TW201319121A - 電晶體及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種半導體組合物,其包含可溶性聚并苯(polyacene)半導體及聚合半導體黏合劑,該黏合劑在1000 Hz下之電容率大於3.4。當在純態下量測時,該半導體黏合劑之電荷遷移率大於10-7 cm2/Vs且更佳大於10-6 cm2/Vs。源電極及汲電極由半導體組合物橋聯之有機薄膜電晶體具有理想的再現性及電荷遷移率性質。該有機半導體組合物可藉由溶液塗佈施用。
Description
本發明大體上係關於有機半導體層調配物,包含該等調配物之層、用於製備該調配物及包含該調配物之層及電子裝置之方法,且其最適用於有機薄膜電晶體(OTFT)。
有機半導體由於其可實現低成本可撓性電子裝置而成為深入研究及開發的對象。其已廣泛用於有機場效電晶體及整合多個裝置之電路中。預期OTFT將成為顯示器技術領域中之重要技術,其由於製造成本較低、具有可撓性且重量較輕而在一些情況下可置換其基於矽之對應物。然而,在改良有機半導體材料效能領域及裝置製造中需要顯著改良。
OTFT裝置需要可滿足以下有吸引力的效能屬性組合之有機半導體材料:高電荷載流子遷移率以及高電、機械及熱穩定性。儘管可獲得多種高電荷載流子遷移率材料,但該等材料通常為非聚合有機分子,其在加工後產生易碎層從而限制裝置之可撓性(參見N.Madhavan,Organic Chemistry Seminar Abstracts 2001-2002 Semester II,University of Illinois at Urbana Champaign,2002,第49-56頁,http://www.scs.uiuc.edu/chemgradprogram/chem/435/s02-Madhavan.pdf)。
另一方面,可獲得多種具有優良可撓性及韌性之非晶形及結晶半導體聚合物;但該等聚合物具有不利的低電荷載
流子遷移率(LL Chua等人,Nature,March,2005,第434卷,第194-198頁)。曾提議使用聚并苯,尤其經取代之可溶性稠五苯分子作為半導體。該等化合物及諸多使用該等化合物之電子裝置先前已揭示於美國專利申請案2003/0116755、EP 1729357及美國專利6,690,029中。
需要改良半導體層之穩定性及完整性且WO 2005/055248中已揭示使用非聚合可溶性稠五苯半導體分子及電容率εr至多為3.3之聚合物黏合劑實現此目的。WO 2005/055248在關於頂閘極電晶體之測試中報導2種組合物未展示電荷遷移率,5種組合物展示電荷遷移率高於1.0 cm2/Vs且9種組合物之遷移率介於0與1.0 cm2/Vs之間。所報導之最佳結果為遷移率為1.44,標準差為0.35。此外,該申請案中之所有22個實例均為頂閘極OTFT組態。吾人發現在底閘極有機薄膜電晶體情況下電荷載流子遷移率實質上降低;WO 2005/055248並未解決底閘極電晶體問題。WO 2007/078993中嘗試使用稠五苯半導體分子及電容率超過3.3之黏合劑;所報導之最佳電荷遷移率為2×10-2 cm2/Vs。此似乎進一步印證了先前關於黏合劑之電容率應低於3.3的教示。
沈積半導體層(例如聚并苯半導體/聚合物黏合劑調配物)之最簡單方式為使半導體及聚合物溶解於合適溶劑中,沈積調配之材料且蒸發溶劑。經取代之可溶性稠五苯已描述於上述說明書中且其合適黏合劑已揭示於WO 2005/055248中。WO 2005/055248A、WO 2007/078993及US 2007/0158646
中揭示多種有效黏合劑。
薄膜電晶體之一個重要態樣為其在陣列中之效能應儘可能一致。若在製造電晶體時其效能存在廣泛變化,則此將引起終端使用裝置效能變化。舉例而言,若顯示器應用中使用非均勻電晶體底板,則顯示器中之像素將不均勻且具有不可接受之品質。效能不一致問題通常極顯著地隨電晶體尺寸減小而增加,因為電晶體尺寸減小涉及源電極與汲電極之間的通道長度縮短。多年來電子組件尺寸減小已成為電子設備發展之一致及一貫特徵且問題愈來愈嚴重。
本發明之一目標為提供在電子裝置中具有大體上優良的效能一致性同時具有優良電荷遷移率之半導體組合物。
本發明包含源電極及汲電極由半導體組合物橋聯之有機薄膜電晶體,該半導體組合物包含可溶性聚并苯半導體及聚合半導體黏合劑,該黏合劑在1000 Hz下之電容率大於3.4,較佳為至少3.5且宜為至少3.7,例如至少4.1且在純態下之電荷遷移率大於10-7 cm2V-1s-1,更佳大於10-6 cm2V-1s-1,例如大於10-5 cm2V-1s-1。
較佳半導體聚合物為式(I)之聚合物,其可為均聚物或共聚物。共聚物為由兩種或兩種以上不同單體製備之聚合物且包括三元共聚物、四元共聚物及其類似物。單體可結合以形成無規共聚物、嵌段共聚物(block copolymer)或嵌段共聚物(segmented copolymer)以及任何種類之其他結構配置。
Rx獨立地為氫、烷基(較佳具有1至10個碳原子)、烷氧基(較佳具有1至10個碳原子)、鹵素、硝基或Ry;其中各Ry獨立地為氰基(CN)或包括至少一個CN基團之有機基團,限制條件為三芳基胺聚合物中之至少一個重複單元且較佳至少30%之重複單元包括Ry基團且指數(j+k+l)之總和至少為1。聚合物中應存在足夠的Ry基團以確保其在1000 Hz下之電容率大於3.4。應瞭解,式1之第一部分中之全部重複單元中之Rx基團可能不相同。
RZ在每次出現時獨立地為烷基且意欲不僅包括純開鏈飽和烴烷基取代基(諸如甲基、乙基、丙基、第三丁基及其類似基團),而且包括具有此項技術中已知的諸如羥基、烷氧基、烷基磺醯基、鹵素原子、氰基、硝基、胺基、羧基等其他取代基之烷基取代基。因此,「烷基」包括醚基、鹵烷基等。較佳RZ基團包括C1-C20烴基且更佳為C1-C5烷基,更佳為甲基。
聚合物之不同單元中可選擇Rx及Ry定義範疇內之不同選項。
A在每次出現時獨立地為氫、鹵素或任何合適封端基團,包括WO 1999/32537中描述之封端基團,
j及l在每次出現時獨立地為0至4,k在每次出現時獨立地為0至5,更佳為至少10%之單體單元中之指數(j+k+l)之總和(不同單體單元中之指數總和可能不同)至少為1。
a為聚三芳基胺化合物中式(II)之單體單元數,若該化合物為均聚物,則聚合物將具有100%之式(II)之單體。共聚物較佳包含5%-100%之式(II)之單體,更佳10%-80%之式(II)之單體,更佳30%-70%之式(II)之單體,b為聚三芳基胺化合物中式(III)之單體之單體單元數,在一些情況下b將等於0。
X為鹵素,例如Br或I,但更佳為Cl。
*(星號)-表示鹵素原子或合適脫離基。
Ra及Rb各自獨立地表示氫原子、具有6至50個碳原子之經取代或未經取代之芳族烴環狀基團、具有5至50個碳原子之經取代或未經取代之芳族雜環基團、具有1至50個碳原子之經取代或未經取代之烷基、具有3至50個碳原子之經取代或未經取代之環烷基、具有1至50個原子之經取代或未經取代之烷氧基、具有6至50個碳原子之經取代或未經取代之芳烷基、具有5至50個碳原子之經取代或未經取代之芳氧基、具有5至50個碳原子之經取代或未經取代之芳硫基、具有1至50個碳原子之經取代或未經取代之烷氧基羰基、具有1至50個碳原子之經取代或未經取代之矽烷基、羧基、鹵素原子、氰基、硝基或羥基。
對於某些實施例,半導體聚合物可包括已交聯及交聯中
及圖案化中之基團,藉此使得當在半導體層上溶液塗佈各層時,半導體層不易於溶解。
在包含茀(IV)之重複單元、螺二茀(V)之重複單元及/或茚并茀(VI)之重複單元之共聚物情況下,相同定義適用於Rx、Ry、A、j、k、l、a、b、n及X;此外基團Ra及Rb係彼此獨立地選自H、視情況經取代之烷基、烷芳基、芳烷基、烷氧基或聚烷氧基。
由式(I)表示之聚三芳基胺聚合物較佳包含由式(II)及(III)表示之重複單元,其中至少一些重複單元經氰基或包含氰基之基團或烷氧基取代。
在本發明之另一實施例中,半導體聚合物中之重複單元包括由式(IV)表示之茀型重複單元、由式(V)表示之螺二茀重複單元及/或由式(VI)表示之茚并茀重複單元。可獲得之本發明共聚物視情況包括由式(VII)、(VIII)及(IX)表示之重複單元。
用於有機半導體層之合適半導體聚合物包括為總聚合物提供相對較高介電常數之部分,該等部分可相同或不同。高介電常數組分可視情況部分位於式(II)、(IV)、(V)及/或(VI)之重複單元中。本發明包括包含重複單元(II)、(III)、(IV)、(V)及(VI)之任何組合之共聚物,限制條件為至少一種重複單元包括至少一個Ry基團且分子中該等基團之總數足以產生所需電容率。
聚合物較佳具有氰基取代且在氰基直接取代至芳環上之情況下,氰基應位於2位及/或6位,較佳位於2位。該氰基
取代較佳在「側接」芳環(亦即不直接包含於聚合物鏈中之芳環)上進行。亦較佳為氰基不應直接取代至芳環上,而應經由連接基團間接連接;其可取代於聚三芳基胺單元中之任何芳環上;更佳取代於側接環上。
在最佳情況下,RX為在側接芳環與氰基之間具有連接基團之基團。連接基團可為烷基、經至少一個額外氰基取代之經取代之烷基(例如-CH2CN、-CR2-CN)。連接基團可為伸苯基,其可例如經額外CN基團取代;合適Rx可為式-C6H4CN、-C6H4-CH2CN或-C6H4-(CR2)CN之基團。
在另一較佳情況下,由式(I)表示之聚合物較佳具有直接取代至芳環上之烷氧基取代基。該等取代基應位於2位、4位及/或6位。更佳為該烷氧基取代在側接芳環上進行。若亦存在氰基,則氰基較佳位於2位。
如本文中所用,「有機基團」意謂碳原子、烴基(視情況存在除碳及氫以外之元素,諸如氰基、氧、氮、硫、矽及鹵素),其分類為脂族基、環狀基團或脂族基與環狀基團之組合(例如烷芳基及芳烷基)。術語脂族基意謂飽和或不飽和直鏈或分支鏈烴基。該術語用於涵蓋例如烷基、烯基及炔基。術語「烷基」意謂飽和直鏈或分支鏈烴基,包括例如甲基、乙基、異丙基、第三丁基、己基、庚基、2-乙基己基及其類似基團。術語「烯基」意謂具有一或多個碳-碳雙鍵之不飽和直鏈或分支鏈烴基,諸如乙烯基。術語「炔基」意謂具有一或多個碳-碳參鍵之不飽和直鏈或分支鏈烴基。術語「環狀基團」意謂閉環烴基,其可分類
為脂環基、芳族基或雜環基。術語「脂環基」意謂性質與脂族基類似之環烴。術語「芳族基」或芳基意謂單核或多核芳羥基團,包括烷芳基或芳烷基。術語「雜環基」意謂環中之一或多個原子為除碳以外之元素(例如氮、氧、硫等)的閉環烴。
在本發明之一個實施例中,聚合物(I)中之RX較佳為氰基;兩個該種基團宜位於側接芳環(亦即不位於共軛聚合物主鏈中之芳環)之2位及6位。若重複單元中僅存在1個氰基,則該氰基較佳位於側接芳環之2位(參見實例1)。
在另一較佳情況下,RX為式(I)聚合物中側接芳環上之甲氧基,在此情況下,甲氧基更佳取代於側接芳環上之2位及4位且k至少為2(參見實例2)。
聚合物之數量平均分子量宜在1000至500,000範圍內,例如5000至100,000。
較佳重複單元由式(IIa)表示
其中基團D獨立地為CN基團或包含由連接基團連接至芳環之CN基團之基團及/或D為烷氧基。
下表提供一些連接基團之實例,
在另一較佳情況下,聚三芳基胺單元之側接芳環構成如由式(IIb)、(IIc)及(IId)表示之茀、螺二茀或茚并茀結構之芳環中之一者。在式(IIb)至(IId)中,基團Rx及Ry具有與上文所述相同之定義。
在另一較佳情況下,聚三芳基胺單元之「主鏈」芳環構成如由式(IIe)、(IIf)及(IIg)表示之茀、螺二茀或茚并茀結構之芳環中之一者。在式(IIe)至(IIg)中,基團Rx、Ry及Rz具有與上文所述相同之定義。
亦提供裝置、方法及較佳聚合物之特定實施例。
舉例而言,尤佳裝置包括有機薄膜電晶體或電晶體陣列、嵌入式電容器及積體電路。裝置較佳包括有機半導體層,該有機半導體層合併有半導體聚合物(介電常數大於3.4)及聚并苯有機半導體。
有機半導體層包括可形成於基板上之層;其可為玻璃、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)、聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)或聚醯亞胺。術語層與印刷電子工業中常用之術語「膜」具有相同含義。
可製得具有以下特徵之本發明之高介電常數半導體聚合物:可由溶液塗佈、高玻璃轉移溫度(高於100℃)、可在空氣中進行加工及與可撓性基板相容。
視情況選用可交聯及/或光可圖案化聚合物;當可交聯基團併入半導體聚合物中時,可使用熟習此項技術者熟知的多種技術對半導體聚合物進行光圖案化。光圖案化描述於第WO 97/15173號申請案中。
與本發明之半導體聚合物組合使用之合適聚并苯半導體描述於申請案WO 2005/055248、WO 2007/082584、WO 2008/107089及WO 2009/155106中且其中之定義亦適用於
本發明中包括之聚并苯化合物。聚并苯半導體之合適合成方法描述於該等申請案中。
本發明之較佳聚并苯為具有式(A)之聚并苯:
其中各R基團可相同或不同,獨立地表示氫;視情況經取代之C1-C40碳基或烴基;視情況經取代之C1-C40烷氧基;視情況經取代之C6-C40芳氧基;視情況經取代之C7-C40烷基芳氧基;視情況經取代之C2-C40烷氧基羰基;視情況經取代之C7-C40芳氧基羰基;氰基(-CN);胺甲醯基(-C(=O)NH2);鹵甲醯基(-C(=O)-X,其中X表示鹵素原子);甲醯基(-C(=O)-H);異氰基;異氰酸酯基;硫氰酸酯基或硫異氰酸酯基;視情況經取代之胺基;羥基;硝基;CF3基團;鹵基(Cl、Br、F);或視情況經取代之矽烷基;及其中各對R2及R3及/或R8及R9可獨立地橋聯以形成C4-C40飽和或不飽和環,該飽和或不飽和環可間雜有氧原子、硫原子或由式-N(R3)-(其中R3為氫原子或視情況經取代之烴基)所示之基團,或可視情況經取代;且其中聚并苯骨架中之一或多個碳原子可視情況經選自N、P、As、O、S、Se及Te之雜原子取代;且其中任何兩個或兩個以上位於聚并苯之相鄰環位置上之取代基R1-R12可獨立地一起視情況
構成稠合至該聚并苯之另一個視情況雜有O、S或-N(R3)(其中R3如上文所定義)之C4-C40飽和或不飽和環或芳環系統;且其中式A中之k加l可為0、1、2、3或4。
碳基或烴基較佳應經經三取代之矽烷基取代。經取代之碳基較佳為經三取代之矽烷基乙炔基。
并苯環(若并苯環數為奇數,則其較佳為中心并苯環,或若并苯環數為偶數,則其為兩個中心并苯環中之一者)較佳應經兩個經三取代之矽烷基乙炔基取代。若并苯環數為3,則末端并苯基團之取代基R(上式中展示為R2、R3、R9及R10)宜經橋聯以形成C4-C8飽和或不飽和環,較佳為5員不飽和環,其各包含氮或硫雜原子。
尤其較佳為式(A2)化合物
其中稠五苯上之6位及13位均經三烷基矽烷基乙炔基取代,其中矽烷基經由Rf表示之3個烷基取代,該3個烷基可相同或不同且較佳具有1至4個且較佳2個或3個碳原子。
R1、R4、R8及R11為C1至C6烴基或烴氧基,其較佳為C1
至C6烷基或烷氧基,其較佳相同,例如為甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基。
在一個實施例中,當R1、R4、R8、R11為甲基時,Rf為乙基。
在另一實施例中,當R1、R4、R8、R11為甲基時,Rf為異丙基。
在另一較佳實施例中,R1、R4、R8、R11為C1至C6烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
當R1、R4、R8、R11為甲氧基時,Rf較佳為乙基或異丙基。
在另一實施例中,R1、R4、R8、R11為芳氧基且Rf個別地為具有1至4個且較佳2個或3個碳原子之烷基。
在本發明之另一實施例中,較佳化合物由式(A3)表示;
其中稠五苯上之6位及13位均經三烷基矽烷基乙炔基取代,其中烷基由Rf表示,該等烷基可相同或不同且較佳具有1至4個且較佳2個或3個碳原子。
R2、R3、R9、R10為C1至C6烴基,其較佳為相同烷基,
例如甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基;
在一個實施例中,當R2、R3、R9、R10為甲基時,Rf為乙基。
在另一實施例中,當R2、R3、R9、R10為甲基時,Rf為異丙基。
或者,R2、R3、R9、R10可為C1至C6烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
當R2、R3、R9、R10為甲氧基時,Rf為乙基或異丙基。
在另一實施例中,R2、R3、R9、R10為芳氧基。在本發明之另一實施例中,較佳化合物由式(B1)表示;
其中對於具有式(B1)之化合物:各Rg基團獨立地包含(i)分支鏈或未分支、經取代或未經取代之烷基,(ii)經取代或未經取代之環烷基或(iii)經取代或未經取代之環烷基伸烷基;各Rh獨立地包含(i)分支鏈或未分支、經取代或未經取代之烯基,(ii)經取代或未經取代之環烷基或(iii)經取代或未經取代之環烷基伸烷基;
Rp包含(i)氫,(ii)分支鏈或未分支、經取代或未經取代之炔基,(iii)經取代或未經取代之環烷基,(iv)經取代或未經取代之環烷基伸烷基,(v)經取代之芳基,(vi)經取代或未經取代之芳基伸烷基,(vii)乙醯基,(viii)經取代或未經取代之雜環,該環中包含O、N、S及Se中之至少一者:x=1或2;y=1或2;z=1或2;(x+y+z)=3;X表示C1至C20烴基,其較佳為相同烷基,更佳為甲基;或X為C1-C20烷氧基,更佳為甲氧基。
在本發明之另一實施例中,較佳化合物由式(B2)表示;與式(B1)中相同之定義亦適用於Rg、Rh、Rp、x、y、z及X。
例示性式(B1)及(B2)之化合物表示如下;
式B1化合物之最佳實例包括:1,4,8,11-四甲基-雙(烯丙基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;1,4,8,11-四甲基-雙(異丙烯基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;1,4,8,11-四甲基-雙(二異丙烯基異丙基矽烷基乙
炔基)稠五苯;1,4,8,11-四甲基-雙(環丙基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;1,4,8,11-四甲基-雙(環丁基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;1,4,8,11-四甲基-雙(環戊基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯及相應1,4,8,11-四甲氧基取代化合物。
式B2化合物之最佳實例包括:2,3,9,10-四甲基-雙(烯丙基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;2,3,9,10-四甲基-雙(異丙烯基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;2,3,9,10-四甲基-雙(二異丙烯基異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;2,3,9,10-四甲基-雙(環丙基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;2,3,9,10-四甲基-雙(環丁基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯;2,3,9,10-四甲基-雙(環戊基二異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯及相應2,3,9,10-四甲氧基取代化合物。
在本發明之另一實施例中,較佳化合物由式(C)表示;
其中Y1及Y2中之一者表示-CH=或=CH-且另一者表示-X'-,Y3及Y4中之一者表示-CH=或=CH-且另一者表示-X'-,X為-O-、-S-、-Se-或-NR'''-,
Rs為具有1至20個,較佳1至8個C原子之直鏈或分支鏈烷基或烷氧基,或具有2至30個C原子之芳基,其均視情況經氟化或全氟化,且SiR3較佳為三烷基矽烷基,Rt為H、F、Cl、Br、I、CN、具有1至20個(較佳1至8個)C原子且視情況經氟化或全氟化之直鏈或分支鏈烷基或烷氧基、視情況經氟化或全氟化之具有6至30個碳原子之芳基,較佳為C6F5,或CO2R",其中R"為H、視情況經氟化之具有1至20個碳原子之烷基或視情況經氟化之具有2至30個(較佳5至20個)碳原子之芳基。
R"'為H或具有1至10個碳原子之環狀、直鏈或分支鏈烷基,較佳為H,m為0或1,n為0或1。
尤佳之式(C)之聚并苯包括:
黏合劑與半導體之比率宜為20:1至1:20,較佳為10:1至1:10且更佳為5:1至1:5(以重量計)。
有機半導體調配物宜使用溶液塗佈技術沈積。該等技術之實例包括旋塗、滴塗(drop casting)、浸塗、噴墨印刷、噴嘴噴射印刷、噴塗、網板印刷、平版印刷、凸版印刷、凹版印刷及轉移印刷(transfer printing)。適合與本發明之半導體聚合物一起使用之溶劑包括適用於藉由任何上述方法塗佈之任何溶劑。
適用於溶液塗佈有機半導體層之溶劑之實例包括(但不限於)烴,尤其為芳族烴、酮溶劑、醇、醚、酯及氯化溶劑。更尤其適用之溶劑為諸如苯甲醚、甲苯、萘滿、環己酮、環戊酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二甲基甲醯胺、二甲亞碸、二甲基乙醯胺、乙酸丁酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乳酸乙酯、4-二甲基胺基吡啶以及二氯苯及溴苯。
藉由根據下文詳細描述之方法製造電容器來量測實例1
至17中半導體聚合物之電容率。
使用濺塗以及標準光微影及濕式蝕刻技術製備50 nm鈦底部接觸墊。接著使用旋塗機由溶液塗佈相關半導體聚合物獲得厚度通常大於500 nm之膜。用於溶解材料之溶劑展示於下文中。接著使用遮蔽罩蒸發沈積約50 nm鋁製頂部接觸墊。使用經校準之設定為1000 Hz頻率之Agilent Precision LCR計E4980A量測電容。使用Dektak表面輪廓儀進行膜厚度量測且與Taylor Hobson Talysurf CCI白光干涉儀交叉相關。發現兩種技術對所研究之所有薄膜在+/-3%範圍內達成一致。使用裝配有影像分析軟體之Zeiss立體顯微鏡量測頂部接觸墊與底部接觸之重疊區域(亦即形成電容器之區域)。接著使用該等值,使用以下方程式計算電容率:
方程式1:計算電容率。
其中,εr為聚三芳基胺類似物之電容率C為量測之電容器之電容d為聚三芳基胺類似物膜之厚度A為電容器面積且εo為自由空間電容率(值為8.854×10-12 F/m之常數)。
所用電容器陣列含有64個電容器,面積分別為0.11 cm2及0.06 cm2(每種尺寸各32個)。計算各陣列之電容率值之標準差,其包括電容、膜厚度及面積量測組合之標準差。
此外,在可能情況下在兩種不同膜厚度下測試各半導體聚合物以確認電容率值不隨膜厚度而變化。
使用上述方法獲得表1(a)中包括之資料。
使用玻璃基板製造呈頂閘極組態之OTFT(參見圖1)。製造方法如下所述。
藉由在Deconex(3%於水中)中音波處理20分鐘接著在超純水中沖洗來清洗4"正方形玻璃基板(例如Corning Eagle 2000)且使用壓縮空氣乾燥。在玻璃上濺塗源極金屬及汲極金屬(50 nm Au於5 nm Ti上)。使用標準光微影及濕式化學蝕刻圖案化源極-汲極(SD)電極。微影遮罩上之電晶體SD圖案由電極組成,其中通道長度在4 μm、10 μm、30 μm及100 μm範圍內且通道寬度為0.5 mm、3 mm及15 mm。圖案經陣列化以在4"正方形基板上產生36個具有各通道長度的電晶體。在檢驗所蝕刻之圖案後,化學剝離光阻材料且使用複合顯微鏡量測SD通道長度。接著使用50 sccm氬/50 sccm氧電漿及250 W RF功率對基板進行電漿處理(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),處理時間為60秒。在旋塗OSC溶液之前,將10 mM五氟苯硫醇溶液經1分鐘施加於電極表面,接著進行旋塗且在2-丙醇中沖洗,接著在加熱板上在100℃下乾燥。使用設定為1000 rpm之Suss RC12旋轉器將有機半導體(OSC)調配物旋塗於SD電極上,
接著在加熱板上在100℃下烘烤60秒。在1500 rpm下旋塗2份Cytop CTL 809M(Asahi Glass)與1份FC43溶劑(Acros Organics)之溶液且將樣品在加熱板上在100℃下烘烤60秒。藉由在熱蒸發器系統中經由遮蔽罩蒸發金來界定閘電極。
使用Wentworth Pegasus 300S半自動探針台聯合Keithley S4200半導體參數分析器測試OTFT。由此允許可在各基板上進行統計上顯著次數之OTFT裝置量測。Keithley系統根據如下展示之方程式(方程式2)計算線性遷移率
其中L為電晶體長度,W為電晶體寬度且Ci為每單位面積之電容率。除非另有說明,否則Vds設定為-2 V。所報導之遷移率值為各電晶體之5個最高點累計之平均值。遷移率值之標準差報導為平均值百分比且所量測之裝置數亦說明於結果列表中。
本發明中提供與申請案WO 2007/078993中之圖1至4中所描述類似之頂閘極OTFT及底閘極OTFT。
使用基於玻璃或塑膠之基板製造呈頂閘極及底閘極組態之OTFT。製造方法如下所述。
將PEN基板(商品名Teonex Q65FA,來自DuPont Teijin films)層壓於基於玻璃之載體上以供使用雙側壓敏性黏著劑加工。在塑膠上濺塗源極金屬及汲極金屬(50 nm Au於5 nm Ti上)。使用標準光微影及濕式化學蝕刻圖案化源極-汲極(SD)電極。微影遮罩上之電晶體SD圖案由電極組成,其中通道長度在4 μm、10 μm、30 μm及100 μm範圍內且通道寬度為0.5 mm、3 mm及15 mm。圖案經陣列化以在4"正方形基板上產生25個具有各通道長度之電晶體。在檢驗所蝕刻之圖案後,化學剝離光阻材料且使用複合顯微鏡量測SD通道長度。在旋塗OSC溶液之前,將10 mM五氟苯硫醇溶液經1分鐘施加於電極表面,接著進行旋塗且在2-丙醇中沖洗,接著在加熱板上在100℃下乾燥。使用設定為1500 rpm之Suss RC12旋轉器將有機半導體(OSC)調配物旋塗於SD電極上,接著在加熱板上在100℃下烘烤60秒。在1500 rpm下旋塗2份Cytop CTL 809M(Asahi Glass)與1份FC43溶
劑(Acros Organics)之溶液且將樣品在加熱板上在100℃下烘烤60秒。藉由在熱蒸發器系統中經由遮蔽罩蒸發金來界定閘電極。
藉由在Deconex(3%於水中)中音波處理20分鐘接著在超純水中沖洗來清洗4"正方形玻璃基板(例如Corning Eagle 2000)且使用壓縮空氣乾燥。接著使用與PEN基板相同之方式(省略層壓步驟)加工基板以圖案化SD電極(Au/Ti)。接著使用50 sccm氬/50 sccm氧電漿及250 W RF功率對基板進行電漿處理(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),處理時間為60秒。接著與上述PEN製程相同地進行硫醇處理。接著使用10 mM苯基乙基三氯矽烷之甲苯溶液處理基板。將此沈積於基板上且靜置以使其經1分鐘形成自組裝單層。使用在1000 rpm下20秒之旋轉條件移除過量溶液。接著,用甲苯沖洗基板,靜置1分鐘,隨後使用相同旋轉條件旋轉除去過量溶劑,接著用甲苯進行最終洗滌。接著將基板置放於預熱之加熱板上於110℃下保持1分鐘。該製程之剩餘階段(OSC及介電質塗佈及閘極沈積)與上述PEN製程相同。
藉由在Deconex(3%於水中)中音波處理20分鐘接著在超純水中沖洗來清洗4"正方形玻璃基板(層01)(例如Corning Eagle 2000)且使用壓縮空氣乾燥。接著在基板上相繼濺塗Ti(5 nm)層及Au(50 nm)層。藉由對所沈積之Ti/Au層進行
光微影與濕式化學蝕刻之組合在玻璃表面上圖案化底部接觸墊(層02)。藉由UV閃光曝光隨後浸沒於抗蝕劑顯影劑中來移除剩餘抗蝕劑層。接著使用100 sccm濃度氧電漿、150 mTorr腔室壓力及200 W RF功率在Oxford PlasmaLab 800Plus RIE系統中清洗基板5分鐘。
接著用4 ml 1.5:1環戊酮:SU8(2002;負性環氧樹脂型負性近UV光阻材料,由MicroChem Inc.提供)溶液經由在2200 rpm下旋塗來塗佈基板。旋塗後,首先將基板置放於加熱板上95℃下1分鐘,接著進行UV閃光曝光,在95℃下曝光後烘烤2分鐘,最終在115℃下烘烤10分鐘。所量測之SU8(層03)之最終厚度量測為0.5微米。
在製備SU8底層後,用50 nm Au濺塗基板(無Ti層),接著使用與前述底部接觸墊相同之光微影與濕式蝕刻技術之組合製備源電極及汲電極(層04)。在藉由UV閃光曝光及旋轉顯影自源極及汲極接觸點移除殘餘光微影抗蝕劑後,在光學顯微鏡下檢驗基板且量測基板之若干區域中之通道長度。
在進行OTFT製造前,在Oxford PlasmaLab 800Plus系統中以RIE模式再次處理基板,此次處理係借助於濃度分別為50 sccm及5 sccm之Ar/O2電漿、200 mTorr腔室壓力、200 W RF功率進行1分鐘。
在旋塗OSC溶液之前,將10 mM五氟苯硫醇溶液經1分鐘施加於電極表面,接著進行旋塗且在2-丙醇中沖洗,接著在加熱板上乾燥。除非另有說明,否則使用設定為1500
rpm之Suss RC12旋轉器將OSC調配物旋塗於SD電極上歷時1分鐘,接著在加熱板上在100℃下烘烤60秒(層05)。在1000 rpm下旋塗2份Cytop 809M(Asahi Glass)與1份FC43溶劑(Acros Organics)之溶液20秒且將樣品在加熱板上在100℃下烘烤60秒(層06)。
接著用50 nm Au濺塗基板且如前所述用光微影及濕式蝕刻之組合圖案化閘電極(層07)。
藉由在Deconex(3%於水中)中音波處理20分鐘接著在超純水中沖洗來清洗4"正方形玻璃基板(例如Corning Eagle 2000)且使用壓縮空氣乾燥。接著使用與先前基於玻璃之裝置相同之方式加工基板以圖案化SD電極(Au/Ti)(層02)。在SD電極步驟後形成排形圖案(Bank pattern)以精確界定印刷區域。用4 ml SU8(2002;負性環氧樹脂型負性近UV光阻材料,由MicroChem Inc.提供)經由在2500 rpm下旋塗來塗佈基板。旋塗後,首先將基板置放於加熱板上在95℃下1分鐘,接著用微影遮罩曝露於UV,接著在95℃下曝光後烘烤2分鐘。使用SU8顯影劑(Microposit EC Solvent,Chestech Ltd.,UK)進行圖案顯影且將經圖案化之基板在115℃下烤硬4.5分鐘。SU8(層0.3)之厚度量測為1.2微米。將10 mM五氟苯硫醇溶液經1分鐘施加於電極表面,接著進行旋塗且在2-丙醇中沖洗,接著在加熱板上在110℃下乾燥1分鐘。藉由噴墨印刷加工OSC。使用按需滴墨型噴墨印刷機(DMP2000,Fujifilm Dimatix,USA)及10 pL標稱滴
體積濾筒(DMC-11610,Fujifilm Dimatix,USA)。噴墨印刷後,將基板在加熱板上在100℃下乾燥1分鐘。該製程之剩餘階段(介電質塗佈及閘極沈積)與上述PEN或玻璃製程相同。
藉由在Deconex(3%於水中)中音波處理20分鐘接著在超純水中沖洗來清洗4"正方形玻璃基板(層01)且使用壓縮空氣乾燥。接著在基板上相繼濺塗Ti(5 nm)層及Au(50 nm)層。藉由對所沈積之Ti/Au層進行光微影與濕式化學蝕刻之組合在玻璃表面上圖案化閘電極(層02)。藉由UV閃光曝光隨後浸沒於抗蝕劑顯影劑中來剝離剩餘抗蝕劑。接著使用100 sccm濃度氧電漿、150 mTorr腔室壓力及200 W RF功率在Oxford PlasmaLab 800Plus RIE系統中清洗基板5分鐘。
接著用4 ml 1.5:1環戊酮:SU8(2002;負性環氧樹脂型負性近UV光阻材料,由MicroChem Inc.提供)溶液經由在2200 rpm下旋塗來塗佈基板。旋塗後,首先將基板置放於加熱板上在95℃下1分鐘,接著進行UV整片曝光,在60℃下曝光後烘烤1分鐘,接著在95℃下烘烤1分鐘。接著對層進行顯影,最終在230℃下烘烤1小時。所量測之最終SU8(層03)厚度量測為450 nm。
在製備SU8底層後,用50 nm Au濺塗基板,接著使用如先前關於閘電極所描述之光微影與濕式蝕刻技術之組合來製備源電極及汲電極(層04)。藉由UV閃光曝光及旋轉顯影
自源極接觸點及汲極接觸點移除殘餘光微影抗蝕劑。
在旋塗OSC溶液前,使基板電極在50 sccm O2及50sccm Ar濃度、200 mTorr腔室壓力、250 W RF功率之PlasmaEtch PE100電漿腔室中調節1分鐘。將10 mM4-氟硫酚之2-丙醇溶液經1分鐘施加於源電極/汲電極表面,接著進行旋塗且在2-丙醇中沖洗,接著在加熱板上乾燥。
使用Suss RC12旋轉器以1500 rpm最終旋轉1分鐘來旋塗OSC調配物,接著在加熱板上在100℃下烘烤60秒(層05)。
藉由在1000 rpm下旋塗1份Cytop 809M(Asahi Glass)與2份FC43溶劑(Acros Organics)之溶液20秒來形成鈍化層(層06)且在加熱板上在100℃下烘烤60秒。
使用由JEOL提供之器具(特定言之,ECX 300型及ECX 400型)收集NMR資料。
除非另有說明,否則所用之所有溶劑均為HPLC級。
除非另有說明,否則使用Davisil® 60Å 40-63 μm(Grace Davison Discovery Sciences之產品)進行矽膠純化。
本文實例中所用之數量平均分子量(Mn)係藉由凝膠滲透層析使用Hewlett Packard 1100 HPLC系統在254 nm下進行UV偵測而測定,液相層析資料係使用針對聚苯乙烯標準物校準之CIRRUS GPC-Multi偵測器軟體(由Varian提供,13點,分子量範圍162-113300)處理。
亦為方便起見,本文中之聚合物實例係由重複單元中芳環上之取代基鑑別(例如2位具有氰基取代之聚三芳基胺稱
為2-氰基-聚三芳基胺聚合物)。實例1至5均係藉由使相應經二鹵基取代之單體聚合而合成,本發明中未使用WO 1999/32537中定義之封端劑。WO 1999/32537中描述之聚合方法亦適用於製備本發明聚合物。
如上文所描述製造並測試製造並表徵為比較實例(i)至(iv)之OTFT陣列。比較實例中測試之調配物包括小分子半導體,但該等調配物不含任何半導體黏合劑。
將來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以0.5重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於PEN基板所展示之方法將此調配物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於OSC在500 rpm下塗佈35秒。
此調配物之TFT效能展示於下表(i)中:
將來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以0.5重量%總固體含量調
配於萘滿中。根據上文關於具有SU8閘極介電質之底閘極、底接觸OTFT裝置展示之方法將此調配物塗佈為OSC層,不同之處在於不使用電漿處理;所用硫醇為10 mM五氟苯硫醇之IPA溶液且OSC之塗佈速率為500 rpm,35秒。
此調配物之TFT效能展示於下表(ii)中:
將來自由式(A)表示之化合物系列之6,13-雙-三異丙基矽烷基乙炔基稠五苯以1重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於PEN基板所展示之方法將此調配物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於OSC在750 rpm下塗佈60秒。
此調配物之TFT效能展示於下表(iii)中:
將來自由式(C)表示之化合物系列((C1)異構體與C2異構體之混合物)之2,8-二氟-5,11-三乙基矽烷基乙炔基雙噻吩蒽以2重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於PEN基板所展示之方法將此調配物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於OSC在750 rpm下塗佈60秒。
此調配物之TFT效能展示於下表(iv)中:
將250 mL N-甲基吡咯啶酮(GPR級,Sigma Aldrich)裝入裝配有磁性攪拌器、溫度計、冷凝器及氬氣入口之500毫升(mL)3頸圓底燒瓶,接著脫氣15分鐘。將24.2公克(g)2-氟苯甲腈(Fluorochem)、23.8 g雙(4-氯苯基)胺(實例3)及30.4 g氟化銫(Alfa-Aesar)添加至容器中且加熱至175℃保持18小時,隨後冷卻至室溫。將混合物傾入水(1800 mL)中,用甲苯萃取。乾燥(硫酸鎂)(MgSO4)有機相且濃縮得到棕色固體。將此物質在甲醇中製成漿料以產生棕褐色固
體,藉由自甲醇及木炭中再結晶來進一步純化產生呈棕褐色固體狀之產物。產量:21 g。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.6(1H,m,ArH),7.5(1H,m,ArH),7.3-7.15(6H,m,ArH),6.9(4H,m,ArH)。
在500 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器(Claisen adaptor)及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。將200 mL無水N,N-二甲基乙醯胺(Sigma Aldrich)經由套管針裝入容器且用氬氣脫氣15分鐘。將三苯基膦(7.78 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(368毫克(mg),Sigma Aldrich)、鋅(11.38 g,Alfa Aesar)及氯化鎳(II)(253 mg,Sigma Aldrich)添加至容器中。將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將單體(19.95 g)添加至容器中。添加無水甲苯(29 mL,Sigma Aldrich)且在70-80℃下攪拌反應物19小時,隨後冷卻至室溫。反應物經矽藻土過濾,用N,N-二甲基乙醯胺(50 mL)溶離。將濾液逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(1.5公升(L))中。攪拌懸浮液1小時,藉由真空過濾收集且用甲醇洗滌。將濾餅溶解於二氯甲烷(500 mL)中且用1 M氫氧化鈉水溶液(250 mL)洗滌,用水(3×250 mL)洗滌3次,乾燥(硫酸鈉)(NaSO4)且濃縮得到橙色固體。藉由將產物在50℃下溶解於120 mL四氫呋喃中且用60 mL甲苯稀釋來製備此物質之溶液。將此溶液經矽膠過濾,用四氫呋喃:甲苯之2:1混合物(800 mL)溶離。濃縮合
併之濾液得到黃色固體。將物質溶解於四氫呋喃(180 mL)中且裝入裝配有磁性攪拌器及冷凝器之500 mL圓底燒瓶。添加活性炭(1.8 g)且將混合物加熱至60℃保持35分鐘。將混合物在布赫納漏斗(Buchner funnel)中經濾紙過濾,用四氫呋喃洗滌。碳篩選總共重複3次,將第3次處理物經玻璃燒結漏斗過濾。濃縮濾液得到橙黃色固體。製備此物質於四氫呋喃(100 mL)中之溶液且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(400 mL)中。攪拌懸浮液1小時,藉由真空過濾收集,用甲醇洗滌且乾燥至恆重得到呈黃色固體狀之產物。接著使用120 mL LC四氫呋喃及400 mL甲醇重複此沈澱得到呈黃色粉末狀之產物。產量:12.72 g。Mn=2514 g/mol。n=9.4。多分散性=2.0。
聚合物(1)之介電常數為3.8。
在該等實例中,聚合物與半導體之比率係以重量份表示。
將聚合物1與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以4:1比率以2重量%總固體負載量調配於萘滿中且根據上文關於PEN基板裝置展示之方法塗佈為OTFT裝置中之OSC層。
此調配物之TFT效能展示於下表2(a)中:
將聚合物1與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以2重量%總固體負載量調配於溴苯中且根據上文關於玻璃基板裝置展示之方法塗佈為OTFT裝置中之OSC層。
此調配物之TFT效能展示於下表2(b)中
應注意,對調配物1(a)及1(b)之研究為使用該等新穎調配物及方法進行之首次研究且因此應理解,其可靠性低於隨後在較多經驗優勢下進行之研究。
將聚合物1與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:1比率以1重量%總固體含量調配於溴苯中。根據上文關於PEN基板展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之TFT效能展示於下表2c中:
將875 mL甲苯裝入裝配有磁性攪拌器、溫度計、氬氣入口及冷凝器之2公升(L)3頸圓底燒瓶,脫氣15分鐘。將5.12 g乙酸鈀(II)(Precious Metals Online)及13.19 g 4,5-雙(二苯膦基)-9,9-二甲基二苯并哌喃(Alfa-Aesar)裝入容器。將混合物在攪拌下加熱至50℃且一旦內部溫度達到50℃,即冷卻至室溫。在室溫下攪拌混合物1小時。添加2,4-二甲氧基苯胺(35 g,Alfa-Aesar)、4-氯碘苯(119.70 g,Apollo Scientific)及第三丁醇鈉(48.25 g,Alfa-Aesar)且將反應物加熱至95℃保持18小時。將反應物冷卻至室溫且經二氧化矽墊過濾。濃縮濾液得到棕色固體。使此物質自異丙醇/丙酮中再結晶。冷卻後,藉由真空過濾收集固體且用冷異丙醇/丙酮洗滌3次。使固體進一步自二氯甲烷/甲醇中再結晶得到呈棕色固體狀之產物。產量:30.95 g。1H NMR(300 MHz,CDCl3):δ 7.1(4H,m,ArH),6.8(4H,m,ArH)3.8(3H,s,ArOMe),3.6(3H,s,ArOMe)。
在500 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。將150 mL無水N,N-二甲基乙醯胺(Sigma Aldrich)經由套管針裝入容器且用氬氣脫氣15分鐘。將三苯基膦(5.36 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(250 mg,Sigma Aldrich)、鋅(8.1 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(150 mg,Sigma Aldrich)添加至容器中且將內含物加熱至70-80℃。溶液變為紅棕色且向混合物中添加少量碘晶體。在此溫度下攪拌反應物1小時,隨後添加單體(15 g)及無水甲苯(24 mL,Sigma Aldrich)。在70-80℃下攪拌反應物19小時。使反應物冷卻至室溫且經矽藻土墊過濾,用N,N-二甲基乙醯胺溶離。將濾液逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(1250 mL)中。攪拌懸浮液1小時,隨後藉由真空過濾收集。將固體溶解於二氯甲烷(250 mL)中且用1 M鹽酸水溶液(200 mL)、水(2×200 mL)洗滌,乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到橙黃色固體。將此物質溶解於四氫呋喃(200 mL)中且經矽膠過濾,用四氫呋喃溶離。合併濾液且濃縮得到橙色固體。將該物質溶解於四氫呋喃(250 mL)中且裝入裝配有磁性攪拌器及冷凝器之500 mL圓底燒瓶。添加活性炭(1.14 g)且將混合物加熱至60℃保持30分鐘。將混合物在布赫納漏斗中經濾紙過濾且用四氫呋喃洗滌。碳篩選總共重複3次,將第3次處理物經玻璃燒結漏斗過濾。濃縮濾液得到橙黃色固體。將此物質於四氫呋喃(64 mL)中之溶液逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(320 mL)中。攪拌懸浮液45分鐘,隨後
藉由真空過濾收集,用甲醇洗滌且乾燥。使用四氫呋喃(95 mL)及甲醇(475 mL)重複此沈澱程序得到黃色固體。接著在甲醇(350 mL)中攪拌此固體2小時且過濾。使用四氫呋喃(60 ml)及甲醇(300 mL)進行最終沈澱,在乾燥後得到呈黃色固體狀之產物。產量:6.3 g。Mn=3471 g/mol。n=11.5。多分散性=2.6。
聚合物(2)之介電常數為3.9。
將聚合物2與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以2重量%總固體負載量調配於溴苯中且根據上文關於玻璃基板裝置展示之方法塗佈為OTFT裝置中之OSC層。
此調配物之TFT效能展示於下表3(a)中:
將聚合物2與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以2重量%總固體含量調配於溴苯中。根據上文關於PEN基板裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於在硫醇處理前使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之TFT效能展示於下表3(b)中:
將聚合物2與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以2重量%總固體含量調配於溴苯中。根據上文關於PEN基板裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於用於功函數改良之硫醇為4-氟硫酚且使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之TFT效能展示於下表3(c)中:
藉由以下方法製備底閘極電晶體。
將聚合物2與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:2比率以1重量%總固體含量調配於溴苯中。根據上文關於具有SU8閘極
介電質之底閘極、底接觸OTFT裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OSC層。
此調配物之TFT效能展示於下表3(d)中:
將聚合物2與來自由式(A)表示之化合物系列之6,13-三異丙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:1比率以1重量%總固體含量調配於溴苯中。根據上文關於PEN基板展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於用於功函數改良之硫醇為4-氟硫酚且使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之TFT效能展示於下表3e中:
在氬氣下,將1.22 g碘化亞銅(Sigma Aldrich)、25 g 4-溴苯基乙腈(Apollo Scientific)及38.37 g碘化鈉(Sigma Aldrich)裝入裝配有磁性攪拌器之圓底燒瓶。將圓底燒瓶抽空且回填氬氣3次。添加N,N'-二甲基乙二胺(1.38 mL,Sigma Aldrich)及25 mL二噁烷且將混合物加熱至110℃保持2小時(h)。使反應物冷卻至室溫(rt)且添加125 mL 30%氨水。接著將混合物傾於500 mL水上且用二氯甲烷(DCM)萃取3次且合併之有機物經MgSO4乾燥。在減壓下移除溶劑得到呈棕色油狀之標題化合物,其在靜置時固化。產量:29.97 g。1H NMR(400MHz,CDCl3),δ 7.71(2H,d,Ar-H),7.08(2H,d,Ar-H),3.66(2H,s,CH2)。
在氬氣下,將含15.82 g第三丁醇鈉(Alfa-Aesar)之25 mL四氫呋喃(THF,Univar)裝入裝配有溫度計、氬氣入口及攪拌棒之三頸圓底燒瓶且冷卻至0℃。接著添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)(25 mL)。製備10 g 4-碘苯基乙腈及10.2 mL碘甲烷(Sigma Aldrich)於22 mL THF:NMP(1:1,體積:體積(v/v))中之溶液且將此溶液以保持溫度低於10℃之速率添加至冷卻之反應混合物中。添加完成後,使反應物溫至室溫且攪拌2小時。相繼添加3 M鹽酸水溶液(HCl)(120 mL)及120 mL甲苯,分離各相且用120 mL甲苯再萃取水層2次。合併之有機層用飽和碳酸氫鈉水溶液(120 mL)、鹽水(120 mL)、硫代硫酸鈉水溶液(120 mL)洗滌且經MgSO4乾燥。在減壓下移除溶劑得到呈棕色油狀之粗產物。藉由管柱層析在乙酸乙酯/庚烷混合物中純化得到呈淡黃色油狀之標題化合物。產量:4.55 g。1H NMR(400MHz,CDCl3),δ 7.71(2H,d,Ar-H),7.23(2H,d,Ar-H),1.70(6H,s,CH3)。
將6.6 L無水甲苯(Sigma Aldrich)裝入裝配有頂置式攪拌器、溫度探針、氬氣入口及冷凝器之10 L夾套式容器,接著脫氣15分鐘。將7.46 g乙酸鈀(II)(Precious Metals Online)及20.64 g外消旋2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(Alfa-Aesar)添加至容器中,且將內含物在攪拌下加熱至50℃,一旦內部溫度達到50℃即冷卻至室溫且攪拌1小時。將4-氯苯胺(443.98 g,Alfa-Aesar)、4-氯碘苯(794.49 g,
Apollo Scientific)及第三丁醇鈉(318.63 g,Alfa-Aesar)裝入容器且將內含物加熱至回流保持2小時,此後HPLC分析表明無起始物質剩餘。使反應物冷卻至室溫且相繼用水(3.3 L)、2 M鹽酸水溶液(3.3 L)、水(3.3 L)及鹽水(3.3 L)洗滌。乾燥(硫酸鈉)有機相且濃縮得到棕色固體。此固體於6:1甲醇:水(總體積6.53 L)中再結晶得到呈淺棕色固體狀之產物。產量:362 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.22-7.20(4H,m,ArH),6.96-6.94(4H,m,ArH),5.62(1H,s,Ar2NH)
將乙酸鈀(261 mg,Precious Metals Online)及(+/-)2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(723 mg,Alfa-Aesar)添加至400 mL脫氣之甲苯中,接著在氬氣下經30分鐘加熱至45℃。冷卻溶液且經10分鐘添加2-(4-碘苯基)-2-甲基丙腈(28.6 g)、雙-(4-氯苯基)胺(25.12 g)及第三丁醇鈉(11.15 g)。添加完成後,將反應混合物加熱至回流保持20小時。冷卻反應混合物,經二氧化矽塞過濾且在減壓下移除溶劑。藉由管柱層析使用EtOAc/庚烷混合物進行純化得到呈黃色固體狀之產物。接著將產物於甲醇(150 mL)中回流且趁熱過濾得到
乳白色固體。亦自濾液收集固體且使合併之固體自57 mL工業含甲醇酒精(IMS):EtOAc(1:2,v/v)中再結晶,過濾且用IMS(30 mL)洗滌得到乳白色固體。產量:10.5 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ 7.31(2H,d,Ar-H),7.21(4H,d,Ar-H),6.97-7.02(6H,m,Ar-H),1.71(6H,s,2×CH3)。
在500 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。將150 mL無水N,N-二甲基乙醯胺(Sigma Aldrich)經由套管針裝入容器且用氬氣脫氣15分鐘。將三苯基膦(3.53 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(169 mg,Sigma Aldrich)、鋅(5.37 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(99 mg,Sigma Aldrich)添加至容器中且將內含物加熱至70-80℃。溶液變為紅棕色且向混合物中添加少量碘晶體。在此溫度下攪拌反應物1小時,隨後添加單體(10.8 g)及無水甲苯(18 mL,Sigma Aldrich)。在70-80℃下攪拌反應物18小時。使反應物冷卻至室溫,引起混合物緩慢膠凝。一旦處於室溫下,混合物即完全膠凝。過濾此物質,且將收集之固體溶解於二氯甲烷(500 mL)中且經矽藻土過濾,用二氯甲烷(2×500
mL)溶離。濃縮濾液得到潮濕殘餘物,將其在甲醇(500 mL)中濕磨且過濾得到黃色固體。在音波處理下將此固體溶解於二氯甲烷(500 mL)中且用1 M氫氧化鈉水溶液(250 mL)及水(3×250 mL)洗滌,隨後乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到黃色固體。製備此物質於二氯甲烷(100 mL)中之溶液(需要擴展音波處理)且經二氧化矽墊過濾,用二氯甲烷溶離。濃縮濾液得到黃色固體。將此物質溶解於二氯甲烷(50 mL)中(需要擴展音波處理)且緩慢添加至一份經攪拌之甲醇(250 mL)中。攪拌懸浮液2小時,隨後進行過濾,用濾液及甲醇洗滌且乾燥至恆重得到呈黃色固體狀之產物。產量:3.11 g。
聚合物(3)之介電常數為5.9。
將4.5 L甲苯裝入裝配有頂置式攪拌器、溫度探針、氬氣入口及冷凝器之10 L夾套式容器,脫氣15分鐘。將5.56 g乙酸鈀(II)(Precious Metals Online)及15.47 g外消旋2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(Alfa-Aesar)裝入容器。將混合物在
攪拌下加熱至50℃且一旦內部溫度達到50℃,即冷卻至室溫。在室溫下攪拌混合物1小時。添加2,4-二甲基苯胺(300.03 g,Alfa-Aesar)、4-氯碘苯(1306.51 g,Apollo Scientific)及第三丁醇鈉(523.87 g,Alfa-Aesar)且在回流下加熱反應物24小時,此後HPLC分析表明完全反應。使反應物冷卻至室溫且用水(2×4 L)洗滌2次且有機相經矽藻土過濾,得到第二分離物,分離該第二分離物。接著濃縮有機物得到棕色固體(935.5 g)。將838.46 g此物質在裝配有頂置式攪拌器、溫度探針、氬氣入口及冷凝器之6 L夾套式容器中自3:1工業含甲醇酒精(IMS):乙酸乙酯(4450 mL)中再結晶。使懸浮液冷卻至0℃保持1小時,接著藉由真空過濾收集固體且用冷的3:1 IMS:乙酸乙酯(3×840 mL)洗滌3次。將固體乾燥隔夜得到呈灰色固體狀之產物。產量:699 g。1H NMR(300 MHz,CDCl3):δ 7.16-6.86(11H,m,ArH),2.35(3H,s,ArMe),1.99(3H,s,ArMe)。
在500 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。將200 mL無水N,N-二甲基乙醯胺(Sigma Aldrich)經由套管針裝入容器且用氬氣脫氣15分鐘。將三苯基膦(6.5 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(0.29 g,Sigma Aldrich)、鋅(9.52 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(0.19 g,Sigma Aldrich)添加至容器中。將內含物加熱至70-80℃。添加少量碘晶體以促進催化劑形成,溶液變為紅棕色。在此溫度
下再攪拌混合物1小時。將2,4-二甲基單體(8.12 g)及4-異丙基氰基單體(9 g)添加至容器中,接著添加無水甲苯(27.5 mL,Sigma Aldrich)。在70-80℃下攪拌反應物20小時,隨後冷卻至室溫。藉由真空過濾收集固體且在50℃下再溶解於甲苯中。冷卻混合物且藉由過濾移除過量鋅。濾液用1 M氫氧化鈉水溶液(250 mL)、水(250 mL)及10%氯化鈉水溶液(250 mL)洗滌,隨後乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於甲苯(100 mL)中且經二氧化矽過濾,用甲苯溶離。濃縮濾液得到黃色固體。將該物質溶解於甲苯(250 mL)中且裝入裝配有磁性攪拌器及冷凝器之500 mL圓底燒瓶。添加活性炭(0.4 g)且將混合物加熱至50℃保持30分鐘。將混合物在布赫納漏斗中經濾紙過濾且用甲苯洗滌。碳篩選總共重複3次,將第3次處理物經玻璃燒結漏斗過濾。濃縮濾液得到黃色固體。製備此物質於四氫呋喃(80 mL)中之溶液,將其逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(400 mL)中。攪拌所得懸浮液1小時,隨後藉由真空過濾收集,用甲醇洗滌且乾燥至恆重得到呈黃色粉末狀之產物。產量:2.6 g。Mn=15091 g/mol。n=26。多分散性=1.2。
聚合物(4)之介電常數為4.1。
將聚合物4與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以4:1比率以2重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於PEN基板裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不
同之處在於在硫醇處理前使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用10 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之OTFT效能展示於下表5(a)中:
將聚合物4與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以4:1比率以2重量%總固體負載量調配於萘滿中且根據上文關於玻璃/SU8基板裝置展示之方法塗佈為OTFT裝置中之OSC層。
此調配物之OTFT效能展示於下表5(b)中:
將聚合物4與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:1比率以0.5重量%總固體含量調配於萘滿中且以噴墨印刷方式噴射至排形圖案中形成OSC層,尺寸為100 μm×100 μm。所量測之電晶體之通道寬度及長度為100 μm及7 μm。
此調配物之OTFT效能展示於下表5(c)中:
將聚合物4與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:2比率以1重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於具有SU8閘極介電質之底閘極、底接觸OTFT裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OSC層,不同之處在於用於改變功函數之SAM為10 mM五氟苯硫酚之IPA溶液且在OSC塗佈前不進行表面電漿處理。
此調配物之TFT效能展示於下表5(d)中:
將氰化鉀(33.23 g,Sigma-Aldrich)及4-碘苯甲基溴(101 g,Apollo Scientific)於3:1 IMS/水(1 L)中之混合物加熱至回流保持2小時,接著冷卻至室溫。在真空中移除有機物且水性物質用EtOAc(2×750 mL)萃取。合併之有機物用鹽水(300 mL)洗滌,乾燥(硫酸鎂)且在真空中濃縮得到呈油狀之產物,其在靜置時固化。產量:78.4 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.71(2H,d,ArH),7.08(2H,d,ArH)3.66(2H,s,ArCH 2CN)。
在氬氣下,將NMP(197 mL,Sigma-Aldrich)添加至第三丁醇鈉(124.0 g,Alfa-Aesar)於THF(197 mL,Univar)中之懸浮液中。使混合物冷卻至0℃且逐滴添加碘甲烷(87.9 mL,Sigma-Aldrich)及4-碘苯基乙腈(78.4 g)於NMP/THF之50:50混合物(173 mL)中之溶液中同時保持內部溫度低於10℃。使混合物溫至室溫且攪拌隔夜。添加2 M HCl(930 mL)及甲苯(930 mL),接著分離水層且用甲苯(2×465 mL)萃取。合併之有機物用飽和碳酸氫鈉(930 mL)、鹽水(930 mL)、2 M硫代硫酸鈉(930 mL)洗滌,乾燥(硫酸鎂)且在真空中濃縮得到黃色/橙色固體。藉由管柱層析用EtOAc/庚烷混合物溶離進行純化得到呈淡黃色油狀之標題化合物。產量:4.55 g,1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.71(2H,d,Ar-H),7.23(2H,d,Ar-H),1.70(6H,s,CH3)。
將乙酸鈀(261 mg,Precious Metals Online)及(±)2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(BINAP)(723 mg,Alfa-Aesar)添加至400 mL脫氣之甲苯中,接著在氬氣下經30分鐘加熱至45℃。冷卻溶液且經10分鐘添加2-(4-碘苯基)-2-甲基丙腈(28.6 g)、雙-(4-氯苯基)胺(25.12 g)及第三丁醇鈉(11.15 g)。添加完成後,將反應混合物加熱至回流保持20小時。冷卻反應混合物,經二氧化矽塞過濾且在減壓下移除溶劑。藉由管柱層析使用EtOAc/庚烷混合物進行純化得到呈黃色固體狀之產物。接著將產物於甲醇(150 mL)中回流且趁熱過濾得到乳白色固體。亦自濾液收集固體且使合併之固體自乙腈中再結晶,用乙腈(×2)洗滌固體。產量:10.5 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ 7.31(2H,d,Ar-H),7.21(4H,d,Ar-H),6.97-7.02(6H,m,Ar-H),1.71(6H,s,2×CH3)。
在500 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(278.5 mL,Sigma Aldrich)且脫氣15分鐘。將三苯基膦(10.74 g,Aldrich)、2,2'-聯吡啶(500 mg,Sigma Aldrich)、鋅(15.85 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(300 mg,Aldrich)添加至容器中。將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將2,4-二甲基(18.87 g)及4-異丙基氰
基(8.99 g)單體添加至容器中。添加無水甲苯(45 mL,Sigma Aldrich)。在70-80℃下攪拌反應物19小時,隨後冷卻至室溫。過濾反應物,用N,N-二甲基乙醯胺洗滌固體。將濾餅溶解於甲苯(500 mL)中且經矽藻土過濾。濾液用1 M氫氧化鈉溶液(250 mL)、水(250 mL)及10%氯化鈉溶液(250 mL)洗滌,乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於甲苯(250 mL)中且經二氧化矽過濾,用甲苯溶離。亦用四氫呋喃沖洗二氧化矽以自二氧化矽墊移除所有產物。合併產物溶離份且濃縮得到黃色固體(14.5 g)。將此物質溶解於甲苯(500 mL)中且用木炭處理。接著濃縮濾液得到黃色固體。將此物質溶解於四氫呋喃(80 mL)中且在攪拌下逐滴添加至甲醇(400 mL)中。攪拌1小時後,藉由過濾收集所得懸浮液得到淡黃色粉末。產量:9.9 g。Mn=9694 g/mol。n=34。多分散性=1.9。
聚合物(5)之介電常數為3.7。
將聚合物5與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以1.2重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於PEN基板裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層。
此調配物之OTFT效能展示於下表6(a)中:
將聚合物5與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:1比率以0.5重量%總固體含量調配於萘滿中且以噴墨印刷方式噴射至排形圖案中形成OSC層,尺寸為100 μm×100 μm。所量測之電晶體之通道寬度及長度為100 μm及7 μm。
此調配物之OTFT效能展示於下表6(b)中:
將聚合物5與來自由式(A)表示之化合物系列之6,13-雙-三異丙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:1比率以4重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於PEN基板展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒且OSC在2000 rpm下塗佈。
此調配物之TFT效能展示於下表6(c)中:
將聚合物5與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:2比率以1重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於具有SU8閘極介電質之底閘極、底接觸OTFT裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OSC層,不同之處在於用於改變功函數之SAM為10 mM五氟苯硫酚之IPA溶液。
此調配物之TFT效能展示於下表6(d)中:
在氬氣下,將肆(三苯基膦)鈀(0)(Pd(PPh3)4)(6.62 g,Peakdale Molecular)添加至4-溴-N,N-雙(4-氯苯基)苯胺(實例7a(i))(75 g)、2,4-二甲氧基酸(38.2 g,Alfa-Aesar)及碳酸鈉(64.7 g)於四氫呋喃(1120 mL)及H2O(750 mL)中之混合物中且將混合物加熱至回流隔夜。分離有機物,水層用乙酸乙酯(×2)萃取且乾燥合併之有機物且濃縮得到黑色固體。使固體吸附於二氧化矽上且用乙酸乙酯/庚烷混合物進行管柱溶離得到綠色/棕色固體。添加甲醇且攪拌混合物20分鐘,接著過濾且用甲醇(×2)洗滌。添加甲醇,將混合物加熱至40℃且逐份添加二氯甲烷直至所有固體溶解。攪拌溶液10分鐘,在冰浴中冷卻1小時,接著過濾固體,用50:50甲醇/二氯甲烷(×2)洗滌且乾燥得到呈淺綠色/棕色固體狀之產物。產量:40.8 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.40(2H,d,ArH),7.19-7.25(5H,m,ArH),7.00-7.05(6H,m,ArH),6.55(2H,m,ArH),3.84(3H,s,OMe),3.81(3H,s,OMe)。
在500 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(150 mL,Sigma Aldrich)且脫氣15分鐘。將三苯基膦(4.54 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(210 mg,Sigma-Aldrich)、鋅(6.71 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(130 mg,Sigma Aldrich)添加至容器中且將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量
碘晶體且攪拌反應物1小時。將單體(15 g)及無水甲苯(24 mL,Sigma-Aldrich)相繼添加至容器中。攪拌反應物15小時,隨後冷卻至室溫。過濾反應物,用N,N-二甲基乙醯胺洗滌固體。將濾餅溶解於二氯甲烷(500 mL)中且經矽藻土過濾。濾液用1 M鹽酸(250 mL)、水(250 mL)及10%鹽水溶液(250 mL)洗滌,乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於二氯甲烷(500 mL)中且經二氧化矽過濾,用二氯甲烷溶離。合併產物溶離份且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於氯仿(250 mL)中且用木炭處理。接著濃縮濾液得到黃色固體。將此物質溶解於氯仿(150 mL)中且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(750 mL)中。攪拌所得懸浮液1小時,隨後藉由過濾進行收集得到淡黃色粉末。產量:6.67 g。Mn=3368 g/mol。n=8.8。多分散性=2.4。
聚合物(6)之介電常數為3.5。
用氬氣吹掃裝配有冷凝器、溫度計及氬氣入口之5 L三頸平底燒瓶。接著將甲苯(1.4 L)、雙(4-氯苯基)胺、實例3(c)之化合物(40 g)、4-溴碘苯(52.3 g,Apollo Scientific)、參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)Pd2-(dba)3)(461 mg,Acros)、(±)-2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(1.05 g,Alfa-Aesar)及第三丁醇鈉(35.5 g,Alfa-Aesar)裝入燒瓶中。將所得黑色溶液加熱至100℃保持48小時,接著冷卻且經矽藻土墊過濾,用甲苯洗滌。濃縮濾液至約一半體積,隨後用水(1 L)、飽和鹽水(1 L)洗滌,經MgSO4乾燥且濃縮為綠色油狀物。藉由乾式急驟管柱層析用乙酸乙酯/庚烷混合物溶離,接著自乙腈中再結晶來進行純化,得到目標化合物。產量:32 g,灰白色固體。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.35(2H,m,Ar-H),7.20(4H,m,Ar-H),6.98(4H,m,Ar-H),6.92(2H,m,Ar-H)。
在三頸圓底燒瓶上裝配溫度計、氬氣入口及壓力平衡滴液漏斗。將無水2-甲基四氫呋喃(1.1 L)及4-溴-N,N-雙(4-氯苯基)苯胺(60.9 g)裝入燒瓶中,隨後冷卻至-78℃。逐滴添加正丁基鋰(於己烷中之1.95 M溶液,95.4 mL)且在-78℃下攪拌溶液1小時。接著經由注射器逐滴添加硼酸三甲酯(26 mL,Sigma-Aldrich)且在-78℃下攪拌反應物1.5小時,接著溫至室溫隔夜。將1 M鹽酸(630 mL)逐份添加至反應混合物中,分離各層且有機物用水(600 mL)、鹽水
(600 mL)洗滌,經MgSO4乾燥且濃縮得到淡黃色固體。將固體於庚烷中製成漿料且在室溫下攪拌1小時。濾出固體且用庚烷洗滌,隨後在真空下乾燥得到淡黃色粉末。產量:39.3 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 8.02(2H,m,Ar-H),7.27(4H,m,Ar-H),7.05(6H,m,Ar-H)。
將(4-(雙(4-氯苯基)胺基)苯基)酸(39.3 g)、2-(4-碘苯基)-2-甲基丙腈、來自實例5(c)之化合物(27.1 g)及四氫呋喃(591 mL)裝入裝配有氬氣入口及冷凝器之2 L平底燒瓶中。將碳酸鈉(33.9 g)溶解於水(393 mL)中且將其添加至四氫呋喃混合物中。接著將反應混合物加熱至75℃保持16小時。添加乙酸乙酯(200 mL)及水(200 mL)且將混合物經矽藻土墊過濾。分離各層,有機層用鹽水(600 mL)洗滌,經MgSO4乾燥且濃縮。藉由急驟管柱層析用乙酸乙酯/庚烷混合物溶離純化所得物質。將溶離份濃縮成稠厚漿料且濾出固體,用庚烷洗滌且在真空下乾燥得到灰白色固體。產量:27 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.56-7.42(6H,m,Ar-H),7.21(4H,m,Ar-H),7.15-7.02(6H,m,Ar-H),1.77(6H,s,CH3)。
在250 mL三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(128 mL,Sigma Aldrich)且脫
氣15分鐘。將三苯基膦(4.17 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(191 mg,Sigma-Aldrich)、鋅(6.16 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(120 mg,Sigma Aldrich)添加至容器中。將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將2,4-二甲基單體(5.8 g)及2-(4'-(雙(4-氯苯基)胺基)-[1,1'-聯苯]-4-基)-2-甲基丙腈(7.0 g)添加至反應物中,接著添加無水甲苯(21 mL,Sigma Aldrich)且在此溫度下攪拌反應物16小時。冷卻反應物且濾出固體,用N,N-二甲基乙醯胺洗滌。添加甲苯(600 mL)且將混合物加熱至50℃,接著經矽藻土墊過濾。將剩餘固體溶解於二氯甲烷(500 mL)中,溫至40℃,接著經矽藻土墊過濾。將甲苯濾液濃縮成黏性固體,添加二氯甲烷(500 mL)且與先前二氯甲烷濾液合併。合併之有機物用1 M氫氧化鈉水溶液(800 mL)、水(800 mL)、10%鹽水(800 mL)洗滌,經MgSO4乾燥且濃縮。將所得固體溶解於二氯甲烷(250 mL)中且通過二氧化矽墊,用二氯甲烷洗滌。將合併之溶離份濃縮為固體,將其溶解於四氫呋喃(400 mL)中且用木炭處理且濃縮得到黃色固體。將固體溶解於四氫呋喃(100 mL)中且逐滴添加至甲醇(500 mL)中,過濾且在真空下乾燥得到目標化合物。產量:4.85 g。Mn=7139 g/mol。n=10.8。多分散性=1.6。
聚合物(7)之介電常數為4.0。
將聚合物7與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-
四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:2比率以1.2重量%總固體含量調配於溴苯中。根據上文關於PEN基板裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒且OSC塗佈轉速為2000 rpm,60秒。
此調配物之TFT效能展示於下表8(a)中:
將聚合物7與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以1:2比率以1重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於具有SU8閘極介電質之底閘極、底接觸OTFT裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OSC層,不同之處在於用於改變功函數之SAM為10 mM五氟苯硫酚之IPA溶液。
此調配物之TFT效能展示於下表8(d)中:
在氬氣下,將N-甲基吡咯啶酮(NMP)(197 mL,Sigma-Aldrich)添加至第三丁醇鈉(124.0 g,Alfa-Aesar)於四氫呋喃(THF)(197 mL,Univar)中之懸浮液中。使混合物冷卻至0℃且逐滴添加1,5-二溴戊烷(87.9 mL,Sigma-Aldrich)及4-碘苯基乙腈(78.4 g)於NMP/THF之50:50混合物(173 mL)中之溶液中同時保持內部溫度低於10℃。使混合物溫至室溫且攪拌隔夜。添加2 M鹽酸(930 mL)及甲苯(930 mL),接著分離水層且用甲苯(2×465 mL)萃取。合併之有機物用飽和碳酸氫鈉(930 mL)、鹽水(930 mL)、2 M硫代硫酸鈉(930 mL)洗滌,乾燥(硫酸鎂)且在真空中濃縮得到黃色/橙色固體。添加二氯甲烷且過濾固體且用二氯甲烷洗滌得到呈白色固體狀之產物。產量:22.55 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.70-7.72(2H,m,ArH),7.22-7.25(2H,m,ArH),2.10-2.13(2H,m,-CH2-),1.67-1.89(7H,m,-CH-),1.22-1.32(1H,m,-CH-)。
將乙酸鈀(179 mg)及(±)-2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(496 mg)於甲苯(338 mL)中之溶液加熱至50℃,接著冷卻至室溫。添加1-(4-碘苯基)環己甲腈(22.55 g)、雙(4-氯苯基)胺(17.26 g)及第三丁醇鈉(7.66 g)且加熱混合物至回流隔夜。使混合物冷卻至室溫,經二氧化矽墊過濾,接著在真空中濃縮得到油狀物。藉由管柱層析用乙酸乙酯/庚烷混合物溶離,接著自IPA中再結晶來進行純化,得到呈白色固體狀之產物。產量:12.5 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.31-7.35(2H,m,ArH),7.19-7.23(4H,m,ArH),6.97-7.04(4H,m,ArH),2.14-2.17(2H,m-CH2-),1.68-1.86(7H,m,-CH2-),1.20-1.32(1H,m,-CH-)。
在500 ml三頸圓底烷瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(125 mL,Sigma-Aldrich)且脫氣15分鐘。將三苯基膦(4.04 g,Sigma-Aldrich)、2,2'-聯吡啶(200 mg,Sigma-Aldrich)、鋅(6.00 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(120 mg,Sigma-Aldrich)添加至容器中且將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將4-環己基氰基單體(12.5 g)及無水甲苯(20 mL,Sigma-Aldrich)相繼添加至容器中且攪拌反應物19小時,隨後冷卻至室溫。過濾反應物,用N,N-二甲基乙醯胺洗滌固體。將濾餅溶解於二氯甲烷(250 mL)中且經矽藻土過濾。濾液用1 M氫氧化鈉(250
mL)、水(250 mL)及10%氯化鈉溶液(250 mL)洗滌,乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於二氯甲烷(250 mL)中且經二氧化矽過濾,用二氯甲烷溶離。合併產物溶離份且濃縮得到灰白色固體(8 g)。將固體溶解於氯仿(250 mL)中且用木炭處理3次(3×0.8 g木炭)。接著濃縮濾液得到灰白色固體。將此物質溶解於氯仿(125 mL)中且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(625 mL)中。攪拌所得懸浮液1小時,隨後藉由過濾收集得到灰白色粉末。產量:6.5 g。由於不可溶性,未獲得GPC資料。
聚合物(8)之介電常數為4.1。
將乙酸鈀(II)(3.01 g)及4,5-雙(二苯膦基)-9,9-二甲基二苯并哌喃(7.76 g,Manchester Organics)溶解於甲苯(550 mL)中且使溶液脫氣。添加二苯胺(22.7 g,Alfa-Aesar)、第三
丁醇鈉(28.4 g)及2-(4-碘苯基)-2-甲基丙腈(40 g)且將溶液加熱至90℃保持18小時。冷卻反應物,經矽藻土墊過濾,用水、鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮。藉由急驟管柱層析用乙酸乙酯:庚烷混合物溶離純化殘餘物得到油狀物。將庚烷添加至油狀物中且過濾所得固體得到呈白色固體狀之產物。產量:17.5 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.22-7.32(9H,m),7.00-7.10(6H,m),1.71(6H,s)
將2-(4-(二苯胺基)苯基)-2-甲基丙腈(7.5 g)溶解於乙酸乙酯(128 mL)中。逐份添加N-溴丁二醯亞胺(8.55 g,Apollo Scientific),隨後在室溫下攪拌反應物18小時。反應混合物用水、碳酸鈉、鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮。將庚烷添加至殘餘物中且濾出所得固體得到呈灰色固體狀之產物。產量:6.4 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.30(6H,m),7.04(2H,d),6.93(4H,d),1.71(6H,s)。
將含2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(5 g)、乙酸鉀(3.65 g,Alfa-Aesar)及雙頻哪醇根基二硼(5.94 g,Allychem)之二噁烷(150 mL)裝入圓底燒瓶。用氬氣使混合物脫氣15分鐘,接著添加[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯鈀(II)(389 mg,Peakdale)且將反應混合物加熱至100℃保持18小時。濃縮混合物且將殘餘物溶解於DCM中且經矽藻土墊過濾,用DCM洗滌。有機層用水、鹽水洗滌,乾燥
(MgSO4)且濃縮至二氧化矽上。藉由乾式急驟管柱層析用庚烷/乙酸乙酯混合物溶離進行純化得到白色固體,使其自THF/MeCN中再結晶得到呈白色固體狀之目標化合物。產量:2.97 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.69(4H,m),7.31(2H,m)7.09(2H,m),7.04(4H,m),1.72(6H,s),1.32(24H,s)。
將2,7-二溴-9,9-二辛基-9H-茀(1.69 g,Sigma-Aldrich)、2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(967 mg)、2-(4-(雙(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼-2-基)苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(2.90 g)、磷酸鉀(4.36 g,Alfa-Aesar)及Aliquat 336(2滴,Alfa-Aesar)溶解於甲苯(22 mL)、二噁烷(22 mL)及水(11 mL)之混合物中。使溶液脫氣15分鐘,隨後添加參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(24 mg,Acros)及三(鄰甲苯基)膦(47 mg,Sigma-Aldrich)且加熱至90℃保持17小時。將反應混合物傾於甲醇(280 mL)上且過濾所得沈澱物,溶解於甲苯(250 mL)中,用1 N NaOH、鹽水、水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮。將殘餘物溶解於甲苯(80 mL)中且通過二氧化矽墊,用甲苯、甲苯/THF及THF洗滌。濃縮濾液且用木炭處理(3×0.33 g)。濃縮濾液且將固體溶解於THF(60 mL)中且逐滴添加至甲醇(300 mL)中。過濾固體得到呈黃色固體狀之目標化合物。產量:2.46 g。Mn=9731 g/mol,n=13.9,多分散性=1.8。
聚合物(9)之介電常數為4.6。
將聚合物9與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以1.2重量%總固體含量調配於萘滿中。根據上文關於玻璃/SU8基板裝置展示之方法將此聚合物塗佈為OTFT裝置中之OSC層,不同之處在於所用硫醇為4-氟硫酚且使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之TFT效能展示於下表10(a)中:
將1,4-二溴-2,5-二甲基苯(166.3 g,Sigma-Aldrich)、苯基酸(157.25 g,Apollo Scientific)、碳酸鉀(401.2 g,Sigma-Aldrich)、溴化四-正丁基銨(375.0 g,Alfa-Aesar)及乙酸鈀(II)(2.74 g)在水(1570 mL)中混合在一起且加熱至70℃保持18小時。反應物用水(1500 mL)稀釋,攪拌10分鐘且藉由真空過濾收集固體。固體用水(2×300 mL)洗滌且乾燥得到呈灰色固體狀之產物。產量:180.9 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.39(10H,m),7.16(2H,s),2.28(6H,s)。
將2',5'-二甲基-1,1':4',1"-聯三苯(180.9 g)溶解於吡啶(4296 mL)中,添加水(405 mL)且將反應混合物加熱至90℃。小心添加高錳酸鉀(KMnO4)(516 g,Sigma-Aldrich)且持續回流。每隔30分鐘再添加KMnO4(235 g)及水(677 mL),持續2小時。一旦完成添加,即持續回流18小時。將反應混合物經矽藻土墊趁熱過濾,用沸水(3×2000 mL)洗滌濾餅。濃縮濾液以移除大部分吡啶,隨後用濃鹽酸調節至約pH 1。藉由真空過濾收集固體,用水(2×1400 mL)洗滌且乾燥得到乳白色固體。接著將固體於乙酸乙酯(840 mL)中回流,冷卻,藉由真空過濾收集且用乙酸乙酯(2×233 mL)洗滌得到呈乳白色固體狀之產物。產量:183.8 g。
將[1,1':4',1"-聯三苯]-2',5'-二甲酸(183.85 g)逐份添加至硫酸(1804 mL,Fisher Scientific)中且攪拌2小時。將反應混合物傾於冰-水混合物(5900 mL)上且攪拌10分鐘。藉由真空過濾收集固體且用水(2×831 mL)洗滌。接著在甲醇(1663 mL)中攪拌固體1小時,藉由真空過濾收集固體,用水(2×831 mL)洗滌且乾燥得到呈紫色固體狀之產物。產量:148.2 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.81(2H,m),7.68(2H,m),7.57(4H,m),7.34(2H,m)。
在氬氣下將氫氧化鉀(163.7 g)、二乙二醇(1412 mL,Alfa-Aesar)及茚并[1,2-b]茀-6,12-二酮(28.23 g)裝入合適容器。添加水合肼(152 mL,Alfa-Aesar)且將反應物加熱至170℃保持18小時。將反應混合物緩慢添加至冰(2 kg)與濃鹽酸(1 L)之混合物中且攪拌所得漿料10分鐘。藉由真空過濾收集固體,用水(3×500 mL)洗滌且乾燥得到呈灰色固體狀之產物。產量:24.49 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.95(2H,m),7.80(2H,m),7.54(2H,m),7.39(2H,m),7.30(2H,m)。
將6,12-二氫茚并[1,2-b]茀(24.03 g)溶解於DMSO(372.4 mL,Sigma-Aldrich)中且添加第三丁醇鈉(56.18 g),隨後加熱至80℃。逐滴添加辛基溴(110.6 g,Fluorochem)同時保持溫度低於90℃。冷卻反應物,溶解於庚烷(2400 mL)中,用水(3×746 mL)洗滌,乾燥(Na2SO4)且濃縮得到黑色
固體。將固體於甲醇(480 mL)中回流10分鐘,冷卻至室溫且藉由真空過濾收集。固體用甲醇(2×480 mL)洗滌且乾燥得到呈黑色固體狀之產物。產量:82.56 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.74(2H,m),7.60(2H,m),7.32(6H,m),2.00(8H,m),1.05(40H,m),0.80(12H,m),0.60(8H,m)。
在氬氣下,在合適容器中,將6,6,12,12-四辛基-6,12-二氫茚并[1,2-b]茀(60.24 g)及碘(33.6 mg,Alfa-Aesar)溶解於DCM(143 mL)中。添加含碳酸鈉(23.98 g)之水(85.7 mL)且使混合物冷卻至-5℃。添加溴(32.04 g,Sigma-Aldrich)於DCM(57 mL)中之溶液同時保持溫度低於5℃。接著使反應物溫至室溫且攪拌16小時。混合物用DCM(285 mL)稀釋,用20%硫代硫酸鈉(143 mL)、水(2×143 mL)洗滌,乾燥(Na2SO4)且濃縮得到黃色固體。自丙酮中再結晶得到呈白色固體狀之產物。產量:68.54 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.57(4H,m),7.47(4H,m),1.97(8H,m),1.09(40H,m),0.80(12H,m),0.60(8H,br m)。
將含2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(5 g)、乙酸鉀(3.65 g)及雙頻哪醇根基二硼(5.94 g)之二噁烷(150 mL)裝入圓底燒瓶。用氬氣使溶液脫氣15分鐘。添加[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯飽(II)(389 mg)且將反應混合物加熱至100℃保持18小時。濃縮混合物且將殘餘物溶解於
DCM中且經矽藻土墊過濾,用DCM洗滌。有機層用水、鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮至二氧化矽上。藉由乾式急驟管柱層析用庚烷/乙酸乙酯混合物溶離進行純化得到白色固體,使其自THF/MeCN中再結晶得到呈白色固體狀之目標化合物。產量:2.84 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.69(4H,m),7.31(2H,m)7.09(2H,m),7.04(4H,m),1.72(6H,s),1.32(24H,s)。
將2,8-二溴-6,6,12,12-四辛基-6,12-二氫茚并[1,2-b]茀(2.60 g)、2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(947 mg)、2-(4-(雙(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼-2-基)苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(2.84 g)、磷酸鉀(4.27 g)及Aliquat 336(2滴)溶解於甲苯(32 mL)、二噁烷(16 mL)及水(16 mL)之混合物中。使溶液脫氣15分鐘,隨後添加參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(23 mg)及三(鄰甲苯基)膦(46 mg)且加熱至90℃保持17小時。將反應混合物傾於甲醇(320 mL)上且過濾所得沈澱物,溶解於甲苯(200mL)中,用1 N NaOH、鹽水、水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮。將殘餘物溶解於甲苯(150 mL)中且通過二氧化矽墊,用甲苯、甲苯/THF及THF澈底洗滌。濃縮濾液且用木炭處理(3×0.53 g)。濃縮濾液且將固體溶解於THF(70 mL)中且逐滴添加至甲醇(350 mL)中。過濾固體得到呈黃色固體狀之目標化合物。產量:3.3 g。Mn=11341 g/mol,n=11.2,多分散性=1.9。聚合物(10)之介電常數為4.2。
將聚合物10與來自由式(A2)表示之化合物系列之1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯以2:1比率以2重量%總固體含量調配於溴苯中。此與PEN基板裝置相同,不同之處在於使用電漿清洗製程活化表面(PE100型,購自Plasma Etch Inc.),使用50 sccm氧、50 sccm氬及250 W RF電漿功率,處理時間為65秒。
此調配物之TFT效能展示於下表11(a)中:
2,4-二甲基-N,N-二苯基苯胺
使甲苯(735 mL)脫氣10分鐘,接著添加二苯胺(15 g)、4-碘二甲苯5(21.6 g,Alfa-Aesar)及第三丁醇鈉(10.65 g),隨後再脫氣5分鐘。添加參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(812 mg)及三-第三丁基膦(1.08 mL)且將混合物加熱至95℃保持3.5小時。冷卻反應物,用水(750 mL)淬滅,攪拌10分鐘,接著經矽藻土過濾。分離有機層,用鹽水(2×500 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到棕色油狀物。將油狀物再溶解於甲苯中且通過二氧化矽塞。濃縮濾液得到呈棕色油狀之標題化合物。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.16-7.23(4H,m,ArH),6.86-7.05(9H,m,ArH),2.33(3H,s,CH3),2.00(3H,s,CH3)。
N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺
將NBS(31.55 g)添加至2,4-二甲基-N,N-二苯基苯胺6(24.23 g)於EtOAc(410 mL)中之溶液中。將混合物經5分鐘緩慢溫熱且再攪拌1小時直至溶液再次冷卻。混合物用水(250 mL)、Na2CO3(2×375 mL)、鹽水(250 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到深棕色固體。自THF/MeCN中再結晶得到呈灰色固體狀之標題化合物。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.22-7.30(4H,m,ArH),7.05(1H,d,ArH),7.00(1H,dd,ArH),6.95(1H,d,ArH),2.33(3H,s,CH3),1.97
(3H,s,CH3)。
使N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺7(10 g)、雙(頻哪醇根基)二硼(12.96 g,Allychem)及乙酸鉀(7.97 g,Alfa-Aesar)於二噁烷(250 mL)中之混合物脫氣10分鐘,接著添加[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯鈀(II)與二氯甲烷之錯合物(947 mg)且將混合物加熱至100℃隔夜。濃縮混合物且將殘餘物溶解於DCM(300 mL)中且通過矽藻土塞。濾液用水(2×200 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到深棕色固體。藉由管柱層析用EtOAc/庚烷混合物溶離,接著自THF/MeCN中再結晶來進行純化,得到呈白色固體狀之標題化合物。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.62-7.64(4H,m,ArH),6.92-7.05(7H,m,ArH),2.34(3H,s,CH3),1.95(3H,s,CH3),1.29(24H,s,CH3)。
將乙酸鈀(II)(3.01 g,Precious Metals Online)及4,5-雙(二苯膦基)-9,9-二甲基二苯并哌喃(7.76 g,Manchester Organics)溶解於甲苯(550 mL)中且使溶液脫氣。添加二苯胺(22.7 g,Alfa-Aesar)、第三丁醇鈉(28.4 g,Alfa-Aesar)及2-(4-碘苯基)-2-甲基丙腈(40 g)且將溶液加熱至90℃保持18小時。冷卻反應物,經矽藻土墊過濾,用水、鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮。藉由急驟管柱層析用乙酸乙酯:庚烷混合物溶離純化殘餘物得到油狀物。將庚烷添加至油狀物中且過濾所得固體得到呈白色固體狀之產物。產量:17.5 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.22-7.32(9H,m),7.00-7.10(6H,m),1.71(6H,s)
將2-(4-(二苯胺基)苯基)-2-甲基丙腈(7.5 g)溶解於乙酸乙酯(128 mL)中。逐份添加N-溴丁二醯亞胺(NBS)(8.55 g,Apollo Scientific),隨後在室溫下攪拌反應物18小時。反應混合物用水、碳酸鈉、鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮。將庚烷添加至殘餘物中且濾出所得固體得到呈灰色固體狀之產物。產物:6.4 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.30(6H,m),7.04(2H,d),6.93(4H,d),1.71(6H,s)。
使甲苯(735 mL)脫氣10分鐘,接著添加二苯胺(15 g,Alfa Aesar)、4-碘二甲苯(21.6 g,Alfa-Aesar)及第三丁醇鈉(10.65 g,Alfa Aesar),隨後再脫氣5分鐘。添加Pd2(dba)3(812 mg,Acros)及三-第三丁基膦(1.08 mL,Alfa Aesar)且將混合物加熱至95℃保持3.5小時。冷卻反應物,用水(750 mL)淬滅,攪拌10分鐘,接著經矽藻土過濾。分
離有機層,用鹽水(2×500 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到棕色油狀物。產量:24.46 g。將油狀物再溶解於甲苯中且通過二氧化矽塞。濃縮濾液得到呈棕色油狀之標題化合物。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.16-7.23(4H,m,ArH),6.86-7.05(9H,m,ArH),2.33(3H,s,CH3),2.00(3H,s,CH3)。
將NBS(31.55 g,Apollo Scientific)添加至2,4-二甲基-N,N-二苯基苯胺(24.23 g)於EtOAc(410 mL)中之溶液中。將混合物經5分鐘緩慢溫熱且再攪拌1小時直至溶液再次冷卻。混合物用水(250 mL)、Na2CO3(2×375 mL)、鹽水(250 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到深棕色固體。自THF/MeCN中再結晶得到呈灰色固體狀之標題化合物。產量:27.70 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.22-7.30(4H,m,ArH),7.05(1H,d,ArH),7.00(1H,dd,ArH),6.95(1H,d,ArH),2.33(3H,s,CH3),1.97(3H,s,CH3)。
使N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺7(10 g)、雙(頻哪醇根基)二硼(12.96 g,Allychem)及乙酸鉀(7.97 g,Alfa-Aesar)於二噁烷(250 mL)中之混合物脫氣10分鐘,接著添加[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯鈀(II)與二氯甲烷之錯合物(947 mg,Peakdale Molecular)且將混合物加熱至100℃隔夜。濃縮混合物且將殘餘物溶解於DCM(300 mL)中且通過矽藻土塞。濾液用水(2×200 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到深棕色固體。藉由管柱層析用EtOAc/庚烷混合物溶離,接著自THF/MeCN中再結晶來進行純化,得到呈白色固體狀之標題化合物。產量:5.60 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.62-7.64(4H,m,ArH),6.92-7.05(7H,m,ArH),2.34(3H,s,CH3),1.95(3H,s,CH3),1.29(24H,s,CH3)。
將2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(實例11a(ii))(537.4 mg),N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺(實例11b(ii))(328.5 mg)及2,4-二甲基-N,N-雙(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼-2-基)苯基)苯胺(實例11(c))(1.01 g)添加至甲苯:二噁烷:水(9.3 mL:4.6 mL:4.6 mL)之混合物中,接著添加磷酸鉀(1.61 g,Alfa-Aesar)及Aliquat 336(4滴,Alfa Aesar)。使混合物脫氣10分鐘,接著添加Pd2(dba)3(8.8 mg,Acros)及三(鄰甲苯基)膦(17.4 mg,Sigma-Aldrich)且將混合物加熱至90℃直至達到所需Mn。藉由每小時對反應物進行取樣且進行GPC分析來測定Mn。此時,藉由添加溴苯(1.5 g,Sigma Aldrich)來取代頻哪醇根基硼部分且混合物在90℃下加熱隔夜。冷卻混合物,傾入MeOH(92.5 mL)且過濾沈澱物且溶解於甲苯(100 mL)中。溶液用1 M NaOH(92.5 mL)、水(92.5 mL)、鹽水(92.5 mL)洗滌,乾燥(硫酸鎂)且濃縮得到橙色固體。將固體溶解於甲苯(10 mL)中且經二氧化矽塞過濾,用THF:甲苯(50:50)
溶離。濃縮濾液為橙色固體,溶解於THF(10 mL)中且逐滴添加至MeOH(50 mL)中。攪拌懸浮液15分鐘,接著過濾得到黃色固體,溶解於甲苯中,用木炭(3×80 mg)處理且濃縮濾液。將固體溶解於THF(10 mL)中且逐滴添加至MeOH(50 mL)中。過濾所得固體且乾燥得到呈黃色固體狀之標題化合物。產量:620 mg。Mn=3900 g/mol。n=13.8。多分散性=2.3。
使甲苯(170 mL)脫氣10分鐘,接著添加2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(2.70 g)、N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺(1.66 g)及2,4-二甲基-N,N-雙(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼-2-基)苯基)苯胺(5.01 g),接著添加(Ph3P)4Pd(27.7 mg,Peakdale Molecular)及1 M Na2CO3(95 mL)。將混合物加熱至95℃直至達到所需Mn。藉由對反應物進行取樣且進行GPC分析來測定Mn。此時,藉由添加溴苯(7.5 g,Sigma Aldrich)來取代頻哪醇根基硼部分且混合物在95℃下加熱隔夜。接著冷卻混合物且傾至甲醇(1325 mL)中。藉由過濾收集所得懸浮液,溶解於甲苯(250 mL)中且經矽藻土過濾。濾液用1 M NaOH(250 mL)、水(250 mL)、鹽水(250 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到黃色固體。為移除溴化物部分,將此固體溶解於已脫氣之甲苯(170 mL)中且向其中添加1 M Na2CO3(95 mL)、(Ph3P)4Pd(27.7 mg,Peakdale Molecular)及苯基酸(5.81 g,Apollo Scientific)。將此物質加熱至95℃隔夜。重複上述處理,
濃縮至150 mL。經二氧化矽過濾,用50:50甲苯:THF混合物溶離。濾液濃縮為棕色固體,溶解於甲苯(100 mL)中,用木炭(3×500 mg)處理且濃縮濾液。將固體溶解於THF(50 mL)中且在MeOH(250 mL)中沈澱。過濾所得懸浮液得到呈灰色固體狀之標題化合物。產量:4.0 g。Mn=1992 g/mol。n=7.0。多分散性=3.4。
聚合物9之介電常數為3.6。
使甲苯(34 mL)脫氣10分鐘,接著添加2-(4-(雙(4-溴苯基)胺基)苯基)-2-甲基丙腈(537.4 mg)、N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺(328.7 mg)及2,4-二甲基-N,N-雙(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼-2-基)苯基)苯胺(1.00 g),接著添加(Ph3P)4Pd(5.7 mg,Peakdale Molecular)及1 M Na2CO3(19 mL)。將混合物加熱至95℃保持12小時,藉由添加溴苯(1.5 g,Sigma Aldrich)來取代頻哪醇根基硼部分且混合物在95℃下加熱隔夜。接著藉由添加苯基酸(1.16 g,Apollo Scientific)來取代溴化物部分且加熱混合物隔夜。如上文所述進行純化得到呈灰色固體狀之產物。產量:825 mg。Mn=2300 g/mol。n=8.1。多分散性=3.1。
在1 L三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。使用套管針將500 mL無水N,N-二甲基乙醯胺(Sigma Aldrich)裝入容器且溶液用氬氣脫氣15分鐘。添加三苯基膦(19.65 g,Sigma Aldrich)、2,2'-聯吡啶(0.92 g,Sigma Aldrich)、鋅(29.65 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(0.51 g,Sigma Aldrich)且將反應物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。20分鐘後,添加少量碘晶體且在70-80℃下再攪拌混合物40分鐘。相繼添加2,4-二甲基PTAA單體(49.88 g,參見實例4)及無水甲苯(75 mL,Aldrich)。在70-80℃下攪拌反應物19小時。使反應物冷卻至室溫且過濾。固體用濾液洗滌,隨後轉移回容器中且在50℃下溶解於甲苯(500 mL)中。使混合物冷卻至室溫且藉由緩慢添加濃鹽酸(80 mL)來淬滅過量鋅。分離各層且有機相用10%氯化鈉水溶液(3×250 mL)洗滌。接著乾燥(硫酸鈉)有機相且經矽藻土墊過濾。濃縮濾液得到黃色固體。將此固體溶解於甲苯(200 mL)中且經矽膠墊(100 g)過濾,用甲苯溶離直至根據TLC板上之UV光點不再發現產物。合併濾液且濃縮得到黃色固體。製備此固體於150 mL四氫呋喃中之溶液,接著經1小時添加至一份經攪拌之甲醇(750 mL)中。攪拌懸浮液1小時,隨後過濾,用甲醇(2×100 mL)洗滌且乾燥得到黃色粉末。產量:25.78 g。Mn=3263 g/mol,n=12.0,多分散性=1.7。
將11.22 g 2,4-二甲基聚三芳基胺聚合物及500 mL甲苯(Fisher Scientific)裝入裝配有磁性攪拌器之1 L高壓釜中。添加10%鈀/碳(5.6 g,Sigma Aldrich)於水(90 mL)中之漿料。向此經攪拌之溶液中添加三乙胺(17 mL,Alfa-Aesar)且反應混合物在300 psi/50℃下氫化72小時。冷卻且排氣後,混合物經矽藻土過濾,用甲苯溶離。濾液用水(4×500 mL)洗滌,乾燥(硫酸鈉)且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於甲苯(100 mL)中且經二氧化矽墊過濾,用甲苯溶離直至根據TLC板上之UV光點不再發現產物。接著濃縮濾液得到黃色固體。將該產物於甲苯(250 mL)中之溶液及活性炭(1.2 g)裝入500 mL圓底燒瓶。將混合物加熱至60℃保持30分鐘,接著經布赫納漏斗熱過濾,用最少量甲苯洗滌。再重複此碳篩選製程2次,將第3次處理物經玻璃燒結漏斗過濾。濃縮濾液得到深黃色固體。製備此物質於四氫呋喃(60 mL)中之溶液且緩慢添加至一份經攪拌之甲醇(300 mL)中。攪拌所得懸浮液1小時,藉由真空過濾收集,用甲醇(3×50 mL)洗滌且乾燥得到呈淡黃色粉末狀之產物。產量:9.75 g。Mn=3138 g/mol。n=11.6。多分散性=1.8。氯含量=19 ppm。
2,4-二甲基PTAA聚合物(6)之介電常數為3.0。
使用與實例1至11中所描述相同之方法合成比較實例聚合物(13)及(14),亦即3-甲氧基-PTAA均聚物(13)及2,4-二氟-PTAA均聚物(14);相應PTAA聚合物之電容率列於表1
中。
將甲苯(1.125 L)裝入裝配有機械攪拌器、溫度計、冷凝器及氬氣入口之2 L 3頸圓底燒瓶,將乙酸鈀(494.4 mg,Precious Metals)及(±)-2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(1.37 g,Alfa-Aesar)添加至容器中且將內含物加熱至50℃,接著一達到50℃即冷卻至室溫且攪拌1小時。將3,5-雙(三氟甲基)碘苯(75 g,Maybridge)、雙(4-氯苯基)苯胺(52.5 g)及第三丁醇鈉(23.28 g,Alfa-Aesar)添加至容器中,加熱至110℃保持8小時。冷卻反應物且添加水(750 ml)。過濾混合物且分離各層。有機相用水洗滌,經矽藻土墊過濾且濃縮。藉由使用庚烷作為溶離劑進行層析,接著自甲醇中再
結晶兩次來純化粗產物。產量:35 g。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.31-7.29(7H,m,ArH),7.04-7.02(3H,m,ArH)。
在1 L三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(250 mL,Sigma-Aldrich)且脫氣15分鐘。將三苯基膦(7.58 g,Sigma-Aldrich)、2,2'-聯吡啶(346.2 mg,Sigma-Aldrich)、鋅(11.17 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(216.7 mg,Sigma-Aldrich)添加至容器中。將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將3,5-雙(三氟甲基)單體(24.98 g)添加至容器中。添加無水甲苯(41 mL,Sigma-Aldrich)且攪拌反應物19小時,隨後冷卻至室溫。過濾反應物,用N,N-二甲基乙醯胺(100 mL)洗滌固體。將濾餅溶解於四氫呋喃(300 mL)中,經矽藻土墊過濾且濃縮。將此物質溶解於四氫呋喃(250 mL)中且經二氧化矽過濾,用四氫呋喃溶離。合併產物溶離份且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於2-甲基四氫呋喃(230 mL)中,用1 M氫氧化鈉溶液(200 mL)、水(200 mL)、10%氯化鈉溶液(200 mL)及水(200 mL)洗滌,隨後濃縮得到黃色固體(8.5 g)。將此物質溶解於四氫呋喃(50 mL)中且用木炭處理3次(3×0.85 g木炭),接著進行濃縮。將此物質溶解於四氫呋喃(60 mL)中且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(300 mL)中。攪拌所得懸
浮液1小時,隨後藉由過濾收集且乾燥。產量:7.5 g。Mn=5350 g/mol。n=14.1。多分散性=1.3。
聚合物(11)之介電常數為2.8。
將5-氯-2-硝基茴香醚(1.0 g,Sigma-Aldrich)、甲酸銨(3.36 g,Alfa-Aesar)及10%碳/鉑(100 mg)於MeOH(10 mL)中之混合物加熱至回流保持45分鐘,接著冷卻至室溫且經矽藻土過濾,用MeOH洗滌。濃縮濾液且將殘餘物溶解於EtOAc及水中。乾燥(MgSO4)有機物且濃縮得到棕色油狀物。使該物質吸附於二氧化矽上且用乙酸乙酯/庚烷混合物進行管柱溶離得到呈棕色油狀之產物。產量:0.7 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 6.72-6.78(2H,m,ArH),6.58-6.62(1H,m,ArH),3.83(3H,s,OMe)。
將乙酸鈀(II)(949 mg,Precious Metals Online)及(+/-)-2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(2.63 g,Alfa-Aesar)於甲苯(1000 mL)中之溶液在氬氣下加熱至50℃,接著冷卻至室
溫。添加4-氯-2-甲氧基苯胺(66.6 g)、4-碘氯苯(105.81 g,Apollo Scientific)及第三丁醇鈉(44.68 g,Alfa-Aesar)且將混合物加熱至回流保持90分鐘。使混合物冷卻至室溫,用水(500 mL)淬滅,接著分離有機物,乾燥(MgSO4)且濃縮。使殘餘物吸附於二氧化矽上且用乙酸乙酯/庚烷混合物進行管柱溶離得到呈深橙色油狀之產物,其在靜置時固化。產量:97.86 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.18-7.23(2H,m,ArH),7.12(1H,d,ArH),7.00-7.05(2H,m,ArH),6.82-6.85(2H,m,ArH),6.00(1H,brs,NH),3.87(3H,s,OMe)。
將乙酸鈀(II)(3.84 g,Precious Metals Online)及4,5-雙(二苯膦基)-9,9-二甲基二苯并哌喃(9.91 g,Manchester Organics)溶解於甲苯(690 mL)中且在室溫下氬氣下攪拌1小時。添加4-氯-N-(4-氯苯基)-2-甲氧基苯胺(45.9 g)、碘苯(47.9 mL,Sigma-Aldrich)及第三丁醇鈉(42.78 g,Alfa Aesar)且將混合物加熱至85℃隔夜。使混合物冷卻至室溫,用水(690 mL)淬滅且經矽藻土過濾。分離有機物,乾燥(MgSO4)且濃縮得到黑色油狀物。使該物質吸附於二氧化矽上且用乙酸乙酯/庚烷混合物進行管柱溶離得到棕色油狀物。添加MeOH且使混合物冷卻至0℃且攪拌1小時。過濾固體且自DCM/MeOH中再結晶得到呈白色固體狀之產物。產量:14.5 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.18-
7.23(2H,m,ArH),7.10-7.15(2H,m,ArH),7.05(1H,d,ArH),6.89-6.99(5H,m,ArH),6.84-6.88(2H,m,ArH),3.63(3H,s,OMe)。
在500 ml三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(150 mL,Sigma-Aldrich)且脫氣15分鐘。將三苯基膦(5.75 g,Sigma-Aldrich)、2,2'-聯吡啶(263.1 mg,Sigma-Aldrich)、鋅(8.48 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(163.8 mg,Sigma-Aldrich)添加至容器中且將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將單體(14.5 g)及無水甲苯(24 mL,Sigma-Aldrich)相繼添加至容器中且攪拌混合物隔夜,隨後冷卻至室溫。過濾反應物且將濾液逐滴添加至MeOH(1150 mL)中。過濾固體,用MeOH洗滌且乾燥,隨後再溶解於甲苯(750 mL)中。溶液用1 M鹽酸(250 mL)、水(250 mL)、10%鹽水(250 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於甲苯中且通過二氧化矽墊,相繼用甲苯及50:50甲苯:THF溶離。濃縮濾液,接著再溶解於甲苯中且用木炭(3×1.24 g)處理。接著濃縮濾液得到黃色固體。將此物質溶解於THF(250 mL)中且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(1250 mL)中。攪拌所得懸浮液30分鐘,隨後藉由過濾收集得到淡黃色粉末。產量:8.93g。Mn=3221 g/mol。n=11.8。多分散性=2.4。
聚合物(16)之介電常數為3.3。
將300毫升(mL)甲苯裝入裝配有磁性攪拌器、溫度計、冷凝器及氬氣入口之1公升(L)3頸圓底燒瓶,將乙酸鈀(250毫克(mg),Precious Metals)及(±)-2,2'-雙(二苯膦基)-1,1'-聯萘(0.69公克(g),Alfa-Aesar)添加至容器中且將內含物加熱至50℃,接著一達到50℃即冷卻至室溫且攪拌1小時。將4-苯氧基苯胺(20.02 g,Alfa-Aesar)、4-氯碘苯(59.96 g,Apollo Scientific)及第三丁醇鈉(22.83 g,Alfa-Aesar)添加至容器中,加熱至110℃保持54小時。冷卻反應物且添加水(200 ml)。過濾混合物且分離各層。有機相用水洗滌,經矽藻土墊過濾,經硫酸鈉乾燥且濃縮。藉由使用含2%乙酸乙酯之庚烷作為溶離劑進行自動層析,接著藉由二氧化矽墊使用庚烷移除雜質,接著使用含10%乙酸乙酯之庚烷進行自動層析來純化粗產物。合併產物溶離份且進行濃縮。產量:29 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.5-6.9(17H,m,ArH)
在500 ml三頸圓底燒瓶上裝配頂置式攪拌器、溫度計、空氣冷凝器、克萊森轉接器及隔膜入口。用氬氣吹掃裝置。裝入N,N-二甲基乙醯胺(130 mL,Aldrich)且脫氣15分鐘。將三苯基膦(1.50 g,Aldrich)、2,2'-聯吡啶(69.8 mg,Aldrich)、鋅(2.24 g,Alfa-Aesar)及氯化鎳(II)(42.4 mg,Aldrich)添加至容器中。將內含物加熱至70-80℃,此時混合物顏色變為紅棕色。添加少量碘晶體且攪拌反應物1小時。將單體(13 g)及無水甲苯(45.5 mL,Sigma-Aldrich)相繼添加至容器中。3小時後,再添加氯化鎳(II)(42.8 mg)且攪拌反應物15小時,隨後冷卻至室溫。反應物經矽藻土過濾,用N,N-二甲基乙醯胺(50 mL)溶離。固體開始在濾液中沈澱,藉由過濾收集沈澱物。量取濾液(350 mL)且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(1750 mL)中。攪拌懸浮液1小時,藉由真空過濾收集且用甲醇洗滌。將固體與由矽藻土過濾收集之固體合併且溶解於四氫呋喃(250 mL)中,用10%氯化鈉溶液(200 ml)洗滌3次且濃縮得到黃色固體。將此物質溶解於四氫呋喃(250 mL)中且經二氧化矽過濾,用四氫呋喃溶離。合併產物溶離份且濃縮得到黃色固體(15 g)。將此物質溶解於四氫呋喃(250 mL)中且用木炭處理3次(3×1.5 g木炭)。濃縮濾液。將此物質溶解於四氫呋喃(120 mL)中且逐滴添加至一份經攪拌之甲醇(120 mL)中。攪拌所得懸浮液1小時,隨後藉由過濾收集且乾燥。產量:8.6 g。Mn=2047 g/mol。N=6.1。多分散性=2.1。
聚合物(17)之介電常數為2.7。
使甲苯(735 mL)脫氣10分鐘,接著添加二苯胺(15 g,Alfa-Aesar)、4-碘二甲苯(21.6 g,Alfa-Aesar)及第三丁醇鈉(10.65 g,Alfa-Aesar),隨後再脫氣5分鐘。添加Pd2(dba)3(812 mg,Acros)及三-第三丁基膦(1.08 mL,Alfa-Aesar)且將混合物加熱至95℃保持3.5小時。冷卻反應物,用水(750 mL)淬滅,攪拌10分鐘,接著經矽藻土過濾。分離有機層,用鹽水(2×500 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到棕色油狀物。將油狀物再溶解於甲苯中且通過二氧化矽塞。濃縮濾液得到呈棕色油狀之標題化合物。產量:24.46 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.16-7.23(4H,m,ArH),6.86-7.05(9H,m,ArH),2.33(3H,s,CH3),2.00(3H,s,CH3)。
將NBS(31.55 g,Apollo Scientific)添加至2,4-二甲基-
N,N-二苯基苯胺(24.23 g)於EtOAc(410 mL)中之溶液中。將混合物經5分鐘緩慢溫熱且再攪拌1小時直至溶液再次冷卻。混合物用水(250 mL)、Na2CO3(2×375 mL)、鹽水(250 mL)洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮得到深棕色固體。自THF/MeCN中再結晶得到呈灰色固體狀之標題化合物。產量:27.70 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ 7.22-7.30(4H,m,ArH),7.05(1H,d,ArH),7.00(1H,dd,ArH),6.95(1H,d,ArH),2.33(3H,s,CH3),1.97(3H,s,CH3)。
(b)合成2,2'-(9,9-二辛基-9H-茀-2,7-二基)雙(4,4,5,5-四甲基-1,3,2--二氧硼
)
將含2,7-二溴-9,9-二辛基-9H-茀(10 g,Sigma-Aldrich)、乙酸鉀(6.26 g,Alfa-Aesar)及雙(頻哪醇根基)二硼(10.19 g,Allychem)之二噁烷(300 mL)裝入圓底燒瓶中。使混合物脫氣15分鐘,接著添加[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯鈀(II)(745 mg,Peakdale)且將反應混合物加熱至100℃保持18小時。濃縮混合物且將殘餘物溶解於DCM中且經矽藻土墊過濾,用DCM洗滌。有機層用水、鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮至二氧化矽上。藉由乾式急驟管柱層析用庚烷/乙酸乙酯混合物溶離進行純化得到淡黃色固體,使其自THF/MeCN中再結晶得到呈黃色固體狀之目標化合物。產量:7.89 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.80(2H,m),7.72(4H,m),2.00(4H,m),1.38(24H,s),0.95-1.25(20H,m),0.78(6H,m),0.48-0.60(4H,br m)。
在甲苯(77 mL)、二噁烷(77 mL)及水(38.5 mL)之混合物中攪拌N,N-雙(4-溴苯基)-2,4-二甲基苯胺(7.37 g)、2,2'-(9,9-二辛基-9H-茀-2,7-二基)雙(4,4,5,5-四甲基-1,3,2--二氧硼)(10.99 g)、磷酸鉀(14.97 g,Alfa-Aesar)及Aliquat 336(56滴,Alfa-Aesar)且脫氣。添加三-(鄰甲苯基)膦(161 mg,Sigma-Aldrich)及參(二苯亞甲基丙酮)鈀(0)(81 mg,Acros)且將反應物加熱至100℃保持18小時。將反應混合物傾於甲醇(960 mL)上,藉由過濾收集所得固體且用1 M HCl(500 mL)、飽和碳酸氫鹽(500 mL)、水(500 mL)及丙酮(500 mL)洗滌。將固體溶解於甲苯:THF中且經二氧化矽墊過濾且濃縮濾液得到黃色塑膠。將此物質溶解於THF(250 mL)中且用甲醇(1250 mL)使其沈澱。藉由過濾收集固體得到呈黃色粉末狀之目標化合物。產量:10.5 g。Mn=14885,n=22.6,多分散性=2.0。
聚合物(18)之介電常數為2.7。
將乙酸鈀(II)(2.26 g,Precious Metals Online)及4,5-雙(二苯膦基)-9,9-二甲基二苯并哌喃(5.97 g,Alfa-Aesar)溶解於甲苯(100 mL)中且脫氣,隨後在室溫下攪拌1小時。添加4-(第二丁基)苯胺(TCI,15.3 g)、4-碘溴苯(Apollo Scientific,62.2 g)及第三丁醇鈉(21.8 g,Alfa-Aesar)且用甲苯洗滌(113 mL)。接著將反應混合物加熱至回流保持18小時。使反應物冷卻至室溫,用水(200 mL)稀釋且經矽藻土墊過濾。有機層用水(2×200 mL)洗滌,乾燥(Na2SO4)且濃縮。藉由急驟管柱層析用乙酸乙酯:庚烷混合物溶離,接著相繼自甲醇:乙酸乙酯及乙腈:THF中再結晶來進行純化得到呈白色固體狀之目標化合物。產量:29 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3):7.32(4H,m),7.09(2H,m),6.92(6H,m),2.54(1H,m),1.56(2H,m),1.21(3H,m),0.83(3H,m)。
2,2'-(6,6,12,12-四辛基-6,12-二氫茚并[1,2-b]茀-2,8-二基)雙(4,4,5,5-四甲基-1,3,2--二氧硼)
將含2,8-二溴-6,6,12,12-四辛基-6,12-二氫茚并[1,2-b]茀(8.84 g,Sigma-Aldrich)、乙酸鉀(3.53 g,Alfa-Aesar)及雙(頻哪醇根基)二硼(5.74 g,Allychem)之二噁烷(220 mL)裝入圓底燒瓶。使混合物脫氣15分鐘,接著添加[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯鈀(II)(419 mg,Peakdale)且將反應混合物加熱至100℃保持18小時。濃縮混合物且將殘餘物溶解於DCM/水(2:1)中且經矽藻土墊過濾,用DCM洗滌。
有機層用鹽水洗滌,乾燥(MgSO4)且濃縮至二氧化矽上。藉由乾式急驟管柱層析用庚烷/乙酸乙酯混合物溶離進行純化得到淡黃色固體,使其自THF/MeCN中再結晶得到呈黃色固體狀之目標化合物。產量:5.92 g。1H NMR(400 MHz,CDCl3);7.83(2H,m),7.73(4H,m),7.62(2H,s),1.91-2.12(8H,br m),1.39(24H,s),0.91-1.22(40H,br m),0.79(12H,m),0.50-0.70(8H,br m)。
在甲苯(17.5 mL)、二噁烷(8.8 mL)及水(8.8 mL)之混合物中攪拌4-溴-N-(4-溴苯基)-N-(4-(第二丁基)苯基)苯胺(1.13 g)、2,2'-(6,6,12,12-四辛基-6,12-二氫茚并[1,2-b]茀-2,8-二基)雙(4,4,5,5-四甲基-1,3,2--二氧硼)(2.35 g)、磷酸鉀(2.09 g,Alfa-Aesar)及Aliquat 336(4滴,Alfa-Aesar)且脫氣。添加參(二苯亞甲基丙酮)鈀(0)(11 mg,Acros)及三-(鄰甲苯基)膦(22 mg,Sigma-Aldrich)且將反應物加熱至100℃保持18小時。接著將反應混合物傾於甲醇(175 mL)上且藉由過濾收集所得沈澱物。固體用1 M HCl(175 mL)、飽和碳酸氫鹽(175 mL)、水(175 mL)及丙酮(175 mL)洗滌。將固體溶解於甲苯中且通過二氧化矽墊,用甲苯澈底洗滌。接著用木炭(3×232 mg)處理固體,濃縮濾液,溶解於THF(25 mL)中且用甲醇(125 mL)使其沈澱。過濾固體得到呈黃色固體狀之目標化合物。產量:1.91 g。Mn=14146,n=14.1,多分散性=2.0。
聚合物(19)之介電常數為2.6。
01‧‧‧玻璃基板
02‧‧‧底部接觸墊
03‧‧‧SU8
04‧‧‧源電極、汲電極
05‧‧‧OSC層
06‧‧‧介電層/鈍化層
07‧‧‧閘電極
08‧‧‧玻璃基板
09‧‧‧閘電極
10‧‧‧閘極介電質
11‧‧‧源電極/汲電極
12‧‧‧OSC層
13‧‧‧鈍化層
圖1:製備於塗有SU8層之玻璃基板上之OTFT之圖式。
圖2:製備於玻璃基板上之底閘極OTFT之圖式。
圖3:使用1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯及50:50無規共聚物(4)之TG 100 μm通道長度OTFT之轉移特徵。汲極電壓為-2V。
圖4:使用1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯及30:70無規共聚物(5)之TG 100 μm通道長度OTFT之轉移特徵。汲極電壓為-2V。
圖5:使用1,4,8,11-四甲基-雙-三乙基矽烷基乙炔基稠五苯及2,4-DiMeO聚合物(2)之BG 100 μm通道長度OTFT之轉移特徵。汲極電壓為2V。
Claims (23)
- 一種半導體組合物,其包含可溶性聚并苯半導體及聚合半導體黏合劑,該黏合劑在1000 Hz下之電容率大於3.4。
- 如請求項1之半導體組合物,其中當在純態下量測時,該半導體黏合劑之電荷遷移率大於10-7 cm2/Vs且更佳大於10-6 cm2/Vs。
- 如請求項1或2之組合物,其中該黏合劑包含三芳基胺重複單元。
- 如請求項1或2之半導體組合物,其包含具有以下結構之均聚物或共聚物
- 如請求項4之組合物,其中該聚合物具有直接取代於芳環上之2、4及/或6位之烷氧基取代基。
- 如請求項4之組合物,其中氰基藉助於連接基團連接至 該芳環。
- 如請求項4之組合物,其中烷氧基及/或氰基取代係在該側接芳環上進行。
- 如請求項3、4、5或6之組合物,其中若該重複單元中存在1個氰基,則其係位於該側接芳環之2位,且若存在兩個氰基,則其係位於該側接芳環之2位及6位。
- 如請求項4之組合物,其中甲氧基位於該側接芳環之2位及4位上。
- 如請求項1或2之組合物,其包含可經取代之三芳基胺基團及可經取代之茀、螺二茀或茚并茀基團。
- 如請求項1、2或3之組合物,其具有以下化學式:
- 如前述請求項中任一項之組合物,其中該黏合劑為所製備之包含三種或三種以上不同單體單元之共聚物或共聚物之混合物。
- 如請求項1或2之組合物,其中該黏合劑包含三芳基胺基團,其中至少一個芳基亦形成另一結構之部分,該另一結構包含至少一個其他芳環且為該聚合鏈之部分,或其中不形成該聚合鏈之部分之芳基形成另一結構之部分,該另一結構包含至少一個其他芳環。
- 如前述請求項中任一項之組合物,其中該聚并苯半導體為線性聚并苯且包含3至7個并苯環。
- 如請求項13之組合物,其中該聚并苯半導體具有五個并苯環。
- 如請求項13或14之組合物,其中該聚并苯半導體經兩個矽烷基乙炔基取代。
- 如請求項15之組合物,其中該等矽烷基乙炔基係位於6位及13位。
- 如請求項1或2之組合物,其中該聚并苯半導體為其中中心環為苯環且末端環為5員雜環之聚并苯,且其在中心苯環上經兩個矽烷基乙炔基取代。
- 如請求項15、16或17之組合物,其中該等矽烷基乙炔基在各Si原子上經3個有機基團取代。
- 如請求項18之組合物,其中該等有機基團為乙基或丙基,較佳為異丙基。
- 一種有機薄膜電晶體,其中該源電極及汲電極係由如前述請求項中任一項之半導體組合物橋聯。
- 一種製造有機薄膜電晶體之方法,其包含藉由溶液塗佈來沈積如前述請求項中任一項之有機半導體組合物。
- 一種如前述請求項中任一項之半導體組合物之溶液,其係用於如請求項21之方法中。
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