專利名稱：一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機半導體材料，更具體的涉及一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料。本發(fā)明還涉及一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料的制備方法及其應用。
背景技術：
利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產工藝復雜、成本高，使其應用受到限制。為了降低成本，拓展應用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽能電池因為原料價格低廉、質量輕、柔性、生產工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點而備受關注，如果能夠將其能量轉化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平， 其市場前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. SSariciffci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science, 1992,258,1474)上報道共軛聚合物與 C6tl 之間的光誘導電子轉移現(xiàn)象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發(fā)展。目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7 與PC71BM共混體系的能量轉化效率已經達到7. 4% (Y.Liang et al.，Adv. Mater. ；DOI 10. 1002/adma. 200903528)，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機半導體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區(qū)沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽能電池得到實際的應用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉換效率仍是這一研究領域的首要任務。萘四羧酸二酰亞胺單元作為一種具有強吸電子能力的優(yōu)良受體單元，在光電材料中的應用非常廣泛。萘四羧酸二酰亞胺化合物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大η鍵的相互作用很強。含有萘酰亞胺單元的聚合物具有高的電子和空穴傳輸性質，優(yōu)異的電化學還原性質等等。并且萘酰亞胺單元具有較強的可修飾性，可以利用簡便的方法引入烷基鏈提高溶解度，因此在光電材料中有著廣泛的應用。氮-烷基雙噻吩[3，2_b:2'，3' -d]吡咯具有完全平面的晶體結構------它的
結構單元中的兩個噻吩環(huán)在同一個平面上。這種結構可以有效延長聚合物的共軛性能，降低聚合物的帶寬。并且這種共平面結構使得載流子在兩個主鏈之間轉移變得更加容易，從而增加了載流子遷移率。所以基于以上的性質，氮-烷基雙噻吩[3，2-b:2' ,3' -d]吡咯結構單元的聚合物在有機太陽能電池方面有著非常廣泛的研究。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料。本發(fā)明的目的還在于提供一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料的制備方法，以及該有機半導體材料在聚合物太陽能電池，有機電致發(fā)光，有機場效應晶體管，有機光存儲，有機非線性材料和有機激光等領域中的應用。本發(fā)明所述的一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料具有以下結構
權利要求
1.-類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料，具有以下結構式(I)
2. 一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 無氧環(huán)境中，催化劑和第一有機溶劑存在條件下，將2，6-雙三甲基錫-氮-烷基雙噻吩[3，2-b:2' ,3' _d]吡咯、2，6-二溴-氮-烷基雙噻吩[3，2-b ,3' _d]吡咯和 N， N’ - 二-取代-2，6-二溴-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亞胺按摩爾比為m ρ q于溫度為 60 132°C下，進行Mille偶合反應M 72小時后，得到所述一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料； 其反應式如下
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為有機鈀或有機鈀與有機膦配體的混合物；所述催化劑的添加量按摩爾比占總物質摩爾量的0. 05% 50%。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機鈀為Pd2(dba)3、Pd(PPh3)4 或Pd (PPh3)2Cl2中的至少一種；所述有機膦配體為P (o-Tol) 3。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，所述有機鈀和有機膦配體的混摩爾比為1 2 20。
6.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一有機溶劑為四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯、氯苯或甲苯中的至少一種。
7.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，還包括N，N’- 二-取代-2，6-二溴-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亞胺的制備，制備步驟如下 無氧環(huán)境中，將結構
8.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，還包括2，6-雙三甲基錫-氮-烷基雙噻吩[3，2-b 2' ,3' -d]吡咯的制備，制備步驟如下無氧環(huán)境中，-78°c下，將叔丁基里或正丁基鋰滴加到含化合物
9.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，還包括2，6-二溴-氮-烷基雙噻吩 [3,2-b 2' ,3' -d]吡咯的制備，制備步驟如下無氧環(huán)境中，0°c 30°C下，將N-溴代丁二酰亞胺添加到化合物
10.一種如權利要求1所述的一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料在聚合物太陽能電池，有機電致發(fā)光，有機場效應晶體管，有機光存儲，有機非線性材料和有機激光等領域中的應用。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電子材料領域，其公開了一種一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料，其具有以下結構式(I)，x+y＝2；x≥1，0＜y＜1；1＜n≤100；R1為C1～C20的烷基；R2為C1～C20的烷基、苯基、C1～C20的烷基或C1～C20的烷氧基單取代或多取代的苯基。本發(fā)明還提供一類萘四羧酸二酰亞胺有機半導體材料的制備方法及其應用。該有機半導體材料通過二噻吩吡咯單元和萘四羧酸二酰亞胺單元聚合而成，增加了該有機半導體材料的載流子遷移率，擴寬了光譜響應，具有良好的載流子傳輸性質、電化學還原性質，以及可利用簡便的方法引入烷基鏈提高溶解度。該有機半導體材料的制備工藝簡單，易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產。
文檔編號H01L51/46GK102344553SQ20101024391
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權日2010年8月3日
發(fā)明者周明杰, 許二建, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司