KR20100040783A - 퀴녹살린과 티에노[3,2-ｂ]티오펜을 이용한 유기박막트랜지스터용 전하 전이 타입 공액고분자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퀴녹살린과 티에노[3,2-b]티오펜을 이용한 유기박막트랜지스터(organic thin-film transistor, OTFT)용 전하 전이 타입 공액고분자(conjugated polymer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린(2,3-Bis(4-hexylphenyl)-5,8-dibromoquinoxaline)과 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜(2,5-Bis(Tri-n-methylstannyl)-thieno[3,2-b]thiophene)의 Stille 커플링 반응을 통해 제조한 공액고분자(conjugated polymer)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공액고분자는 열에 매우 안정하며, HOMO와 LUMO값은 각각 -5.1eV 및 -3.3eV, 밴드 갭 에너지(band gap energy)는 1.8eV로 유기태양전지용 고분자로 유용하게 이용될 수 있다.
Figure P1020080099897
퀴녹살린, 티오펜, 공액고분자(Conjugated polymer), 유기태양전지용 고분자, Stille 커플링 반응

Description

퀴녹살린과 티에노[3,2-ｂ]티오펜을 이용한 유기박막트랜지스터용 전하 전이 타입 공액고분자{Conjugated polymer for organic thin-film transistor comprising of Quinoxaline and Thieno[3,2-b]thiophene}
본 발명은 퀴녹살린과 티에노[3,2-b]티오펜을 이용한 유기박막트랜지스터(organic thin-film transistor, OTFT)용 전하 전이 타입 공액고분자(conjugated polymer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린(2,3-Bis(4-hexylphenyl)-5,8-dibromoquinoxaline)과 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜(2,5-Bis(Tri-n-methylstannyl)-thieno[3,2-b]thiophene)의 Stille 커플링 반응을 통해 제조한 공액고분자에 관한 것이다.
유기반도체는 전통적인 무기반도체와 마찬가지로 주된 수송체가 전공(hole)인 p-타입(p-type)과 주된 수송체가 전자인 n-타입(n-type)으로 나눌 수 있다. p-타입 유기반도체는 이온화 경향이 높아서 정공의 이동도가 우수하며, n-타입 유기반도체를 전자친화도(electron affinity)가 3eV 이상으로 매우 높아 전자의 운송 특성은 우수하나 산소와 수분에 의해 쉽게 산화되고, 화원되어 대기 중에서 분안정한 단점이 있다.
최근에는 p-타입과 n-타입 유기 반도체 재료 자체의 단점을 보완하기 위하여 고분자 내의 반복단위 구조를 조절하여 성능 및 대기 안정성을 증가시키거나 전자주게-전자받게(donnor-acceptor) 구조를 갖는 charge-transperred (CT) type 고분자에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
p-타입과 n-타입 물질이 혼성중합체(copolymer)를 형성할 경우 에너지 전이(energy transfer)에 의해 HOMO와 LUMO level이 전체적으로 낮아져 쉽게 산화되는 p-타입 물질의 단점을 크게 감소시킬 수 있으며, 이들의 상호작용에 의해 이극성 유기박막 트랜지스터(ambipolar organic thin film transistors)나 우수한 특성의 유기태양전지용 low band gap polymer의 구현이 가능할 것으로 기대된다.
티오펜(thiophene)의 우수한 반도체적 특성을 유지하면서 산화 안정성을 높이기 위한 연구의 일환으로 티에노[3,2-b]티오펜(thieno[3,2-b]thiophene)에 대한 연구가 고분자와 저분자 물질에서 활발히 진행되고 있다. 티에노[3,2-b]티오펜은 우수한 정공 이동도를 보이는 티오펜 계열의 분자로, 바이티오펜(bithiophene)에 비해 결합 길이(conjugated length)가 짧아 산화 안정성을 더 높일 수 있으며, planarity가 우수하여 좋은 전하이동 특성을 보인다.
반면, 퀴녹살린(quinoxaline)은 대표적인 n-타입 물질로 대기 안정성이 우수하고, 전자이동도가 뛰어나 OLED의 발광재료나 전자 주입 및 운송재료로 널리 연구되어 왔으며, 이를 이용한 CT-타입 고분자에서 반도체 특성이 확인됨에 따라 그 응용 범위가 확대되고 있다.
이에 본 발명자들은 대표적인 n-타입 물질인 퀴녹살린 유도체와 정공의 전달 능력이 우수한 티오펜 계열의 p-타입 물질을 Stille 커플링 반응(Stille coupling reaction)을 이용하여 CT-타입의 고분자를 합성하고, 본 발명을 완성하였다.
결국, 본 발명은 퀴녹살린 유도체와 티오펜을 이용한 유기박막트랜지스터(OTFT)용 전하 전이-타입(charge transfer-type) 공액고분자(Conjugated polymer)를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 퀴녹살린 유도체와 티오펜의 Stille 커플링 반응(Stille coupling reaction)을 이용하여 제조한 공액고분자(Conjugated polymer)를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체는 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린(2,3-Bis(4-hexylphenyl)-5,8-dibromoquinoxaline)인 것을 특징으로 하며, 상기 티오펜은 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜(2,5-Bis(Tri-n-methylstannyl)-thieno[3,2-b]thiophene)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 퀴녹살린 유도체와 티오펜의 Stille 커플링 반응(Stille coupling reaction)을 이용하여 제조한 유기박막트랜지스터(OTFT)용 공액고분자(Conjugated polymer)를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 공액고분자는 열에 매우 안정하며, HOMO와 LUMO값은 각각 -5.1eV 및 -3.3eV, 밴드 갭 에너지(band gap energy)는 1.8eV로 유기태양전지용 고분자로 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 퀴녹살린 유도체와 티오펜의 Stille 커플링 반응(Stille coupling reaction)을 이용하여 제조한 하기 화학식 1로 표시되는 공액고분자(Conjugated polymer)를 제공한다.
Figure 112008070930247-PAT00001
구체적으로, 본 발명은 퀴녹살린 유도체로서 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린(2,3-Bis(4-hexylphenyl)-5,8-dibromoquinoxaline)를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린은 하기의 반응식 1의 과정으로 제조될 수 있다.
Figure 112008070930247-PAT00002
또한, 본 발명은 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜(2,5-Bis(Tri-n-methylstannyl)-thieno[3,2-b]thiophene)을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜은 하기의 반응식 2의 과정을 통해 제조된다.
Figure 112008070930247-PAT00003
또한, 본 발명은 상기 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린과상기 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜의 Stille 커플링 반응을 이용하여 제조한 폴리(2,3-비스(4-헥실록시페닐)퀴녹살린-5,8-다이일-알트-티에노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일(Poly92,3-bis(4-hexylophenyl)quinoxaline-5,8-diyl-alt-thieno[3,2-b]thiophene-2,5-diyl)을 제공한다.
본 발명의 폴리(2,3-비스(4-헥실록시페닐)퀴녹살린-5,8-다이일-알트-티에노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일은 하기의 반응식 3의 과정을 통해 제조된다.
Figure 112008070930247-PAT00004
상기 폴리(2,3-비스(4-헥실록시페닐)퀴녹살린-5,8-다이일-알트-티에노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일의 Mn 31646 및 PDI 1.43인 것이 특징이며, 유기용매, 예를 들면 CHCl3, THF, Acetonitrile, DMF, NMP, Toluene에 용해도가 매우 우수하다.
도 1은 본 발명에 따른 공액고분자의 1H-NMR 스펙트럼 결과이다.

Claims (3)

  1. 퀴녹살린 유도체와 티오펜의 Stille 커플링 반응(Stille coupling reaction)을 이용하여 제조한 하기 화학식 1로 표시되는 공액고분자(conjugated polymer).
    [화학식 1]
    Figure 112008070930247-PAT00005
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 퀴녹살린 유도체는 2,3-비스(4-헥실록시페닐)-5,8-디브로모퀴녹살린(2,3-Bis(4-hexylphenyl)-5,8-dibromoquinoxaline)인 것을 특징으로 하는 공액고분자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 티오펜은 2,5-비스(트리-n-메틸스태닐)-티에노[3,2-b]티오펜(2,5-Bis(Tri-n-methylstannyl)-thieno[3,2-b]thiophene)인 것을 특징으로 하는 공액고분자.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102858841A (zh) * 2010-05-24 2013-01-02 海洋王照明科技股份有限公司 含稠环噻吩单元喹喔啉共轭聚合物及其制备方法和应用
CN103724283A (zh) * 2013-12-17 2014-04-16 华南理工大学 2,7-烷基取代菲并[9,10-b]吡嗪衍生物单体及其制备方法与聚合物
KR101969523B1 (ko) 2017-11-15 2019-04-16 한국과학기술연구원 유기태양전지용 공액 고분자 및 이를 포함하는 유기태양전지
KR20190062199A (ko) 2017-11-27 2019-06-05 한양대학교 에리카산학협력단 다중적층 에멀젼박막 및 이의 제조방법
KR20190077930A (ko) 2017-12-26 2019-07-04 한양대학교 에리카산학협력단 단분산성 액정 캡슐, 이의 제조방법, 이를 포함하는 온도센서
KR20210056472A (ko) 2019-11-08 2021-05-20 한양대학교 에리카산학협력단 산화된 셀룰로오스 기반 다중 적층 나노 에멀젼 박막 및 이의 용도

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10806704B2 (en) 2017-11-27 2020-10-20 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Erica Campus Multilayered emulsion film and method for preparing the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101007787B1 (ko) * 2003-12-08 2011-01-14 삼성전자주식회사 퀴녹살린환을 주쇄에 포함하는 유기박막 트랜지스터용유기반도체 고분자
WO2005111045A1 (en) * 2004-05-18 2005-11-24 Merck Patent Gmbh MONO-, OLIGO- AND POLYTHIENO[3,2-b]THIOPHENES
KR101206659B1 (ko) * 2006-09-21 2012-11-30 삼성전자주식회사 올리고머 화합물을 포함하는 유기반도체 조성물, 이를포함하는 유기 반도체층 형성용 조성물, 이를 이용한유기반도체 박막 및 유기 전자소자
KR101314931B1 (ko) * 2006-10-30 2013-10-04 삼성전자주식회사 유기 고분자 반도체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 양극성 유기 박막 트랜지스터

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102858841A (zh) * 2010-05-24 2013-01-02 海洋王照明科技股份有限公司 含稠环噻吩单元喹喔啉共轭聚合物及其制备方法和应用
CN103724283A (zh) * 2013-12-17 2014-04-16 华南理工大学 2,7-烷基取代菲并[9,10-b]吡嗪衍生物单体及其制备方法与聚合物
KR101969523B1 (ko) 2017-11-15 2019-04-16 한국과학기술연구원 유기태양전지용 공액 고분자 및 이를 포함하는 유기태양전지
KR20190062199A (ko) 2017-11-27 2019-06-05 한양대학교 에리카산학협력단 다중적층 에멀젼박막 및 이의 제조방법
KR20190077930A (ko) 2017-12-26 2019-07-04 한양대학교 에리카산학협력단 단분산성 액정 캡슐, 이의 제조방법, 이를 포함하는 온도센서
KR20210056472A (ko) 2019-11-08 2021-05-20 한양대학교 에리카산학협력단 산화된 셀룰로오스 기반 다중 적층 나노 에멀젼 박막 및 이의 용도

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