PL212348B1 - Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym - Google Patents

Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym

Info

Publication number
PL212348B1
PL212348B1 PL390648A PL39064810A PL212348B1 PL 212348 B1 PL212348 B1 PL 212348B1 PL 390648 A PL390648 A PL 390648A PL 39064810 A PL39064810 A PL 39064810A PL 212348 B1 PL212348 B1 PL 212348B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
formula
diyl
alt
benzothiadiazole
nonylphenoxazine
Prior art date
Application number
PL390648A
Other languages
English (en)
Other versions
PL390648A1 (pl
Inventor
Jadwiga Soloducho
Anna Nowakowska-Oleksy
Joanna Cabaj
Original Assignee
Politechnika Wroclawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Wroclawska filed Critical Politechnika Wroclawska
Priority to PL390648A priority Critical patent/PL212348B1/pl
Publication of PL390648A1 publication Critical patent/PL390648A1/pl
Publication of PL212348B1 publication Critical patent/PL212348B1/pl

Links

Landscapes

  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania, oraz jego zastosowanie w materiale półprzewodnikowym, przeznaczonym do budowy urządzeń optoelektronicznych oraz tranzystorów z efektem polowym.
Znany jest z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US2008001127 kompozyt otrzymany ze związków galenowych i arsenowych, który ma właściwości elektroprzewodzące i jest czuły na zmiany temperatury. W opisie patentowym KR20090117730, ujawniony jest półprzewodnikowy materiał wytworzony z aromatycznych pochodnych karbodiimidów do zastosowań w tranzystorach z efektem polowym. W układach tranzystorowych ujawnionych w brytyjskim opisie nr GB2441355 stosowane są również cienkie filmy wytworzone z materiałów organicznych, których główną rolą jest tworzenie kanałów transportujących elektrony lub dziury elektronowe.
Znane jest również zastosowanie chemoczułych cienkich filmów do budowy wysokiej klasy urządzeń tranzystorowych. Między innymi w międzynarodowym opisie nr WO2008001123 wskazano półprzewodnikowe organiczne filmy wytworzone z kompozytu materiału organicznego i nieorganicznego, które są termostabilnymi materiałami wykorzystywanymi do wytwarzania tranzystorów z efektem polowym.
Z międzynarodowej publikacji WO2007110531 znany jest organiczny materiał emitujący światło-keratynowe w postaci włókna modyfikowanego związkami tiolowymi, który znalazł zastosowanie w urządzeniach świecących. Organiczne, cienkie filmy stanowią również często półprzewodnikowy materiał do konstruowania diod emitujących światło. Znane są z europejskiego opisu patentowego nr EP1817806 warstwy wytworzone z pochodnych fenoksazyny, N- i S-tlenków fenoksazyny, które wykorzystywane są jako organiczne układy emitujące światło w budowie diod typu LED. Są to specjalne substancje emitujące światło, tworzące organiczne filmy.
Oligomery zbudowane z fluorenowych jednostek są często wykorzystywane jako półprzewodnikowe cienkie filmy organiczne do zastosowań w budowie sprzętu telewizyjnego, urządzeń elektronicznych o właściwościach emitujących światło i w urządzeniach tranzystorowych. Znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US20040940566, kopolimer otrzymany z 9,9-dialkilofluorenu i pochodnych pirydyny znalazł zastosowanie w produkcji cienkich filmów emitujących światło, podobnie jak maleinowe czy fumarynowe pochodne tego układu znane z opisu patentowego nr GB 2456298.
Z amerykańskiego opisu nr US2006217527, znane są organometaliczne kompleksy z przeniesieniem ładunku zbudowane z irydu, platyny, osmu itp. I pochodnych pirydyny, pirymidyny, oksadiazolu i tiadiazolu, które tworzą stabilne filmy Langmuira-Blodgett wykorzystywane w produkcji elektronicznych urządzeń tranzystorowych i emitujących światło.
Istotę wynalazku stanowi poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1, w którym n równe jest 1, a m oznacza 14.
Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] zawiera symetryczne wielopierścieniowe przewodzące układy typu donor-akceptor, które nadają mu właściwości elektroaktywne oraz optyczne.
Sposób wytwarzania poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1, w którym n równe jest 1, a m oznacza 14, według wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie 2,1,3-benzotiadiazol o wzorze 2, poddaje się reakcji bromowania, przy użyciu bromu cząsteczkowego w roztworze kwasu bromowodorowego. Następnie N-nonylodibromofenoksazynę poddaje się reakcji z estrem kwasu boronowego w roztworze tetrahydrofuranu w temperaturze od -78°C do 22°C. W kolejnym etapie, otrzymaną 3,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-N-nonylofenoksazynę o wzorze 4 poddaje się reakcji kondensacji Suzuki z dibromobenzotiadiazolem o wzorze 3. Przy czym reakcję kondensacji Suzuki prowadzi się w toluenie, wobec katalizatora palladowego w temperaturze od 85°C do 90°C w atmosferze azotu, a otrzymany poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1 oczyszcza się na kolumnie chromatograficznej.
Korzystnie do oczyszczania poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] na kolumnie chromatograficznej stosuje jako eluent heksan, a następnie mieszaninę heksanu i octanu etylu w proporcji 1:1.
Istotę wynalazku stanowi również zastosowanie poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazolu)] o wzorze 1, do wytworzeniu materiału półprzewodnikowego typu p zawierającego warstwę aktywną w postaci co najmniej trójwarstwowego filmu Langmuira-Blodgett, otrzymanego z poli[( N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1, nałożonego na pokryte
PL 212 348 B1 ditlenkiem krzemu podłoże krzemowe, wyposażone w fotolitograficznie naniesiony układ ośmiu złotych zagrzebanych elektrod, których szerokość jest równa odległości pomiędzy nimi.
Materiał półprzewodnikowy według wynalazku stanowi film typu Langmuira-Blodgett zbudowany z co najmniej 3 warstw i zachowujący się jak półprzewodnik typu p. Charakterystyka prądowonapięciowa materiału półprzewodnikowego wskazuje na przewodnictwo diodowe, przy czym aktywacja warstwy obserwowana jest w zakresie napięć od 0 - 6 V.
Warstwa Langmuira-Blodgett wytworzona z użyciem nowego związku i powtarzalność otrzymanych wyników oraz różne odpowiedzi-emisja światła niebieskiego materiału półprzewodnikowego na wzbudzanie różnymi długościami fal świetlnych, kwalifikują ten materiał do wykorzystania w budowie półprzewodnikowych urządzeń tranzystorowych, światłoczułych czujników tranzystorowych z efektem polowym oraz urządzeń światłoczułych.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach realizacji, na schemacie reakcji oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój przez układ elektrod (E) pokryty materiałem półprzewodnikowym (F), fig. 2 - charakterystykę prądowo-napięciową materiału półprzewodnikowego utworzonego z 20 warstw Langmuira-Blodgett, a fig. 3 - właściwości luminescencyjne materiału.
P r z y k ł a d 1
Sposób otrzymywania poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazolu)] o wzorze 1 realizuje się w trzech etapach. W pierwszym etapie 2,1,3-benzotiadiazol o wzorze 2 poddaje się reakcji bromowania za pomocą bromu cząsteczkowego, w tym celu 5,00 g (36,72 mmola) 2,1,3-benzotiadiazolu rozpuszcza się w 125 ml 48% roztworu kwasu bromowodorowego, następnie kroplami dodaje się 17,47 g (109,19 mmola) bromu cząsteczkowego. Reakcję prowadzi się w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika przez 6 godzin. W wyniku reakcji otrzymuje się 9,71 g (33,03 mmola) pomarańczowych kryształów 4,7-dibromobenzotiadiazolu przedstawionego wzorem 3 o temperaturze topnienia 190°C, przy wydajności 90%.
W następnym etapie procesu, 3,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-N-nonylofenoksazynę o wzorze 4 syntetyzuje się z 1,00 g (2,14 mmola) N-nonylodibromofenoksazyny oraz 1,07 g (5,25 mmola) estru kwasu boronowego w obecności 0,44 ml (4,71 mmola) butylolitu, stosowanego w postaci 2,5 M roztworu w heksanie. Reakcję prowadzi się w roztworze bezwodnego tetrahydrofuranu (THF), w inertnej atmosferze azotu, w temperaturze -78 - 22°C przez 24 godziny. W wyniku reakcji otrzymuje się 0,79 g (1,37 mmola) żółtawych kryształów 3,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-N-nonylofenoksazyny (wzór 4) o temperaturze topnienia 88°C, z wydajnością 64%.
W kolejnym etapie, 0,10 g (0,35 mmol) 4,7-dibromobenzotiadiazolu o wzorze 3 poddaje się reakcji z 0,20 g (0,35 mmol) 3,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-N-nonylofenoksazyny o wzorze 4, w obecności 0,01 g (4,80 ąmol) Pd(PPh3)4 jako katalizatora oraz 0,57 g (0,04 mmol) węglanu potasu. Reakcję prowadzi się w mieszaninie 0,21 ml wody destylowanej i 15 ml toluenu, w atmosferze azotu, w temperaturze 90°C przez 24 godziny. W celu wydzielenia poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1, mieszaninę reakcyjną poddaje się ekstrakcji chloroformem, fazę organiczną suszy bezwodnym siarczanem magnezu, a nadmiar rozpuszczalnika oddestylowuje się. Surowy produkt oczyszcza się na kolumnie chromatograficznej stosując jako eluent heksan, a następnie mieszaninę heksanu i octanu etylu w proporcji 1:1. Otrzymany z wydajnością 45% ciemnobrązowy krystaliczny produkt o temperaturze topnienia 130°C, rozpuszcza się w chloroformie, octanie etylu, dichlorometanie.
Dane spektralne: 1H NMR (CDCI3) δ: 7,87 (d, 2H, J = 7,68 Hz, arom. H), 7,73 (s, 2H, arom. H), 6,85 - 6,83 (m, 2H, arom. H), 6,34 (d, 2H, J = 8,57 Hz, arom. H), 3,45 - 3,40 (m, 2H, CH2), 1,56 - 1,25 (m, 14H, CH2), 0,88 (t, 3H, J = 6,71 Hz, CH3).
13C NMR (CDCI3) δ: 132,28, 128,00, 126,67, 126,29, 124,99, 118,53, 115,83, 112,44, 111,38, 44,16, 31,80, 29,52, 29,35, 29,20, 26,85, 24,83, 22,62, 14,07.
P r z y k ł a d 2
Zastosowanie poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)], o wzorze 1, polega na wytworzeniu materiału półprzewodnikowego, zawierającego 20 stabilnych monowarstw.
Materiał półprzewodnikowy w postaci filmu Langmuira-Blodgett (F), pokrywa osiem złotych elektrod E o szerokości 0,1 mm w rozstępie 0,1 mm, osadzonych na podłożu krzemowym P, zagrzebanych w pokrywającej podłoże krzemowe P warstwie ditlenku krzemu. Elektrody E pokryte są stabilnym i trwałym dwudziestowarstwowym filmem Langmuira-Blodgett F wytworzonym z poli[(N-nonylofe4
PL 212 348 B1 noksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1, a różnica potencjału między nimi wynosi 0,5 V. Zwarta architektura wytworzonego filmu odpowiedzialna jest za właściwości półprzewodzące.
W trakcie prowadzonych badań natężenie prądu płynącego przez tak zbudowany układ półprzewodnikowy wynosi od 0 A do 1,9·10-4 A w temperaturze pokojowej, dla U = 0 - 6 V. Charakterystyka prądowo-napięciowa została uwidoczniona na fig. 2 i wskazuje na przewodnictwo diodowe, przy czym aktywacja warstwy obserwowana jest w zakresie napięć od 1 - 6 V.
Materiał wytworzony z poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] charakteryzuje się luminescencją, emituje światło w zakresie fal niebieskich, figura 3.

Claims (4)

1. Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1, w którym n równe jest 1, a m oznacza 14.
2. Sposób wytwarzania poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazolu)] o wzorze 1, w którym n równe jest 1, a m oznacza 14, znamienny tym, że w pierwszym etapie 2,1,3-benzotiadiazol o wzorze 2, poddaje się reakcji bromowania, przy użyciu bromu cząsteczkowego w roztworze kwasu bromowodorowego, następnie N-nonylodibromofenoksazynę poddaje się reakcji z estrem kwasu koronowego, w roztworze tetrahydrofuranu w temperaturze od -78°C do 22°C, a w kolejnym etapie, otrzymaną 3,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-N-nonylofenoksazynę o wzorze 4 poddaje się reakcji kondensacji Suzuki z dibromobenzotiadiazolem o wzorze 3, przy czym reakcję kondensacji Suzuki prowadzi się wobec katalizatora palladowego, w toluenie, w atmosferze azotu, w temperaturze od 85°C do 90°C przez 24 godziny, a otrzymany poli[( N-nonylo-fenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazol)] o wzorze 1 oczyszcza się na kolumnie chromatograficznej.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do oczyszczania poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazolu)] na kolumnie chromatograficznej stosuje jako eluent heksan, a następnie mieszaninę heksanu i octanu etylu w proporcji 1:1.
4. Zastosowanie poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazolu)] o wzorze 1, w którym n równe jest 1, a m oznacza 14, do wytwarzania materiału półprzewodnikowego typu p zawierającego warstwę aktywną w postaci co najmniej trójwarstwowego filmu Langmuira-Blodgett, otrzymanego z poli-[(N -nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt(2,1,3-benzotiadiazolu)] o wzorze 1, nałożonego na pokryte ditlenkiem krzemu podłoże krzemowe, wyposażone w fotolitograficznie naniesiony układ ośmiu złotych zagrzebanych elektrod, których szerokość jest równa odległości pomiędzy nimi.
PL390648A 2010-03-08 2010-03-08 Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym PL212348B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390648A PL212348B1 (pl) 2010-03-08 2010-03-08 Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390648A PL212348B1 (pl) 2010-03-08 2010-03-08 Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL390648A1 PL390648A1 (pl) 2011-09-12
PL212348B1 true PL212348B1 (pl) 2012-09-28

Family

ID=44675123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL390648A PL212348B1 (pl) 2010-03-08 2010-03-08 Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL212348B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL390648A1 (pl) 2011-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101656763B1 (ko) 신규한 칼코겐 함유 유기 화합물 및 그 용도
JP5622585B2 (ja) 新規な複素環式化合物及びその利用
CN101558029B (zh) 茚并*衍生物和使用其的有机发光器件
CN107148408B (zh) 有机化合物及包含该有机化合物的有机电致发光元件
Usta et al. Highly efficient deep-blue electroluminescence based on a solution-processable A− π–D− π–A oligo (p-phenyleneethynylene) small molecule
CN103261172B (zh) 包括嘧啶化合物的电子装置
EP1816114A1 (en) Pyrene compound and light emitting transistor device utilizing the same
EP1818322A1 (en) Pyrene compound and, utilizing the same, light emitting transistor device and electroluminescence device
KR20120079037A (ko) 신규 유기 반도체 화합물, 그의 제조 방법, 상기를 포함하는 유기 반도체 조성물, 유기 반도체 박막 및 소자
JP5728990B2 (ja) ジカルコゲノベンゾジピロール化合物、該化合物の製造方法、該化合物を含む薄膜及び該薄膜を含む有機半導体デバイス
Sudyoadsuk et al. High efficiency and low efficiency roll-off hole-transporting layer-free solution-processed fluorescent NIR-OLEDs based on oligothiophene–benzothiadiazole derivatives
JPWO2010013520A1 (ja) インデノピレン化合物、並びにそれを用いた有機薄膜太陽電池用材料および有機薄膜太陽電池
Gudeika et al. Carbazolyl-substituted quinazolinones as high-triplet-energy materials for phosphorescent organic light emitting diodes
Lee et al. Highly efficient soluble materials for blue phosphorescent organic light–emitting diode
CN114075232A (zh) 多环芳香族化合物、有机器件用材料、有机电致发光元件、显示装置及照明装置
Qiao et al. Synthesis, experimental and theoretical characterization, and field-effect transistor properties of a new class of dibenzothiophene derivatives: From linear to cyclic architectures
Mallesham et al. Design and synthesis of novel anthracene derivatives as n-type emitters for electroluminescent devices: a combined experimental and DFT study
JP2015199716A (ja) 多環縮環化合物、有機半導体材料、有機半導体デバイス及び有機トランジスタ
Macionis et al. Effect of substituents with the different electron-donating abilities on optoelectronic properties of bipolar thioxanthone derivatives
PL212348B1 (pl) Poli[(N-nonylofenoksazyno-3,7-diyl)-alt-(2,1,3-benzotiadiazol)], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w materiale półprzewodnikowym
JPWO2012165612A1 (ja) 有機半導体材料及び有機エレクトロニクスデバイス
Liu et al. Organic light-emitting diode based on a carbazole compound
Thiem et al. New fluorene–bithiophene-based trimers as stable materials for OFETs
JP2012184196A (ja) 含ピロールヘテロアセン化合物、該化合物の製造方法、該化合物を含む薄膜及び該薄膜を含む有機半導体デバイス
Yang et al. Synthesis and functional properties of oligofluorenyl-dibenzothiophene S, S′-dioxides end-capped by diphenylamine moieties

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20130308