一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料的制備方法與 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)半導(dǎo)體材料由于其良好的光學(xué)及電學(xué)性能、簡單的制備過程以及結(jié)構(gòu)和性 能的可調(diào)制性，在有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs)，有機(jī)場效應(yīng)晶體管（OFETs)，有機(jī)太陽能電池 (OPVs)及有機(jī)激光（OrganicLasers)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為有機(jī)電子學(xué)研 宄的重要內(nèi)容。近年來，結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉（甚至可以棄置）的有機(jī)激光的研宄發(fā)展非常 迅速。與染料激光器相比，有機(jī)半導(dǎo)體材料除了具有有機(jī)激光染料的優(yōu)點(diǎn)（高的發(fā)光效率， 可調(diào)光譜范圍寬，可視為四能級系統(tǒng)等）外，還具有高的固態(tài)發(fā)光效率，載流子傳輸及成膜 性好等使其在激光應(yīng)用方面受到廣泛的關(guān)注。然而，由于有機(jī)激光在電泵浦下高的激光閾 值導(dǎo)致電泵浦有機(jī)激光一直難以實(shí)現(xiàn)，這也成為一直困擾有機(jī)激光發(fā)展的瓶頸問題。為降 低激光閾值，人們通過優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成出包括小分子材料、聚合物材料及高分子材 料等在內(nèi)的有機(jī)半導(dǎo)體材料。其中具有多維空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單分散大分子，不但可以像小分 子那樣使用常規(guī)的硅膠柱層析進(jìn)行提純，還具有類似聚合物的良好的成膜性能。此外，由于 它們所具有的空間多維結(jié)構(gòu)減弱了分子間的相互作用，使得它們在極性溶劑中往往具有更 好的溶解性形成表面形貌規(guī)整、均一的薄膜，同時(shí)該類材料還具有各向同性的光電性能。
[0003] 對于對稱共軛大分子而言，通過改變臂或核優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)。其中寡聚芴由于其高 的熒光量子效率，好的光譜穩(wěn)定性以及成膜性被廣泛的作為臂結(jié)構(gòu)應(yīng)用在有機(jī)光電器件 中。芘具有大的共軛體系，較好的剛性共面性，玻璃化溫度高，熱穩(wěn)定性好，薄膜形態(tài)穩(wěn)定性 好，熒光效率高，通過芘封端進(jìn)一步改善分子性能。不同結(jié)構(gòu)的發(fā)光核，如雙螺芴，芘，氧雜 螺芴和卟啉等決定了分子的主要光電性質(zhì)如發(fā)光顏色等。目前未見任何文獻(xiàn)或?qū)＠麍?bào)道芘 基芴為臂的四取代的蝶形的有機(jī)半導(dǎo)體在有機(jī)激光中的應(yīng)用。聚合物雖可以較好地獲得 低閾值有機(jī)半導(dǎo)體材料，但其結(jié)構(gòu)具有不確定性和分散性差等；小分子雖然結(jié)構(gòu)確定也具 有良好的分散性，但是其具有差熱穩(wěn)定，高的水氧敏感使得他們器件穩(wěn)定性和重復(fù)性不理 想。通過設(shè)計(jì)合成芘基芴為臂的四取代蝶形結(jié)構(gòu)材料，既具有小分子結(jié)構(gòu)確定的優(yōu)點(diǎn)又具 有聚合物低閾值、可溶液加工的特別，同時(shí)該蝶形結(jié)構(gòu)材料具有高度的對稱性，增大了材料 的迀移率，使其在電泵浦有機(jī)半導(dǎo)體激光、有機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)場效應(yīng)晶體管方面具有潛 在的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明提供了一種基于光泵浦的低閾值、高熱穩(wěn)定性、低的水氧敏感， 易于制備的芘基芴為臂的四取代蝶形有機(jī)半導(dǎo)體激光材料的制備方法，解決了目前光增益 介質(zhì)閾值高、穩(wěn)定性差、材料制備復(fù)雜的問題，克服了有機(jī)半導(dǎo)體激光材料水氧敏感度高的 缺陷。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一類基于芘基芴為臂的四取代蝶形的有機(jī)半導(dǎo)體激光材 料的制備方法及其應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體激光材料是以芘單元為封端單元，以芴基為橋連單元，四取 代對稱單元為核的蝶形結(jié)構(gòu)，該材料具有如式I的結(jié)構(gòu)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料，其特征在于該類材料是w巧單元為封端單元，w巧基為 橋連單元，四取代對稱單元為核的蝶形結(jié)構(gòu)，該材料具有如式I的結(jié)構(gòu)：
其中，I式中核A為如下II結(jié)構(gòu)中的一種；
其中，R為C1-C20的直鏈或支鏈烷基或烷氧基；*為連接位置；0是氧原子；N是氮原子；H是氨原子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料，其特征在于，所述的R為正己基、 正辛基或異辛基。
3. -種如權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料的制備方法，其特征在于，該有 機(jī)半導(dǎo)體激光材料的制備方法包括W下步驟：
步驟1 ;巧基巧單漠的制備；在馬保護(hù)下，將Imol(摩爾）巧的單棚酸醋、2. 0-3.Omol9, 9-二己基-2, 7-二漠巧加入150血反應(yīng)瓶中，抽換次后依次加入0. 05-0.lOmol的 Pd(P化3)4催化劑與0. 1-0. 2mol相轉(zhuǎn)移催化劑TBAB溶于21-60血的甲苯和7-20血的K2〇)3 水溶液中，控溫80-100°C反應(yīng)12-3化；反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫色譜柱純化得到巧基巧單漠 1 ; 步驟2 ;巧基巧單棚酸醋制備；氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，將Imol巧基巧單漠1與1. 8-2. 3mol聯(lián)棚酸頻哪醇醋、0. 2-0. 4mol的Pd(化pf2)Cl2催化劑和2-4mol KOAc溶解在20-50血無水 無氧二氧六環(huán)溶劑中，控溫90-110°C條件下，錫巧紙避光，反應(yīng)24-3化；反應(yīng)結(jié)束冷卻至室 溫經(jīng)色譜柱純化得到巧基巧單棚酸醋2 ;
步驟3 ;目標(biāo)化合物I的制備：在馬保護(hù)下，將Imol的II式中任意Arl-Ar6的四臂核 中的一種、5-6mol巧基巧單棚酸醋2、0. 05-0.lOmol的Pd(PPh3)4催化劑與4-8mol相轉(zhuǎn)移 催化劑TBAB置于反應(yīng)瓶中，錫巧紙避光，抽換馬，后加入20-60mL的甲苯和7-20mL的K2CO3 水溶液，控溫80-100°C反應(yīng)12-3化，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫經(jīng)柱色譜純化得目標(biāo)化合物I。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料的應(yīng)用，其特征在于，該有機(jī)半 導(dǎo)體激光材料應(yīng)用于有機(jī)半導(dǎo)體激光、有機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)場效應(yīng)晶體管。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體激光材料及其制備方法與應(yīng)用，有機(jī)半導(dǎo)體激光材料是以芘單元為封端單元，以芴基為橋連單元，四取代對稱單元為核的蝶形結(jié)構(gòu)，該材料具有如下的結(jié)構(gòu)：本發(fā)明材料制備簡單，中間體成本低廉，反應(yīng)過程容易控制，產(chǎn)品易于分離、收率高、純度高，該類材料在有機(jī)激光器件中表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性、成膜穩(wěn)定性、低閾值、低的水氧敏感性和高發(fā)光強(qiáng)度，其高的發(fā)光效率和遷移率，使其在電泵浦有機(jī)半導(dǎo)體激光、有機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)場效應(yīng)晶體管方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】C07C1-32, C09K11-06, C07C13-72, C07C13-62
【公開號】CN104788279
【申請?zhí)枴緾N201510156145
【發(fā)明人】賴文勇, 黃維, 趙麗, 易建鵬, 李祥春, 閆聰飛
【申請人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月2日