一種含硼雜環(huán)有機晶體管材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機電子學(xué)領(lǐng)域，具體涉及含硼雜環(huán)有機晶體管材料及其制備方法。本發(fā)明提出的有機晶體管材料在結(jié)構(gòu)上含萘基、苯基及六元硼雜環(huán)，其優(yōu)點如下：（1）是一種本征型半導(dǎo)體材料，比傳統(tǒng)摻雜型有機半導(dǎo)體復(fù)合材料穩(wěn)定。（2）由于B元素存在于有機半導(dǎo)體分子結(jié)構(gòu)中，載流子在共軛芳香基、B元素及半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)中傳遞更迅速，即具有更高的載流子傳輸速度。該材料由6,13-二溴-6,13-二氫二萘并[2,3-b:2',3'-e][1,4]二硼雜環(huán)、叔丁基鋰以及取代碘苯為起始原料，通過一步法制備獲得，生產(chǎn)成本低。
【專利說明】一種含硼雜環(huán)有機晶體管材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及含硼雜環(huán)有機晶體管材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雖然早在20世紀(jì)40年代后期就已經(jīng)開始對有機半導(dǎo)體進行研究，但是直到最近10多年，具有半導(dǎo)體性質(zhì)的有機材料才真正得到研究者的廣泛關(guān)注。有機半導(dǎo)體作為晶體管的活性層早已受到研究者的青睞，有機場效應(yīng)晶體管的研究日益普及。事實上，電子學(xué)在經(jīng)歷了真空電子學(xué)和固體電子學(xué)兩個時期以后，當(dāng)前正處于以超大規(guī)模集成電路為特征的微電子學(xué)時期。美國工業(yè)界估計在今后15至20年內(nèi)，線寬將減小至IOnm左右。線寬的減小將帶來單個器件尺寸的進一步縮小和芯片集成度的進一步提高。但是當(dāng)器件尺寸縮小到數(shù)十納米以后，傳統(tǒng)晶體管器件將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。首先在數(shù)十納米量級PN結(jié)無法形成，二極管、三極管也就無法正常工作。同時，當(dāng)源、漏極間溝道長度減小到數(shù)十納米以后，場強迅速增加，電子在強電場的作用下將使器件雪崩擊穿或進入柵極與溝道間的絕緣層中存儲起來，屏蔽柵極，因此場效應(yīng)晶體管也將無法正常工作。其次，隨著器件密度的提高，單位面積的發(fā)熱將變得異常巨大。再者，量子效應(yīng)將隨著器件尺寸的減小而越來越顯著。面臨的這些困難與挑戰(zhàn)，是傳統(tǒng)無機半導(dǎo)體工藝所難以解決的。然而，有機半導(dǎo)體有望在一個有機分子的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)對電子運動的控制，從而極大地提高電路的集成度與計算機的運行速度。
[0003]P型半導(dǎo)體即空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體。在純凈的硅晶體中摻入III族元素(如硼)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半導(dǎo)體。在純凈的硅晶體中摻入V族元素(如磷、砷、銻等)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了 η型半導(dǎo)體。具有平面大η共軛結(jié)構(gòu)的化合物，如蒽、并四苯、并五苯等制備的單晶場效應(yīng)晶體管具有較大的載流子遷移率，將III族元素(如硼)引入平面大π共軛結(jié)構(gòu)，則可制備本征型半導(dǎo)體(P型)。`
[0004]本發(fā)明將B元素與2個萘環(huán)形成類似于并五苯的共軛結(jié)構(gòu)，是一種新型半導(dǎo)體材料，其優(yōu)點如下:(1)是一種本征型半導(dǎo)體材料，比傳統(tǒng)摻雜型有機半導(dǎo)體復(fù)合材料穩(wěn)定。
(2)由于B元素存在于有機半導(dǎo)體分子結(jié)構(gòu)中，載流子在共軛芳香基、B元素及半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)中傳遞更迅速，即具有更高的載流子傳輸速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一類含硼雜環(huán)有機晶體管材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明提出的含硼雜環(huán)有機晶體管材料，在結(jié)構(gòu)上含萘基、苯基及六元硼雜環(huán)，其結(jié)構(gòu)式如下所示:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種含硼雜環(huán)有機晶體管材料，其特征在于該材料在結(jié)構(gòu)上含萘基、苯基及六元硼雜環(huán)，其結(jié)構(gòu)式如下所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機晶體管材料，其特征在于R為氫原子，材料的分子式為C32H22B2，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機晶體管材料，其特征在于R為甲基，材料的分子式為C34H26B2，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機晶體管材料，其特征在于R為乙基，材料的分子式為C36H3ciB2，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機晶體管材料，其特征在于R為異丙基，材料的分子式為C38H34B2,化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機晶體管材料，其特征在于R為叔丁基，材料的分子式為C4tlH38B2,化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:`
7.—種如權(quán)利要求1-6所述的有機晶體管材料的制備方法，其特征在于該材料由6，13-二溴-6，13-二氫二萘并[2，3-b:2’，3’ -e] [1，4] 二硼雜環(huán)、叔丁基鋰以及取代碘苯為起始原料，通過一步法制備獲得，反應(yīng)方程式如下:



【文檔編號】C07F5/02GK103450237SQ201310392349
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】藍(lán)碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司