高度结晶的导电有机材料、其制造方法以及包括其的产品的制作方法
【专利说明】高度结晶的导电有机材料、其制造方法以及包括其的产品
【背景技术】
[0001] 本文涉及高度结晶的导电有机材料、其制造方法以及包括其的产品（article)。具 体来说，本文涉及高度结晶的导电低聚噻吩和低聚噻吩混合物、其制造方法以及包括其的 产品。
[0002] 导电有机材料和半导电有机材料经常被用在包含显示器的电子设备（例如，计算 机、电视机等）中，以及被用在太阳能电池等中。它们以具有挠性和非柔性基板的薄膜晶体 管的形式被采用在这些设备中。可溶液加工的导电或半导电有机材料的容易使用诸如喷墨 印刷和卷对卷印刷这类方法进行制造的性质、机械挠性和适度电荷迁移率的组合具有变革 电子工业的潜力。在数字电子设备中使用有机材料的一个挑战是有机膜中由于分子晶体中 的内在高度无序而带来的电性能的内在复杂性。
[0003] 半导电共轭聚合物内的电子迁移率取决于链内和跨链电荷载流子的跃迁 (hoppingevent)。例如，由于存在分子间重叠电子密度，诸如31-31叠加，电荷载流子可以 在不同的链之间跳跃。因此，电荷载流子迁移率可以取决于薄膜结构的各个方面，诸如结晶 度、晶体的取向、晶胞中的电子云重叠、以及聚合物的有序区域（region)之间的连接。
【发明内容】
[0004] 这里公开的组合物包括立体有规（regioregular)低聚噻吩、立体有规聚[2, 5-双 (3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩]和/或苯并噻吩；其中所述立体有规低聚噻 吩、所述立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3,2-b)噻吩]或所述苯并噻 吩每个都具有小于或等于475克每摩尔的数均分子量；其中所述组合物被熔化，然后在所 述组合物（composition)的烙点和玻璃化转变温度之间的温度退火；所述组合物的电荷迁 移率大于未退火或在所述熔点和所述玻璃化转变温度之间的相同温度退火且之前没有进 行熔化的比较组合物。
[0005] 也在这里公开的一种制造薄膜的方法，所述方法包括在溶剂中溶解立体有规低聚 噻吩、立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩]和/或苯并噻吩 以形成溶液；将所述溶液设置在衬底上；熔化所述立体有规低聚噻吩、立体有规聚[2, 5-双 (3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩]和/或苯并噻吩；并且将所述熔化的立体有 规低聚噻吩、熔化的立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩]和/ 或苯并噻吩淬火至所述立体有规低聚噻吩、立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻吩-2-基）噻 吩并（3, 2-b)噻吩]和/或苯并噻吩的玻璃化转变温度和熔化温度之间的温度。
【附图说明】
[0006] 图1为电荷迁移率相对于结晶温度的柱状图；以及
[0007] 图2示出在109°C熔化C8-BTBT薄膜然后在80°C结晶，导致与未退火样品和在 80°C退火（之前没有熔化）的样品相比更窄的峰值。
【具体实施方式】
[0008] 这里的术语"和/或"被用于表达"和"以及"或"的意思。例如，"A和/或B"被 解释为A、B或者A和B。
[0009] 过渡词"包括"包含过渡词"基本上由......组成"和"由......组成"并且可以 互换为"包含"。
[0010] 这里公开的是包括立体有规低聚噻吩的导电或半导电低聚体组合物。在一个实 施方式中，低聚噻吩包括立体有规聚（烷基噻吩）（PAT)、立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻 吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩](PBTTT)、苯并噻吩、或包含至少一种上述低聚噻吩的组 合。虽然术语低聚噻吩和聚噻吩（以及诸如聚（烷基噻吩）等的变形）被互换使用，但是 这里公开的低聚噻吩和聚噻吩通常具有小于475克每摩尔的数均分子量。在实施方式中， 存在于导电组合物中的低聚体的最高分子量小于或等于475克每摩尔。
[0011] 在示例性实施方式中，立体有规聚（烷基噻吩）包括立体有规聚（3-己基噻吩） (P3HT)，同时立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩]包括聚[2， 5-双（3 -十六烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻吩]。在另一个实施方式中，苯并噻吩 是2, 7-二辛基[1]苯并噻吩并[3, 2-b]苯并噻吩（也被称作C8-BTBT)。
[0012] 这里也公开增加包括苯并噻吩和/或立体有规低聚噻吩的导电或半导电低聚物 组合物组合物中的晶体含量的方法。在示例性实施方式中，方法包括熔化低聚体组合物并 随后将熔化的低聚体组合物组合物淬火至熔化温度以下的不同温度。在一个实施方式中， 低聚体组合物被淬火至组合物的玻璃转移温度和熔化温度之间的温度。它们在这个温度下 退火5至1000秒的时间段。在示例性实施方式中，低聚体膜被淬火比熔化温度低100至 175°C的温度，随后它们在这些温度下退火5至1000秒的时间段。
[0013] 由这种方法获取的结晶度比报导的其他结晶化方法的结晶度高至少50%。这些高 度结晶样品显示高电子迁移率水平，这使其用于薄膜晶体管中。因为导电和半导电低聚体 是挠性的，所以它们可以被设置在挠性和非挠性衬底上，由此使其用于多种不同的应用中。
[0014] 立体有规低聚体为其中每个重复单元都衍生于单体的相同异构体的低聚物。在示 例性实施方式中，立体有规低聚噻吩衍生自3-取代噻吩的低聚反应或可替代地通过在3位 中取代低聚噻吩。在两个单体被链接在2-位和5-位之间时，3-取代噻吩的不对称导致三 种可能的耦合。它们是2,5'或头尾（HT)耦合、2,2'或头头（HH)耦合、或5,5'或尾尾（TT) 耦合。三个耦合导致以下化学式（I)至（IV)中所示的四个不同的三元组（triad)。以下的 结构（I)具有HT-HT耦合
【主权项】
1. 一种组合物，所述组合物包括： 立体有规低聚噻吩、立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻吩-2-基）噻吩并（3, 2-b)噻 吩]和/或苯并噻吩；其中所述立体有规低聚噻吩、所述立体有规聚[2, 5-双（3-烷基噻 吩-2