专利名称：引达省并二噻吩和引达省并二硒吩聚合物以及它们作为有机半导体的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含引达省并二噻吩(indacenodithiophene)或引达省并硒吩 (indacenoselenophene)单元的共轭聚合物或其衍生物、其制备方法、其中所用的新型单体 单元、以及该聚合物在有机电子(OE)器件中的用途和包含该聚合物的OE器件。
背景技术：
近年来，已经开发了有机半导电(OSC)材料以生产更为多用途、低成本的电子器 件。这样的材料应用在很宽范围的器件或仪器中，包括以下提及的一些例子有机场效应晶 体管(OFETs)、有机发光二极管(OLEDs)、光检测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、存储元件 和逻辑电路。有机半导体材料一般以薄层，例如小于1微米厚度的薄层形式存在于电子器 件中。OFET器件的性能原则上基于半导体材料的载流子迁移率和电流通/断比，因此理 想的半导体应当在断路状态具有低导电率，并与高载流子迁移率(> IXlO-3Cm2V-1S-1)相结 合。此外，重要的是半导体材料对于氧化相对稳定，即其具有高电离电势，因为氧化导致降 低的器件性能。对于半导体材料而言更进一步的要求是好的加工能力，特别是对于薄层和 期望图案的大规模生产，和高稳定性，薄膜均勻性和有机半导体层的完整性。在现有技术中，已经提出将各种材料在OFET中用作0SC，包括小分子例如并五苯 和聚合物例如聚己基噻吩。然而，所研究的材料与器件迄今为止仍具有一些缺陷，以及它们 的性质，特别是加工能力、载流子迁移率、通/断比和稳定性仍留下了进一步改进的空间。一类有前景的共轭聚合物基于茚并芴单元。由MUllen以及同事首次报导 [S. Setayesh, D. Marsitzky, ^P K.Mullen, Macromolecules，2000，33，2016]，茚并芴的均聚 物是用于在电致发光应用中蓝光发射的候选材料。也有建议将茚并芴共聚物用作在晶体管 器件中的 0SC[W02007/131582A1]。然而，现有技术中公开的OSC材料的性能仍然不总是能满足目前对于这些材料的 要求，并留下了进一步改进的空间。特别是，仍然存在着对于显示高载流子迁移率的OSC材料的需求。而且，为了用于 0FET，存在着对于允许改进的电荷从源-漏电极注入聚合物半导体层的过程的OSC材料的 需求。为了用于OPV电池，存在着对于具有低带隙的OSC材料的需求，这使得能够实现改进 的由光敏层的捕光能力(light harvesting)且能导致较高的电池效率。本发明的一个目标是提供用于电子器件的新型OSC材料，其具有如上所述的所期 望性质，特别是在电子器件中显示出良好加工能力、高载流子迁移率、高通/断比、高抗氧 化稳定性以及长寿命。另一个目标将扩展对于专业人员可获得的OSC材料的范围。本发明 的其他目标由以下详细描述而对专业人员是显而易见的。本发明的发明人已经发现这些目标可通过提供在下文所述的材料而实现。这些材 料基于包含一种或多种如下式所示的S-引达省并二噻吩或S-引达省并二硒吩单元的聚合
8物或其衍生物。
权利要求
1.包含一种或多种相同或不同的式I的单体单元的共轭聚合物 其中 A1和A2中的一个是单键以及另一个是CR1R2,A3和A4的中的一个是单键以及另一个是CR3R4,U1和U2中的一个是-CH =或=CH-以及另一个是-X-，U3和U4中的一个是-CH =或=CH-以及另一个是-X-，条件是如果Ai是单键，则相应的Ui是X (且i为从1-4的系数)，X每次出现时独立地选自-S-和-Se-，
2.根据权利要求1的聚合物，其特征在于其选自式II，
3.根据权利要求2的聚合物，其特征在于其选自式IIa
4.根据权利要求1到3的一项或多项的聚合物，其特征在于其选自由以下子式组成的组
5.根据权利要求1到4的一项或多项的聚合物，选自下式
6.根据权利要求1到5的一项或多项的聚合物，选自式IIal R5-链-R6 IIal其中R5和R6如权利要求3中定义，以及“链”是选自如权利要求4和5中定义的子式 IIl-IIlO和II2a的聚合物链。
7.根据权利要求1到6的一项或多项的聚合物，其特征在于，R1—4彼此独立地选自直 链或支链的C1-C2tl-烷基、C1-C20-烷氧基、C2-C20-链烯基、C2-C20-炔基、C1-C20-硫代烷基、 C1-C20-甲硅烷基、C1-C20-酯、C1-C2tl-氨基、C1-C2tl-氟代烷基。
8.根据权利要求1到7的一项或多项的聚合物，其特征在于，Ar1和Ar2彼此独立地 选自2，1，3-苯并噻二唑-4，7-二基、2，1，3-苯并硒化二唑-4，7-二基、2，3-二氰基-1， 4-亚苯基、2，5- 二氰基，1，4_亚苯基、2，3- 二氟-1，4-亚苯基、2，5- 二氟，1，4_亚苯基、2，·3,5,6-四氟，1，4-亚苯基、3，4-二氟噻吩-2，5-二基、噻吩并[3，4_b]吡嗪_2，5-二基、喹 喔啉_5，8- 二基、硒吩-2，5- 二基、噻吩-2，5- 二基、噻吩并[3，2_b]噻吩-2，5- 二基、噻 吩并[2，3-b]噻吩-2，5-二基、硒吩并[3，2-b]硒吩-2，5-二基、硒吩并[2，3_b]硒吩_2， 5-二基、硒吩并[3,2-b]噻吩-2，5-二基、硒吩并[2,3-b]噻吩-2，5-二基、1，4-亚苯基、 吡啶-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基、p-p'-联苯基、萘-2，6-二基、苯并[l，2-b:4，5-b'] 二噻吩-2，6- 二基、2，2- 二噻吩、2，2- 二硒吩、噻唑和噁唑，所有这些是未取代的、或用如权 利要求1中定义的R1单取代或多取代的。
9.聚合物混合物，其包含一种或多种根据权利要求1到8的一项或多项的聚合物和一 种或多种优选选自具有半导体、电荷传输、空穴/电子传输、空穴/电子阻断、导电、光导和 发光性质的聚合物的聚合物。
10.组合物，其包含一种或多种根据权利要求1到9的一项或多项的聚合物或聚合物混 合物以及一种或多种优选选自有机溶剂的溶剂。
11.根据权利要求1到10的一项或多项的聚合物、聚合物混合物和组合物在光学、电光 学、电子、电致发光或光致发光组件或器件中用作电荷传输、半导体、导电、光导或发光材料 的用途。
12.光学、电光学或电子组件或器件，其包含一种或多种根据权利要求1到10的一项或 多项的聚合物、聚合物混合物或组合物。
13.根据权利要求12的组件或器件，其特征在于，其选自有机场效应晶体管(OFET)、薄 膜晶体管(TFT)、集成电路(IC)、逻辑电路、电容器、无线电频率识别(RFID)标签、器件或元 件、有机发光二极管(OLED)、有机发光晶体管(OLET)、平板显示器、显示器背光、有机光伏 器件(OPV)、太阳能电池、激光二极管、光电导体、光检测器、电子照相器件、电子照相记录器 件、有机记忆器件、感应器件、电荷注入层、电荷传输层或聚合物发光二极管(PLED)中的夹 层、肖特基二极管、平面化层、抗静电膜、聚合物电解液膜(PEM)、导电基材、导电图案、电池 中的电极材料、配向层、生物传感器、生物芯片、安全标记、安全器件、以及用于检测和区别 DNA序列的组件或器件。
14.根据权利要求13的组件或器件，其为体异质结OPV器件。
15.制备根据权利要求1到8的一项或多项的聚合物的方法，其中通过使一种或多种 式Ia的单体，和任选地一种或多种式R7-Ar1-R8和/或R7-Ar2-R8的单体进行芳基-芳基偶 联反应
16.式Ia的单体
全文摘要
本发明涉及包含引达省并二噻吩或引达省并硒吩单元或其衍生物的共轭聚合物、其制备方法、其中所用的新型单体单元、以及该聚合物在有机电子(OE)器件中的用途和包含该聚合物的OE器件。
文档编号H01L51/00GK102124044SQ200980132262
公开日2011年7月13日 申请日期2009年7月24日 优先权日2008年8月18日
发明者C·贝利, S·蒂尔尼, W·张, W·米切尔 申请人:默克专利股份有限公司