本公開屬于半導(dǎo)體材料，具體涉及一種d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物及其合成方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、有機場效應(yīng)晶體管具有靈敏度高、消噪能力好、可大面積加工以及很好地兼容柔性基底，被廣泛應(yīng)用于放大器、傳感器、電路驅(qū)動器和集成電路。隨著物聯(lián)網(wǎng)(iot)與人工智能(ai)技術(shù)的發(fā)展，有機場效應(yīng)晶體管向可拉伸有機場效應(yīng)晶體管發(fā)展，該類可拉伸有機場效應(yīng)晶體管被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如：射頻識別標(biāo)簽、可穿戴電子設(shè)備、柔性顯示器、電子皮膚等，成為國內(nèi)外研究和投入的重點和熱點。

2、其中，吡咯并吡咯二酮(dpp)基聚合物由于其具有以下優(yōu)點，

3、例如，大的π共平面結(jié)構(gòu)、強的吸電子能力、合成簡單高效和易于烷基鏈修飾改進(jìn)溶解性等，被廣泛應(yīng)用于有機場效應(yīng)晶體管和有機太陽能電池的研究和應(yīng)用中。然而，由于可拉伸有機場效應(yīng)晶體管對拉伸性能和載流子遷移率的要求較高，直接將dpp分子用于可拉伸有機場效應(yīng)晶體管則面臨著可拉伸性能較差、遷移率低以及機械魯棒性能差的問題，無法滿足高遷移率與高可拉伸性的應(yīng)用需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物及其合成方法與應(yīng)用。

2、本公開的一方面，提供一種d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物，所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

3、

4、其中，r為碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基或碳原子總數(shù)為10-28的支鏈烷基；ar為芳基、雜芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中的任意一種；a和b選自0-1之間的小數(shù)，且a與b之和等于1，n代表聚合物的重復(fù)單元個數(shù)，選自1-5000的自然數(shù)。

5、可選地，在所述r中，碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基中的任一種；

6、碳原子總數(shù)為10-28的支鏈烷基為m-戊基庚基、m-己基辛基、m-庚基壬基、m-辛基癸基、m-壬基十一烷基以及m-癸基十二烷基中任一種，m為1-10的自然數(shù)；和/或，

7、在所述ar中，芳基選自單環(huán)芳基、雙環(huán)芳基和多環(huán)芳基中的任意一種；

8、雜芳基選自單環(huán)雜芳基、雙環(huán)雜芳基和多環(huán)雜芳基中的任意一種；

9、在含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中，取代基為c1-c50的烷基、c1-c50的烷氧基、c1-c50的烷基硫代、腈基和鹵素原子中的任意一種，取代基的個數(shù)為1-4的自然數(shù)。

10、可選地，在單環(huán)雜芳基、雙環(huán)雜芳基以及多環(huán)雜芳基中的雜原子選自氧、硫和硒中的至少一種。

11、可選地，所述ar選自下述基團(tuán)中的任意一種：

12、

13、其中，r1、r2均選自氫、c1-c50的烷基、c1-c50的烷氧基、腈基及鹵素原子中的任意一種，n為1-5000的自然數(shù)。

14、可選地，在所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物結(jié)構(gòu)式中雙酯間的鏈段選自下述片段中的任意一種：

15、

16、可選地，所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物還包括封端基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)式如下：

17、

18、本公開的另一方面，提出一種合成前文記載的所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的方法，所述方法包括：

19、獲取m1單體、m2單體、m3單體；其中，

20、m1單體為r為碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基或碳原子總數(shù)為10-28的支鏈烷基；

21、m2單體為

22、m3單體為y為三烷基錫基或硼酸酯基，ar為芳基、雜芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中的任意一種；

23、在惰性氣體、鈀催化劑以及膦配體的條件下，將所述m1單體、m2單體和m3單體混勻于有機溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后得到所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物。

24、可選地，所述惰性氣體為氮氣或氬氣；和/或，

25、所述反應(yīng)的溫度范圍為100℃～130℃，所述反應(yīng)的時間范圍為24h～72h；和/或，

26、所述m1單體、所述m2單體與所述m3單體的投料摩爾比范圍為(0.1～0.9)：(0.9～0.1)：1；和/或，

27、所述鈀催化劑、所述膦配體和所述m1單體的投料摩爾用量比范圍為(0.01-0.05)：(0.09-0.12)：1。

28、可選地，所述鈀催化劑為四(三苯基膦)鈀、三(三對甲基苯基膦)鈀、三(二亞芐基丙酮)二鈀和雙(1,4-聯(lián)苯膦)丁基二氯化鈀中的至少一種；和/或，

29、所述膦配體為三苯基膦、鄰三甲苯基膦、三(2-呋喃基)膦和2-(二叔丁基膦)聯(lián)苯中的至少一種；和/或，

30、所述有機溶劑選自甲苯、氯苯和n,n-二甲基甲酰胺中的至少一種；和/或，

31、所述三烷基錫基為三甲基錫或三丁基錫；和/或，

32、所述硼酸酯基為1,3,2-二氧雜硼烷-2-基或4,4,5,5-四甲基-1,2,3-二氧雜環(huán)戊硼烷-2-基。

33、可選地，所述方法還包括：

34、向含有m1單體、m2單體、m3單體以及有機溶劑的反應(yīng)體系中加入苯硼酸、三甲基苯基錫或溴苯進(jìn)行聚合物封端處理1h～24h。

35、本公開的另一方面，提出一種如前文記載的所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物在有機發(fā)光二極管、場效應(yīng)管、柔性有源矩陣顯示、有機射頻電子商標(biāo)、有機傳感器/存儲器、有機功能塑料、電子紙和太陽能電池任意一者中的應(yīng)用。

36、本公開提出一種d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物及其合成方法與應(yīng)用，其中，d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

37、

38、其中，r為碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基或碳原子總數(shù)為10-28的支鏈烷基；ar為芳基、雜芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中的任意一種；a和b選自0-1之間的小數(shù)，且a與b之和等于1，n代表聚合物的重復(fù)單元個數(shù)，選自1-5000的自然數(shù)。通過將共軛斷裂間隔物鏈段引入吡咯并吡咯二酮基半導(dǎo)體聚合物的分子結(jié)構(gòu)中，以提升聚合物的可拉伸性能與遷移率，同時改善其可降解性能，滿足高遷移率與高可拉伸性的應(yīng)用需求。

技術(shù)特征：

1.一種d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物，其特征在于，所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物，其特征在于，在所述r中，碳原子總數(shù)為1-10的直鏈烷基為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基中的任一種；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物，其特征在于，在所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物結(jié)構(gòu)式中雙酯間的鏈段選自下述片段中的任意一種：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物，其特征在于，所述d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物還包括封端基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)式如下：

6.一種合成權(quán)利要求1至5任一項所述的d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體為氮氣或氬氣；和/或，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述鈀催化劑為四(三苯基膦)鈀、三(三對甲基苯基膦)鈀、三(二亞芐基丙酮)二鈀和雙(1,4-聯(lián)苯膦)丁基二氯化鈀中的至少一種；和/或，

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

10.一種d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的應(yīng)用，其特征在于，采用權(quán)利要求1至5任一項所述的d-a-d-c結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物應(yīng)用于有機發(fā)光二極管、場效應(yīng)管、柔性有源矩陣顯示、有機射頻電子商標(biāo)、有機傳感器/存儲器、有機功能塑料、電子紙和太陽能電池任意一者中。

技術(shù)總結(jié)
本公開提出一種D?A?D?C結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物及其合成方法與應(yīng)用，屬于半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域。D?A?D?C結(jié)構(gòu)的吡咯并吡咯二酮基三元聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：其中，R為碳原子總數(shù)為1?10的直鏈烷基或碳原子總數(shù)為10?28的支鏈烷基；Ar為芳基、雜芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的雜芳基中的任意一種；a和b選自0?1之間的小數(shù)，且a與b之和等于1，n代表聚合物的重復(fù)單元個數(shù)，選自1?5000的自然數(shù)。通過將共軛斷裂間隔物鏈段引入吡咯并吡咯二酮基半導(dǎo)體聚合物的分子結(jié)構(gòu)中，以提升聚合物的可拉伸性能與遷移率，同時改善其可降解性能，滿足高遷移率與高可拉伸性的應(yīng)用需求。

技術(shù)研發(fā)人員：吳倜,曹龍,李永鵬,俞朝暉,馮宇光,劉省珍,曹進(jìn),鄭路遙,孫圣陶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京印刷學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9