (P3H5PBT) were the results are shown in Fig. TGA는 N 2 TGA is N 2 하에서 분당 10℃로 온도를 높여 측정하였고, 측정 시료의 무게 감소가 최초 무게의 5% 분해 온도(Decomposition Tempertature)가 370℃인 것으로 보아 열적으로 아주 안정한 유기 물질임을 알 수 있었다. Was measured under a temperature increase per minute to 10 ℃, it was found that the weight reduction of the sample to be measured is 5% decomposition temperature (Decomposition Tempertature) is a very stable organic substances as viewed thermally as being 370 ℃ of the original weight. 그러나 DSC 분석 결과(도 7의 (b))에서 볼 수 있듯이 뚜렷한 상온에서 300℃까지의 구간에서 뚜렷한 Tg나 Tm을 찾아볼 수 없었다. However, as seen in DSC analysis ((b) in FIG. 7) could not be found a distinct Tg or a Tm in the range of from room temperature to 300 distinct ℃.

합성된 고분자(P3H5PBT)의 흡광도와 형광변화를 알아보기 위하여 P3H5PBT을 클로로포름에 녹인 용액상태와 1w%의 농도로 스핀 코팅한 필름에서 UV 및 PL를 측정하였고 그 결과를 도 8에 나타내었다. It was measured by UV and PL in the spin-coated film in the P3H5PBT to evaluate the absorption and fluorescence changes of the synthetic polymer (P3H5PBT) was dissolved in chloroform solution with a concentration of 1w% The results are shown in Fig. 용액상태와 고체 필름상태의 UV 흡수 스펙트럼에서 용액상태는 397 nm에서 필름상태는 401 nm에서 최대 흡수를 보이고 큰 차이는 보이지 않았다. In the UV absorption spectrum of the solution and a solid film state solution is from 397 nm film state showed an absorption maximum at 401 nm did not show significant differences. 하지만 PL 발광에서는 용액상태는 525 nm에서 필름상태는 550 nm로 약 25 nm정도 적색-편이현상(red-shift)을 보였다. However, the PL light emission is at 525 nm in solution state film is about 25 nm to 550 nm red-shift showed a phenomenon (red-shift). 용액상태일 때 분자들이 넓은 범위에 걸쳐 분포되어있고 비교적 자유롭게 움직일 수 있지만, 고체 필름상태일 경우에는 파이렌(Pyrene) 그룹들의 응집(aggregation) 경향과 박막(film)에서 파이렌으로 인한 동일평면상(coplanar) 배열과 이웃하는 3-헥실티오펜의 영향으로 분자간의 스태킹(stacking) 현상으로부터 나타난 결과라고 추정된다. Solution are molecules are spread over a wide range, when the state and relatively freely, but can be moved, when the solid film state pyrene (Pyrene) the same due to the pyrene in the agglomeration (aggregation) tends to Thin Films (film) of the group plane (coplanar) is estimated that an array with neighbors from the results shown stacked (stacking) of the developer molecules under the influence of 3-hexylthiophene for.

또한 순환전압전류법(Cyclic voltammetry)으로 측정하여 물질의 HOMO 레벨을 구하였다. In addition, the HOMO level of the material was determined by measuring the cyclic voltammetry (Cyclic voltammetry). Ferrocene/ferrocenium redox system (-4.8 eV)을 기준(reference)으로 고체 필름상태에서 측정하였고 HOMO Level은 -5.48 eV로 계산되었고, 고체 필름 상태의 UV 스펙트럼의 UV edge Ferrocene / ferrocenium redox system (-4.8 eV ) was measured on the solid film state by (reference) HOMO Level was calculated to be -5.48 eV, UV edge of the UV spectrum of the solid film state (470 nm)을 이용하여 밴드 갭을 계산한 결과 2.64 eV로 나타났다. After a calculation of a band gap by using a (470 nm) found to be 2.64 eV. HOMO 레벨과 밴드 갭으로 LUMO 레벨-2.84 eV을 구할 수 있었다. A HOMO level and the LUMO band gap was calculated level -2.84 eV.

[실시예 3] 1,6-(디-2-[3,7-디메틸]옥틸-2,2′-비티오페틸)-파이렌 {1,6-(di-2-[3,7-dimethyl]octyl-2,2'-bithiophenyl)-pyrene} 의 제조 Example 3 1,6- (di-2- [3,7-dimethyl] octyl-2,2'-Bt Opaque naphthyl) pyrene {1,6- (di-2- [3,7- Preparation of dimethyl] octyl-2,2'-bithiophenyl) -pyrene}

3,7-디메틸- 옥틸브로마이드 [3,7- dimethyl - octylbromide ] 의 제조 Preparation of - [octylbromide 3,7- dimethyl] - 3,7- dimethyl-octyl bromide

얼음조(Ice bath) 하에서 500ml 2-neck 둥근플라스크에 트리페닐포스핀(triphenyl phosphine, 27.3g, 0.1042mol)과 3,7-디메틸옥탄올(3,7-dimethyloctanol, 15g, 0.09477mol) 을 메틸클로라이드 100ml에 녹인다. The ice bath (Ice bath) triphenylphosphine (triphenyl phosphine, 27.3g, 0.1042mol) and 3,7-dimethyl octanol (3,7-dimethyloctanol, 15g, 0.09477mol) in 500ml 2-neck round flask under methyl chloride is dissolved in 100ml. N-브로모석신이미드(N-Bromosuccinimide, 20.25g, 0.1137mol) 을 조금씩 넣어준 뒤(열발생), 상온에서 12시간 동안 교반 시킨 후 반응을 종결한다. After N- bromosuccinimide (N-Bromosuccinimide, 20.25g, 0.1137mol), a rear semi-put little by little (heat generation), stirred for 12 hours at room temperature to complete the reaction. 메틸클로라이드 와 염수(brine)로 유기층을 추출한 후 무수 황산마그네슘(MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거하고 회전식증발장치(rotary evaporation) 시킨 후 헥산을 첨가하여 생긴 고체들을 걸러낸다. Methyl chloride and remove the remaining dried over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4), extract the organic layer with brine (brine), and filter out the solid caused by the addition of hexane was rotary evaporator (rotary evaporation). 마지막으로 증류하여 액체 상태의 생성물을 얻는다. Finally, it distilled to obtain the product in the liquid state. (80% yield) (80% yield)

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ): 0.86 (d, 6H), 0.92(d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.26 (m, 2H), 1.50 (m, 1H), 1.62 (m, 2H), 1.85 (m, 1H), 3.42 (m, 2H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3): 0.86 (d, 6H), 0.92 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.26 (m, 2H), 1.50 (m, 1H), 1.62 (m, 2H), 1.85 (m, 1H), 3.42 (m, 2H)

5-[3,7-디메틸] 옥틸 -2,2′- 비티오펜 {5-[3,7- dimethyl ] octyl -2,2′-bithiophene} 의 제조 Preparation of 5- [3,7-dimethyl] octyl-2,2'-bithiophene 5 - {[3,7-dimethyl] octyl} -2,2'-bithiophene

2,2′-비티오펜 (4.0g, 0.024mol) 을 1시간 정도 진공 상태로 유지한 후 THF에 녹인다. 2,2'-bithiophene (4.0g, 0.024mol) for 1 hour and then dissolved in a THF maintained at a vacuum state. -78℃ 하에서 n-부틸리튬 (n-butyllitium 2.5M in hexanes, 10.08ml, 0.0252mol) 을 천천히 첨가 후, 2시간 동안 교반 시킨다. Then under -78 ℃ slowly added n- butyllithium (n-butyllitium 2.5M in hexanes, 10.08ml, 0.0252mol), and the mixture was stirred for two hours. 다시 -78℃에서 3,7-디메틸-옥틸브로마이드 (5.84g, 0.0264mol) 을 천천히 첨가 시킨 후 1시간 교반 시키고 상온에서 2시간 교반 시킨 후 반응을 종결한다. Re-3,7-dimethyl at -78 ℃ - After octyl bromide (5.84g, 0.0264mol) was added slowly to a stirred for 1 hour and stirred at room temperature for 2 hours to complete the reaction. 메탄올로 냉각시킨 후 메틸클로라이드 와 염수(brine) 로 유기층을 추출한 후 무수황산마그네슘(MgSO 4 ) 으로 남은 수 분을 제거하고, 회전식증발시킨 후 마지막으로 증류하여 액체 상태의 생성물을 얻는다. After cooling with methanol-methyl chloride with brine (brine) was extracted and the organic layer to remove the remaining moisture over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4), and the final distillation was rotary evaporated to obtain the product in the liquid state. (50% yield) (50% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ): 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.49 (m, 3H), 1.67 (m, 1H), 2.75 (m, 2H), 6.75 (d, 1H), 6.90 (d, 1H), 7.00 (t, 1H), 7.15 (d, 1H), 7.20 (d, 1H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3): 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.49 (m, 3H), 1.67 (m , 1H), 2.75 (m, 2H), 6.75 (d, 1H), 6.90 (d, 1H), 7.00 (t, 1H), 7.15 (d, 1H), 7.20 (d, 1H)

5-[3,7-디메틸] 옥틸 -5′-[4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤라닐 ]2,2′- 비티오펜 {5-[3,7-dimethyl]octyl-5'-[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl]-2,2′- bithiophene } 의 제조 5- [3,7-dimethyl] octyl-5 '- [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxa-beam roller carbonyl] 2,2'-bithiophene {5- [3 Preparation of [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl ] -2,2'- bithiophene} -, 7-dimethyl] octyl-5 '

5-[3,7-디메틸]옥틸-2,2′-비티오펜 (3.7g, 0.01207mol) 을 1시간 정도 진공을 잡은 후 THF 에 녹인다. 5- [3,7-dimethyl] octyl-2,2'-bithiophene (3.7g, 0.01207mol) is dissolved in THF and then holding the degree of vacuum for 1 hour. -78℃ 하에서 n-부틸리튬 (n-butyllitium 2.5M in hexanes, 5.31ml, 0.01328mol) 을 천천히 첨가 후 2시간 동안 교반시킨다. Under -78 ℃ n- butyl lithium (n-butyllitium 2.5M in hexanes, 5.31ml, 0.01328mol) and then slowly added and the mixture was stirred for two hours. 다시 -78℃에서 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸l-1,3,2-디옥사보롤란 (2.47g, 0.01328mol) 을 천천히 첨가시킨 후 2시간 교반시키고 40시간 상온에서 교반시킨 후 반응을 종결한다. Then again slowly added to 2-isopropoxy -4,4,5,5- tetramethyl-l-1,3,2- dioxaborolane (2.47g, 0.01328mol) at -78 and stirred for 2 hours and 40 ℃ after stirring at room temperature and time to complete the reaction. 메탄올로 냉각시킨 후 메틸클로라이드 와 염수로 유기층을 추출한 후 무수황산마그네슘(MgSO 4 ) 으로 남은 수분을 제거하고 회전식증발시킨 후 마지막으로 헥산으로 컬럼하여 액체 상태의 생성물을 얻는다. After cooling with methanol to extract the organic layer with methyl chloride and brine to remove the remaining water over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) and to the column and hexane was rotary evaporated to obtain the product in the liquid state. (45% yield) (45% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ): 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.32 (s, 12H), 1.49 (m, 3H), 1.67 (m, 1H), 2.75 (m, 2H), 6.65 (d, 1H), 7.02 (d, 1H), 7.12 (d, 1H), 7.48 (d, 1H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3): 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.32 (s, 12H), 1.49 (m , 3H), 1.67 (m, 1H), 2.75 (m, 2H), 6.65 (d, 1H), 7.02 (d, 1H), 7.12 (d, 1H), 7.48 (d, 1H)

1,6-(디-2-[3,7-디메틸] 옥틸 -2,2′- 비티오페틸 )- 파이렌 {1,6-( di -2-[3,7- dimethyl ] octyl -2,2'-bithiophenyl)-pyrene} 의 제조 1,6- (di-2- [3,7-dimethyl] octyl-2,2'-Bt Opaque naphthyl) pyrene 1,6 {(2-di [3,7-dimethyl] octyl -2 , Preparation of 2'-bithiophenyl) -pyrene}

1,6-디브로모파이렌 (0.832g, 0.00231mol) 과 5-[3,7-디메틸]옥틸-5'-[4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤라닐]-2,2′-비티오펜 (2.0g, 0.00462mol) 을 준비한 응축기(condenser)가 달린 둥근 플라스크에 진공을 잡은 후 무수 톨루엔(약 10ml)에 녹인다. 1,6-dibromo pyrene (0.832g, 0.00231mol) and 5- [3,7-dimethyl] octyl-5 '- [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-di oxa beam roller carbonyl] -2,2'-bithiophene (2.0g, 0.00462mol) prepared by the condenser and then holding the vacuum in a round bottom flask with (condenser) is dissolved in dry toluene (about 10ml). Pd(0) 촉매(0.08g, 0.03eq)를 넣은 후 THF(10ml)와 탄산칼륨(K 2 CO 3 , 6ml, 4eq) 넣어 준다. Insert the Pd (0) catalyst (0.08g, 0.03eq) gives into THF (10ml) and potassium carbonate (K 2 CO 3, 6ml, 4eq). 100~120 ℃ 온도에서 48시간 교반 시킨 후 반응을 종료한다. After stirring at 100 to 120 ℃ temperature 48 hours to complete the reaction. 화합물을 클로로포름에 녹여 Florisil로 컬럼하여 Pd(pph 3 ) 4 을 제거한 후 메탄올에 재결정하여 노란색의 고체를 얻은 후 헥산에 속슬렛(Soxhlet) 하여 정제하였다. After the column with Florisil dissolving the compound in chloroform after removing the Pd (pph 3) 4 was recrystallized in methanol to obtain a yellow solid and purified by Soxhlet (Soxhlet) in hexane. (40% yield) (40% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ): 0.86 (d, 12H), 0.89 (d, 6H), 1.12 (m, 8H), 1.28 (m, 4H), 1.49 (m, 6H), 1.67 (m, 2H), 2.80 (m, 4H), 6.65 (d, 4H), 7.05 (d, 4H), 8.07 (d, 2H), 8.09 (d, 2H), 8.16 (d, 2H), 8.59 (d, 2H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3): 0.86 (d, 12H), 0.89 (d, 6H), 1.12 (m, 8H), 1.28 (m, 4H), 1.49 (m, 6H), 1.67 (m , 2H), 2.80 (m, 4H), 6.65 (d, 4H), 7.05 (d, 4H), 8.07 (d, 2H), 8.09 (d, 2H), 8.16 (d, 2H), 8.59 (d, 2H)

[실시예 4] 1,6-(디-(2-[3,7-디메틸]옥틸)티에노(3,2-b)티오펜)파이렌 {1,6-(di-(2-[3,7-dimethyl]octyl) thieno(3,2-b)thiophene)-pyrene} 의 제조 Example 4 1,6- (di- (2- [3,7] octyl) thieno (3,2-b) thiophene) pyrene {1,6- (di- (2- [ Preparation of 3,7-dimethyl] octyl) thieno (3,2-b) thiophene) -pyrene}

3- 브로모티오펜 -2- 카르발데히드 [3- Bromothiophene -2- carbaldehyde ] 의 제조 ( Product 10) 3-Bromo-thiophene-2-carbaldehyde Preparation of [3-Bromothiophene-2-carbaldehyde] (Product 10)

500ml 둥근 플라스크에 3-브로모티오펜 (16.3g, 0.1mol)을 1시간 정도 진공처리를 하여 산소 및 수분을 제거한 후 무수 THF 250ml에 녹인다. 500ml 3- bromothiophene round bottom flask (16.3g, 0.1mol) 1 hour after removing the oxygen and water by the vacuum process is dissolved in 250ml of anhydrous THF. 0℃ 에서리튬디이소프로필아미드 (Lithium diisopropylamide 2M in THF, 50ml, 0.001mol)를 천천히 첨가한 후 1시간 동안 교반한다. In the 0 ℃ lithium diisopropylamide (Lithium diisopropylamide 2M in THF, 50ml, 0.001mol) and stirred for 1 hour and then added slowly. 다시 0℃에서 N-포르밀피페리딘 (11.11ml, 0.001mol)을 천천히 첨가한 후 3시간 동안 교반 시키고 반응을 종결한다. And then again slowly added to the N- formyl Milpitas piperidine (11.11ml, 0.001mol) at 0 ℃ stirring for 3 hours the reaction was terminated. 20% 염화암모늄수용액으로 반응종결을 시킨 후 디에틸 에테르와 소금물(brine)로 유기층을 추출 후 무수 황산 마그네슘(MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거 하고 용매를 증발시킨 후 분별증류 하여 액상의 물질을 얻는다. Fractional distillation was 20% and then the organic layer was extracted after the completion of the reaction with ammonium chloride aqueous solution with diethyl ether and the salt water (brine) to remove the remaining water over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) and evaporate the solvent to obtain a liquid material . (68% yield) (68% yield)

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ): δ 7.11(d, 1H), 7.69(d, 1H), 9.92(d, 1H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3): δ 7.11 (d, 1H), 7.69 (d, 1H), 9.92 (d, 1H)

에틸 티에노(3,2-b)티오펜 -2- 카르복실레이트 [ Ethyl Ethyl-thieno (3,2-b) thiophene-2-carboxylate [Ethyl thieno (3,2-b) thiophene -2- carboxylate ] 의 제조 ( Product 11) Preparation of thieno (3,2-b) thiophene -2- carboxylate ] (Product 11)

Product 10 (12.5g, 0.0654mol)과 DMF 125ml와 K 2 CO 3 (12.21g, 0.0883mol)을 넣고 1시간 동안 교반을 시킨다. Insert Product 10 (12.5g, 0.0654mol) and 125ml DMF and K 2 CO 3 (12.21g, 0.0883mol ) then the mixture was stirred for one hour. 에틸 설파닐아세테이트 (7.99g, 0.0665mol)를 천천히 첨가한 후 72시간 동안 교반을 시킨 후 반응을 종결한다. Ethyl sulfanyl acetate (7.99g, 0.0665mol) is terminated after the reaction was stirred for 72 hours and then slowly added. 증류수로 반응종결 시킨 후 메틸클로라이드와 소금물(brine)로 유기층을 추출 후 무수 황산 마그네 슘(MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거 하고 용매를 증발시킨 후 분별증류 하여 액상의 물질을 얻는다. After completion of the reaction with distilled water, methyl chloride and brine (brine) to remove the remaining water and the organic layer over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) and evaporated. After extraction after evaporation of the solvent fractionation to obtain a liquid material. (85% yield) (85% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ): δ 1.37(t, 3H), 4.34(m, 2H), 7.24(d, 1H), 7.55(d, 1H), 7.97(s, 1H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3): δ 1.37 (t, 3H), 4.34 (m, 2H), 7.24 (d, 1H), 7.55 (d, 1H), 7.97 (s, 1H)

티에노(3,2-b)티오펜 -2- 카르발데히드 [ Thieno (3,2-B)thiophene-2- carbaldehyde ] 의 제조 ( Product 12) Preparation of thieno (3,2-b) thiophene-2-carbaldehyde [Thieno (3,2-B) thiophene -2- carbaldehyde] (Product 12)

Product 11 (12.31g 0.0579mol)에 수산화나트륨(4.639g, 0.1159mol)수용액 115.975ml와 THF 116ml를 넣고 70℃ 에서 3시간 동안 교반을 시킨 후 반응을 종결한다. Product 11 (12.31g 0.0579mol) A mixture of sodium (4.639g, 0.1159mol) and THF 116ml hydroxide solution 115.975ml terminates the was the stirred at 70 ℃ 3 hours of reaction. 용매를 증발시키고 0℃ 에서 1M HCl 232ml를 첨가하면 흰 고체 침전물이 발생한다. The white solid precipitate was generated when the evaporation of the solvent and from 0 ℃ added 232ml 1M HCl. 침전물을 여과하고 다시 증류수 300ml에 여과물을 넣고 24시간 동안 교반 후 다시 여과과정을 거쳐 진공오븐에서 말린다. The precipitate was filtered and again in distilled water 300ml was filtered into water through a filtering process and then again stirred for 24 hours and dried in a vacuum oven. (55% yield) (55% yield)

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ) δ 7.50(d, 1H), 7.91(d, 1H), 8.09(s, 1H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3) δ 7.50 (d, 1H), 7.91 (d, 1H), 8.09 (s, 1H)

티에노(3,2-b)티오펜 [Thieno(3,2-B) thiophene ] 의 제조 ( Product 13) Preparation of thieno (3,2-b) thiophene [Thieno (3,2-B) thiophene ] (Product 13)

Product 12 (5.7g, 0.0309mol)에 구리분말을 넣고 2시간 동안 진공처리를 하여 산고 및 수분을 제거한 후 퀴놀린(quinoline, 50ml)에 녹인다. Product 12 into the copper powder in a (5.7g, 0.0309mol) was removed Sango and water to a vacuum for 2 hours to dissolve quinoline (quinoline, 50ml). 180℃ 에서 4시간 동안 교반을 시킨후 반응을 종결한다. At 180 ℃ After stirring for 4 hours to complete the reaction. Diethyl ether로 반응종결 시킨 후 디에 틸 에테르와 1M의 HCl로 유기층을 추출 후 무수 황산 마그네슘(MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거 하고 용매를 증발 시 증발시키고 컬럼크로마토그래피(Petroleum ether사용)로 액상의 물질을 얻는다. Di After completion of the reaction with Diethyl ether in the liquid phase in butyl ether and then the organic layer was extracted with a 1M HCl anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) removed, evaporated and purified by column chromatography upon evaporation of the solvent (Petroleum ether used) the remaining water obtain the material. (53% yield) (53% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ) δ 7.25(d, 2H), 7.37(d, 2H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3) δ 7.25 (d, 2H), 7.37 (d, 2H)

2,5- 디브로모 2,5-dibromo 티에노(3,2-b)티오펜 [2,5- Dibromo thieno(3,2-b) thiophene ] 의 제조 ( Product 14) Thieno (3,2-b) thiophene produced (Product 14) of [2,5- Dibromo thieno (3,2-b ) thiophene]

Product 13 (2.4g, 0.0171mol)을 아세트산 80ml와 클로로포름 20ml에 녹인다. Product 13 (2.4g, 0.0171mol) is dissolved in the acetic acid 80ml and 20ml chloroform. 0℃ 에서 N-브로모석신이미드(6.09g, 0.0342mol)를 첨가한 후 6시간 동안 교반을 시킨 후 반응을 종결 시킨다. On the 0 ℃ the N- bromo succinimide was added the imide (6.09g, 0.0342mol) was stirred for 6 hours to terminate the reaction. 메틸클로라이드와 소금물(brine)로 유기층을 추출 후 무수 황산 마그네슘(MgSO 4 )으로 남은 수분을 제거 하고 용매를 증발 시 증발시키고 메탄올로 12시간 동안 재결정을 시킨 후 여과를 하고 진공오븐에서 말린다. After the organic layer was extracted with methyl chloride and brine (brine) to remove the remaining water over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) and the dried after the re-crystallization for 12 hours, evaporated during evaporation of the solvent and with methanol and filtered, and in a vacuum oven. (82% yield) (82% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ): δ 6.96(s, 2H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3): δ 6.96 (s, 2H)

2-[3,7- 디메틸옥틸 ]-5- 브로모 2- [3,7; 5-bromo 티에노(3,2-b)티오펜 {2-[3,7- dimethyloctyl ]-5- bromo thieno(3,2-b)thiophene} 의 제조 ( Product 15) Preparation of thieno (3,2-b) thiophene {2- [3,7- dimethyloctyl] -5- bromo thieno (3,2-b) thiophene} (Product 15)

글로브박스(Glove box) 안에서 2,5-디브로모 디에노(3,2-B)티오펜 (Dibromo thieno(3,2-B)thiophene, 2.0g, 6.71mmol)을 넣고 THF에 녹인다. In a glove box (Glove box) 2,5- dibromo-diethoxy furnace (3,2-B) thiophene-put (Dibromo thieno (3,2-B) thiophene, 2.0g, 6.71mmol) is dissolved in THF. -78℃ 하에서 n-부틸리튬(n-butyllitium 2.5M in hexanes, 2.8ml, 7.0mmol) 을 천천히 첨가 후 2시간 동안 교반 시킨다. Under -78 ℃ n- butyl lithium (n-butyllitium 2.5M in hexanes, 2.8ml, 7.0mmol) and then slowly added and the mixture was stirred for two hours. 다시 -78℃에서 3,7-디메틸옥틸브로마이드(1.63g, 7.3mmol) 을 천천히 첨가 시킨 후 1시간 교반 시키고 상온에서 2시간 교반 시킨 후 반응을 종결한다. After again stirring 1 hours 3,7-bromide (1.63g, 7.3mmol) and then was added slowly at -78 ℃ and stirred at room temperature for 2 hours to complete the reaction. 메탄올로 냉각시킨 후 메틸클로라이드와 염수(brine)로 유기층을 추출한 후 무수 황상마그네슘(MgSO 4 ) 으로 남은 수분을 제거하고 회전식증발시킨 후 마지막으로 분별증류 하여 액상의 생성물을 얻는다. After cooling with methanol to extract the organic layer with methyl chloride and brine (brine) to remove the remaining water over anhydrous magnesium hwangsang (MgSO 4), and the last fractional distillation was rotary evaporated to obtain the liquid product of. (67% yield) (67% yield)

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ): δ 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.49 (m, 3H), 1.67 (m, 1H), 2.75 (m, 2H), 6.65 (s, 1H), 6.96 (s, 1H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3): δ 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.49 (m, 3H), 1.67 (m , 1H), 2.75 (m, 2H), 6.65 (s, 1H), 6.96 (s, 1H)

5-[3,7-디메틸] 옥틸 -5′-[4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤라닐 ]- 티에노(3,2-b)티오펜 5-[3,7-dimethyl]octyl-5'-[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl]-thieno(3,2-B)thiophene} 의 제조 (Product 16) 5- [3,7-dimethyl] octyl-5 '- [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxa-beam roller carbonyl] - thieno (3,2-b) thiophene Preparation of [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolanyl ] -thieno (3,2-B) thiophene} (Product 16) - 5- [3,7-dimethyl] octyl-5 '

글로브 박스 안에서 2-[3,7-디메틸옥틸]-5-브로모 티에노(3,2-B)티오펜 (2.0g, 5.56mmol) 을 넣은 후 THF에 녹인다. In the glove box, 2- [3,7] -5-bromo-thieno (3,2-B) thiophene is dissolved in THF and then the insert (2.0g, 5.56mmol). -78℃ 하에서 n-butyllitium 2.5M in hexanes (2.45ml, 6.12mmol) 을 천천히 첨가 후 2시간 동안 교반시킨다. Under -78 ℃ n-butyllitium 2.5M in hexanes (2.45ml, 6.12mmol) and then slowly added and the mixture was stirred for two hours. 다시 -78℃에서 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란 (1.25ml, 6.12mmol) 을 천천히 첨가시킨 후 2시간 교반시키고 40 시간 상온에서 교반시킨 후 반응을 종결한다. Again at -78 ℃ 2- isopropoxy -4,4,5,5- tetramethyl-1,3,2 dioxaborolane (1.25ml, 6.12mmol) was stirred for 2 hours, then was added slowly to 40 hours to terminate the reaction was stirred at room temperature. 메탄올로 냉각시킨 뒤 메틸클로라이드와 염수로 유기층을 추출한 후 무수 황산마그네슘(MgSO 4 ) 으로 남은 수분을 제거하고 회전식증발시킨 후 마지막으로 헥산으로 컬럼하여 액상의 생성물을 얻는다. After cooling to methanol, and extracted the organic layer with methyl chloride and brine to remove the remaining water over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) and to the column and hexane was rotary evaporated to obtain the product of the liquid phase. (55% yield) (55% yield)

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ): δ 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.32 (s, 12H), 1.49 (m, 3H), 1.67 (m, 1H), 2.75 (m, 2H), 6.65 (s, 1H), 6.96 (s, 1H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3): δ 0.86 (d, 6H), 0.89 (d, 3H), 1.12 (m, 4H), 1.28 (m, 2H), 1.32 (s, 12H), 1.49 (m , 3H), 1.67 (m, 1H), 2.75 (m, 2H), 6.65 (s, 1H), 6.96 (s, 1H)

1,6-(디-(2-[3,7-디메틸] 옥틸 ) 티에노 (3,2-b)티오펜) 파이렌 {1,6-( di -(2-[3,7- dimethyl ] octyl ) thieno(3,2-b)thiophene)-pyrene} 의 제조 1,6- (di- (2- [3,7] octyl) thieno (3,2-b) thiophene) pyrene 1,6 {(di - (2- [3,7-dimethyl ] octyl) Preparation of thieno (3,2-b) thiophene) -pyrene}

1,6-디브로모파이렌 (0.886g, 2.46mmol)과 5-[3,7-디메틸]옥틸-5'-[4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤라닐]-티에노(3,2-B)티오펜 (2.0g, 4.92mmol)을 준비한 응축기가 달린 둥근 플라스크에 진공을 잡은 후 무수 톨루엔(약 10ml)에 녹인다. 1,6-dibromo pyrene (0.886g, 2.46mmol) and 5- [3,7-dimethyl] octyl-5 '- [4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-di oxa beam roller carbonyl] - thieno (3,2-B) thiophene (2.0g, 4.92mmol) and then holding the vacuum in a round flask with a condenser prepared is dissolved in dry toluene (about 10ml). Pd(0) 촉매(0.085g, 0.03eq) 를 넣은 후 THF(10ml)와 K 2 CO 3 (6ml, 4eq) 넣어 준다. Insert the Pd (0) catalyst (0.085g, 0.03eq) gives into THF (10ml) and K 2 CO 3 (6ml, 4eq ). 100~120 ℃ 온도에서 48시간 교반 시킨 후 반응을 종료한다. After stirring at 100 to 120 ℃ temperature 48 hours to complete the reaction. 화합물을 클로로포름에 녹여 Florisil로 컬럼하여 Pd(pph 3 ) 4 을 제거한 후 메탄올에 재결정하여 노란색의 고체를 얻은 후 헥산, 아세톤, 메탄올에 속슬렛(Soxhlet) 하여 정제하였다. After the column with Florisil dissolving the compound in chloroform after removing the Pd (pph 3) 4 was recrystallized in methanol to obtain a yellow solid and purified by Soxhlet (Soxhlet) of hexane, acetone and methanol. (67% yield) (67% yield)

1 H-NMR (400MH Z , CDCl 3 ) δ 0.86 (d, 12H), 0.89 (d, 6H), 1.12 (m, 8H), 1.28 (m, 4H), 1.49 (m, 6H), 1.67 (m, 2H), 2.80 (m, 4H), 6.65 (s, 2H), 7.05 (s, 2H), 8.07 (d, 2H), 8.09 (d, 2H), 8.16 (d, 2H), 8.59 (d, 2H) 1 H-NMR (400MH Z, CDCl 3) δ 0.86 (d, 12H), 0.89 (d, 6H), 1.12 (m, 8H), 1.28 (m, 4H), 1.49 (m, 6H), 1.67 (m , 2H), 2.80 (m, 4H), 6.65 (s, 2H), 7.05 (s, 2H), 8.07 (d, 2H), 8.09 (d, 2H), 8.16 (d, 2H), 8.59 (d, 2H)

[실시예 5] TIPS-Pyrene [1,6-bis[(triisopropylsilyl)ethynyl]pyrene] 의 제조 Example 5 Preparation of TIPS-Pyrene [1,6-bis [(triisopropylsilyl) ethynyl] pyrene]

N 2 하에서 건조 THF (10ml)와 트리이소프로필실릴 아세틸렌(triisopropylsilyl acetylene, 4.11ml, 18.33mmol)을 건조시킨 250ml 둥근바닥 플라스크에 넣은 후 0℃ 로 냉각한 뒤 t-BuLi (11.76ml, 20.0mmol)을 천천히 주사기로 주입한다. N 2 dry THF (10ml) and triisopropylsilyl acetylene under (triisopropylsilyl acetylene, 4.11ml, 18.33mmol) one behind the t-BuLi (11.76ml, 20.0mmol) after drying was placed in a 250ml round bottom flask cooled to 0 ℃ the the slowly injected with a syringe. 반응물을 2시간 동안 교반한 후 무수 THF (120ml)와 1,6-디브로모파이렌 (3g, 8.33mmol)을 넣고 상온에서 24시간 동안 교반하여 반응을 종결한다. The reaction was stirred for 2 hours and placed in anhydrous THF (120ml) and 1,6-dibromo pyrene (3g, 8.33mmol) to terminate the reaction stirred at room temperature for 24 hours. H 2 0로 냉각시킨 후 염화암모늄과 에틸 아세테이트로 유기층을 추출한 뒤 염수로 씻는다. After cooling to H 2 0 and the organic layer back extracted with aqueous ammonium chloride and ethyl acetate and wash with brine. 무수 황산마그네슘(MgSO 4 ) 으로 남은 수분을 제거하고 회전식증발시킨 뒤 화합물을 THF (100ml)에 녹여 SnCl 2 ·2H 2 O (15g, 66.5mmol, in 50ml 50% acetic acid)를 첨가한다. And anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4) to remove the remaining water and added SnCl 2 · 2H 2 O (15g , 66.5mmol, in 50ml 50% acetic acid) was dissolved the compound after rotary evaporation in THF (100ml). 화합물을 상온에서 12시간 동안 교반한 후 다시 에틸 아세테이트와 염수로 유기층을 추출한 후 무수 황산마그네슘(MgSO 4 ) 으로 남은 수분을 제거한다. After stirring for 12 hours at room temperature, the compound was extracted and the organic layer again with ethyl acetate and brine to remove remaining dried over anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4). 회전식증발시킨 뒤 헥산으로 컬럼한 후, 마지막으로 석유에테르(petroleum ether)에 재결정하여 고체를 얻는다. After the column with hexane after which rotary evaporation, and finally the solid obtained was recrystallized in petroleum ether (petroleum ether). (45% yield) (45% yield)

1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3 ) δ 1.25 (m, 42H), 8.07 (d, 2H), 8.09 (d, 2H), 8.06 (d, 2H), 8.40 (d, 2H) 1 H-NMR (400MHZ, CDCl 3) δ 1.25 (m, 42H), 8.07 (d, 2H), 8.09 (d, 2H), 8.06 (d, 2H), 8.40 (d, 2H)

[실시예 6] 유기 박막 트랜지스터의 제조 Example 6 Preparation of an organic thin film transistor

실시예 1에서 제조한 유기 반도체 물질(D2OBTP)을 사용하여 도 9에 도시한 바와 같이 유기 박막 트랜지스터(OTFT)를 제조하였다. Was prepared an organic thin film transistor (OTFT), as shown in Figure 9, using an organic semiconductor material (D2OBTP) prepared in Example 1. 게이트 전극과 절연체의 재료를 다르게 3가지 종류의 상-접촉/하-게이트(top-contact/bottom-gate) OTFT(organic thin film transistor) 소자를 제작하였다. Alternatively the material of the gate electrode and the insulator of the three types were produced gate (top-contact / bottom-gate) (organic thin film transistor) OTFT device-contact / bottom. a) 소자는 절연체로서 SiO 2 이 코팅된 n-Si wafer를 게이트 전극으로 사용하였다. a) the device was used as the SiO 2 coating is as an insulator n-Si wafer as the gate electrode. 활성층은 유기 반도체 물질(D2OBTP)을 고진공 상태에서 0.5 Å/s의 속도로 증착하였고 증착하는 동안 기판의 온도는 70℃로 하였으며 제조된 활성층의 두께는 100 nm이다. The active layer has a thickness of the resulting active layer of the substrate temperature during deposition was deposited at a rate of 0.5 Å / s for the organic semiconducting material (D2OBTP) in a high vacuum state was in 70 ℃ is 100 nm. 그 위에 소스-드레인 전극으로 Au를 1Å/s의 속도로 80 nm 진공 증착하였다. On top of the source-drain electrodes were deposited by the Au vacuum 80 nm at a rate of 1Å / s. b)와 c)는 게이트 전극으로 쓰인 ITO가 코팅된 유리 위에 절연체로서 각각 PVP [poly(vinylphenol)]과 PVA [poly(vinylalcohol)]을 사용하여 소자를 제작하였다. b) and c), the element was produced by using the PVP [poly (vinylphenol)] and PVA [poly (vinylalcohol)], each as an insulator on top of the ITO glass written to the gate electrode coating. 활성층과 소스-드레인 전극의 진공 증착은 N 2 분위기에서 쉐도우 마스크(shadow mask)에 의해 이루어 졌으며, 채널의 길이는 40 , 폭은 1000 이다. The active layer and the source-drain electrode of the vacuum evaporator is been made by the shadow mask (shadow mask) in N 2 atmosphere, the length of the channel 40, the width is 1,000.

D2OBTP를 사용하여 제조된 p 채널 FET에 있어서, 캐리어는 정공이며 소스-드레인 전압은 음의 값(n 채널의 경우 캐리어는 전자로 양의 값을 가짐)이 된다. In the p-channel FET produced using D2OBTP, the carrier is a hole, and the source-drain voltage is a negative value (for the n-channel carrier has a positive value in e). 따라서 정공이 소스로부터 드레인으로 흐르며 I D 는 음의 값이 된다. Therefore, the hole flows to the drain from the source I D is a negative value. 제작한 트랜지스터 소자는 정공 이동도 0.7 cm 2 /Vs, 점멸비 10 8 로 측정되어 같은 조건에서 펜타센을 사용하여 제작한 소자와 비슷한 이동도를 보였으며 점멸비는 월등히 높고 좋은 특성을 나타내었다. A transistor element formed is measured with a hole mobility of 0.7 cm 2 / Vs, off ratio 10 8 showed a similar mobility as the device manufactured by using pentacene in the same condition off ratio showed a significantly high and good characteristics. 이는 분자구조 설계 시 높은 전하 이동도물질로 잘 알려진 티오펜 유도체가 접합 방향족고리인 파이렌의 양 옆에 연결됨으로써 좀 더 평면적(planar) 구조를 가지며 이로부터 π-π 스태킹(stacking)의 확장과 분자 간 전도가 좀 더 쉽게 일어난 결과로 보여진다. This extension of the more flat (planar) has a structure from which the π-π stacking (stacking) being connected on either side of the pyrene is known thiophene derivatives in Fig material high charge mobility when designing molecular structure bonded aromatic ring and It is seen as a result of conduction between molecules more easily happened.

[실시예 7] 유기태양전지 소자의 제조 [Example 7] Production of Organic Solar Cell Device

새로운 전자주개 고분자를 사용하여 만든 유기 태양전지 소자의 광전기력 특성을 알아보고자 도 11에 도시한 바와 같이 [ITO/PEDOT:PSS/Polymer(P3H5PBT)+PCBM(C 60 To evaluate the photoelectric energy characteristics of the organic solar cell device made with the new electron donor polymer as shown in Fig. 11 [ITO / PEDOT: PSS / Polymer (P3H5PBT) + PCBM (C 60 또는 or C 70 )/LiF/Al] 구조의 태양전지 소자를 제작하였다. C 70) / LiF / Al] was produced in the solar cell element of a structure.

먼저 깨끗하게 세척한 ITO(Indium tin oxide) 글라스 위에 UV-O 3 를 처리한 후, PEDOT:PSS 층을 약 54 nm 두께로 스핀 코팅하였다. A first clean washing process the UV-O 3 ITO on (Indium tin oxide) glass after, PEDOT: PSS was spin coated a layer of about 54 nm thickness. Polymer(P3H5PBT)와 PCBM(C 70 ) (or PCBM(C 60 ))를 클로로벤젠에 1:3(중량비)으로 첨가한 뒤 두 물질의 충분한 혼합을 위하여 50℃로 20시간 동안 교반하여 혼합액을 제조하였다. Polymer (P3H5PBT) and PCBM (C 70) (or PCBM (C 60)) for 1 to chlorobenzene: preparing a mixed solution is stirred for 20 hours at 50 ℃ for sufficient mixing of the two materials after the addition of 3 (by weight) It was. 장갑 상자(Glove box, Ar gas) 안에서 PEDOT:PSS를 코팅한 유리 기판을 140℃로 10분간 베이킹(baking)하여 약 100 nm의 EBL 층을 형성하였다. Glove box (Glove box, Ar gas) in the PEDOT: 10 minutes to a glass substrate coated with a PSS 140 ℃ baking (baking) to form a EBL layer of about 100 nm. 상기 혼합액을 상기 EBL층 상에 스핀 코팅하고 다시 120℃로 10분간의 열처리 하여 약 100nm의 활성층을 형성한 후, LiF (0.6nm)/Al (144nm)로 고온 증착하였다. After the spin-coated on the EBL layer and heat-treated for 10 minutes with 120 ℃ again form the active layer of about 100nm of the mixed solution, and high temperature deposition as LiF (0.6nm) / Al (144nm).

태양전지 소자는 받개 물질(acceptor)의 흡수(absorbtion)에 따른 광전 효율 특성 영향도 알아보기 위하여 활성층에 Polymer(P3H5PBT)+PCBM(C 70 )과 Polymer(P3H5PBT)+PCBM(C 60 )의 소자를 제작하여 광기전력 특성을 알아보았다. Solar cell element is the element of the photoelectric efficiency characteristics Impact Polymer (P3H5PBT) + PCBM (C 70) and Polymer (P3H5PBT) + PCBM (C 60) in the active layer to evaluate according to the absorption (absorbtion) of acceptor substance (acceptor) produced by the photovoltaic characteristics were examined.

제작된 소자의 광전기력 특성은 조사하기 위하여 솔라시뮬레이터(Solar simulator)와 복사출력계(radiant power meter)를 사용하여 AM 1.5 조건의 100 mW 태양광을 생성하였고, 1kW solar simulator (Newport 91192)을 사용하여 유기 태양전지 소자의 전류밀도-전압(current density-voltage) 특성을 측정하였고 그 결과를 도 12에 도시하였다. Photoelectric energy characteristics of the fabricated device is using the solar simulator using (Solar simulator) and the copy output system (radiant power meter) was generated for 100 mW sunlight of AM 1.5 conditions, 1kW solar simulator (Newport 91192) In order to investigate the current density of the organic solar cell device - was measured voltage (current density-voltage) characteristic is shown the result in Fig.

두 개의 소자 모두 단락 전류에 값에 비하여 높은 개방 전압 값을 보였고, 낮은 FF 값에 비하여 최대 에너지 변환효율은 비교적 높게 나왔음을 알 수 있다. Two elements all showed a high open-circuit voltage value compared to the value in the short-circuit current, the maximum energy conversion efficiency than the lower FF value can be seen nawateum relatively high. 그리고 도 13에 도시한 바와 같이 P3H5PBT+PCBM(C 60 ) 소자와 P3H5PBT+ PCBM(C 70 ) 소자의 최대 에너지 변환효율 값이 두 배 이상의 차이를 보이고 있는데, 이는 도 14에 도시한 바와 같이 받개 물질(acceptor)인 PCBM(C 70 )이 PCBM(C 60 )에 비하여 넓은 가시광 흡수 영역을 가져 혼합된 활성층의 전체 광흡수 영역의 증가되는 것에 의한 것으로 사료된다. And P3H5PBT + PCBM (C 60) element and P3H5PBT + PCBM (C 70), as shown in Figure 13. There is a maximum energy conversion efficiency of the element showing a difference of at least twice, which acceptor material as shown in Figure 14 ( acceptor) of PCBM (C 70) this is thought to be due to that increase of the total area of the light absorption take a wide visible light absorption than the active region of mixed PCBM (C 60).

도 1은 유기박막트랜지스터(OTFT)의 구조를 나타낸 것으로 상 접촉(a)식 및 하 접촉(b)식 구조를 도시한 것이다. Figure 1 shows a the contact (a) expression and to contact (b) type structure to show the structure of an organic thin film transistor (OTFT).

도 2는 유기 태양전지의 BL(bi-layer) 모드(a) 및 BHT(Bulk-heterojunction) 모드(b)를 비교하여 나타낸 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing in comparison the BL (bi-layer) modes (a) and BHT (Bulk-heterojunction) mode (b) of the organic solar cell.

도 3은 실시예 1에서 제조한 화합물(D2OBTP)의 TGA(Thermogravimetric Analysis) 분석 결과이다. Figure 3 is a TGA (Thermogravimetric Analysis) analysis of the compound (D2OBTP) prepared in Example 1.

도 4는 실시예 1에서 제조한 화합물(D2OBTP)의 DSC 분석결과이다. Figure 4 is a DSC analysis of the compound (D2OBTP) prepared in Example 1.

도 5는 실시예 1에서 제조한 화합물(D2OBTP)의 편광 현미경 사진(Cross-polarized optical micrographes, x 250)이다. 5 is a polarizing microphotograph (Cross-polarized optical micrographes, x 250) of the compound (D2OBTP) prepared in Example 1.

도 6은 실시예 1에서 제조한 화합물(D2OBTP)의 UV 스펙트럼 및 PL 스펙트럼이다. 6 is a UV spectrum and a PL spectrum of the compound (D2OBTP) prepared in Example 1.

도 7은 실시예 2에서 제조한 고분자 반도체 물질(P3H5PBT)의 TGA(a) 및 DSC(b)결과이다. Figure 7 is a TGA (a) and DSC (b) results in a polymer semiconductor material (P3H5PBT) prepared in Example 2.

도 8은 실시예 2에서 제조한 고분자 반도체 물질(P3H5PBT)의 UV 및 PL 스펙트럼이다. 8 is a UV and PL spectra of the polymer semiconductor materials (P3H5PBT) prepared in Example 2.

도 9는 실시예 3에서 제조한 유기 박막트랜지스터(OTFTs)의 전류-전압(I D -V D ) 특성에 대한 1차 측정 결과이다. 9 is a current of the organic thin film transistors (OTFTs) prepared in Example 3-a first measurement result of the voltage (I D -V D) characteristic.

도 10은 실시예 3에서 제조한 유기박막트랜지스터 중 SiO 2 유전체를 사용한 경우의 유기박막트랜지스터의 이동도(Mobility)특성에 대한 2차 측정 결과이다. 10 is a second measurement result of the mobility (Mobility) characteristic of an organic thin film transistor in the case of using a SiO 2 dielectric in the organic thin film transistor prepared in Example 3.

도 11은 실시예 2에서 제조한 고분자 반도체 물질(P3H5PBT)을 BHT(Bulk-heterojunction) 태양전지의 모식도이다. 11 is a schematic diagram of a polymer semiconductor material (P3H5PBT) the BHT (Bulk-heterojunction) solar cell produced in Example 2.

도 12는 실시예 4에서 제조한 유기 태양전지의 JV 특성 곡선이다. Figure 12 is a JV curve of the organic solar cell prepared in Example 4.

도 13은 실시예 4에서 제조한 유기 태양전지의 IPCE(Incident Photon to Current Efficiency)를 나타낸 것이다. Figure 13 shows an organic (Incident Photon to Current Efficiency) IPCE of the solar cell prepared in Example 4.

도 14는 PCBM(C 60 ) 박막 및 PCBM(C 70 ) 박막의 UV-vis 흡광 스펙트럼이다. 14 is PCBM (C 60) thin film and PCBM (C 70) is a UV-vis absorption spectra of a thin film.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1 또는 화학식 3으로 표시되는 구조를 가지는 유기 반도체 화합물. The organic semiconductor compound that has a structure represented by the formula (I) or formula (3).
    [화학식 1] Formula 1
    Figure 112010084713042-pat00014
    [상기 화학식 1에서 R 1 및 R 2 는 독립적으로 수소이거나 C 1 ~C 20 의 선형 또는 분지형의 알킬기이고, n은 1 내지 2,000의 정수이다.] [In Formula 1, R 1 and R 2 are independently hydrogen or a linear or branched alkyl group of C 1 ~ C 20, n is an integer from 1 to 2,000;
    [화학식 3] [Formula 3]
    Figure 112010084713042-pat00035
    [상기 화학식 3에서 R 3 는 C 1 ~C 20 의 선형 또는 분지형의 알킬기이다.] [In the general formula 3 R 3 is an alkyl group of a linear or branched C 1 ~ C 20.]
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 유기 반도체 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 유기 반도체 화합물. The organic semiconductor compound is an organic semiconductor compound that has a structure of formula (2).
    [화학식 2] [Formula 2]
    Figure 112010084713042-pat00015
    [상기 화학식 2에서 R 1 및 R 2 는 독립적으로 수소이거나 C 1 ~C 20 의 선형 또는 분지형의 알킬기이고, n은 1 내지 2,000의 정수이다.] [In the general formula 2 R 1 and R 2 are independently hydrogen or a linear or branched alkyl group of C 1 ~ C 20, n is an integer from 1 to 2,000;
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  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 의한 유기 반도체 화합물을 포함하는 유기 전자 소자. The organic electronic device including an organic semiconductor compound according to any one of the preceding claims.
  5. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 유기 전자 소자는 상기 유기 반도체 화합물을 활성층에 함유하는 유기 박막 트랜지스터인, 유기 전자 소자. The organic electronic device is an organic electronic device containing the organic thin film transistor wherein the organic semiconductor compound in the active layer.
  6. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 유기 전자 소자는 상기 유기 반도체 화합물을 전자 주개 물질로서 활성층에 함유하는 유기 태양전지인, 유기 전자 소자. The organic electronic device is an organic solar cell, an organic electronic device comprising the active layer of the organic semiconductor compound as an electron donor material.
  7. 제 6 항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 유기 태양전지의 활성층은 하기 전자 받개 물질로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는, 유기 전자 소자. The organic electronic device, the active layer of the organic solar cell containing more than one type of compound selected from electron acceptor material.
    Figure 112010084713042-pat00036
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