羥醛縮合反應(yīng)制備異靛藍(lán)類共軛聚合物及其晶體管性能研究.pdf

1、近年來，共軛聚合物半導(dǎo)體材料因具有重量輕，成本低，柔韌性好以及容易通過溶液加工、旋涂成膜等無可比擬的優(yōu)點，使得其在有機(jī)薄膜場效應(yīng)晶體管(OTFTs)中的應(yīng)用研究越來越引起人們的重視。以Stille、Suzuki為主的傳統(tǒng)聚合反應(yīng)方法在制備有機(jī)薄膜晶體管時，單體需預(yù)先官能化、錫單體毒性大、硼單體難以提純、聚合條件苛刻。本文在異靛藍(lán)單體通過羥醛縮合反應(yīng)制備的啟發(fā)下，利用綠色高效的羥醛縮合反應(yīng)方法制備了兩種異靛藍(lán)類D-A型共軛聚合物，研究了溶

2、劑、催化劑、反應(yīng)時間等因素對聚合反應(yīng)的影響，并對這些聚合物應(yīng)用于有機(jī)薄膜晶體管中的相關(guān)性能進(jìn)行了研究，主要工作如下:
　　1)利用羥醛縮合反應(yīng)設(shè)計合成了以異靛藍(lán)為受體、以聯(lián)噻吩為供體的典型異靛藍(lán)類共軛聚合物PIID-BT，從溶劑、反應(yīng)時間、催化劑等方面系統(tǒng)的研究了羥醛縮合反應(yīng)應(yīng)用于制備異靛藍(lán)類聚合物的反應(yīng)條件。通過研究發(fā)現(xiàn)以甲苯為溶劑、甲苯磺酸為催化劑時反應(yīng)效率最高，反應(yīng)時間為16小時，聚合物數(shù)均分子量為59.5KDa。通過核磁共

3、振氫譜、紫外可見近紅外吸收光譜、電化學(xué)測試等方法表征了聚合物結(jié)構(gòu)，并與Stille聚合反應(yīng)制備的相同聚合物進(jìn)行對比，證明了該聚合物分子結(jié)構(gòu)和目標(biāo)聚合物一致。同時測試了聚合物PIID-BT的晶體管性能，器件的空穴遷移率在290℃退火時最高達(dá)到了0.163 cm2V-1s-1。
　　2)為了使羥醛縮合反應(yīng)在異靛藍(lán)類聚合物方面更廣泛的應(yīng)用，設(shè)計合成了以BIBDF為受體，聯(lián)噻吩為供體的異靛藍(lán)衍生物PBIBDF-BT。在上述工作的基礎(chǔ)上，以

4、甲苯為溶劑、甲苯磺酸為催化劑，探索了反應(yīng)時間對該聚合物分子量的影響。在反應(yīng)時間為72小時時，聚合物的數(shù)均分子量達(dá)到31.9 KDa。通過核磁共振氫譜、紫外可見近紅外吸收光譜、電化學(xué)測試等方法表征了聚合物結(jié)構(gòu)，證明了聚合物分子結(jié)構(gòu)和目標(biāo)聚合物一致。同時測試了聚合物PBIBDF-BT的晶體管性能，器件在空氣中表現(xiàn)出空穴傳輸特性，空穴遷移率在310℃退火時器件遷移率最高達(dá)到了0.258 cm2V-1s-1。在真空中表現(xiàn)出電子傳輸特性，310℃