交聯(lián)聚苯乙烯材料及其制備方法、用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交聯(lián)聚苯乙烯材料及其制備方法、用途；所述交聯(lián)聚苯乙烯材料包括含炔鍵的硅烷化合物、含疊氮基團的硅烷化合物和聚苯乙烯。本發(fā)明的交聯(lián)聚苯乙烯混合物材料采用一種新型的有機硅烷交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑利用加熱條件下疊氮-炔的成環(huán)反應(yīng)作為交聯(lián)方式，實現(xiàn)了在較低溫度、無金屬催化劑和無副產(chǎn)物的條件下制備交聯(lián)的聚苯乙烯混合物材料，制備工藝簡單，所得材料絕緣性能優(yōu)異，適合通過溶液法制備各種OFETs器件，前景十分廣泛。
【專利說明】交聯(lián)聚苯乙烯材料及其制備方法、用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交聯(lián)的聚苯乙烯混合物材料，具體涉及一種交聯(lián)聚苯乙烯材料及 其制備方法、用途。

【背景技術(shù)】
[0002] 有機場效應(yīng)晶體管（organic field-effect transistor, OFETs)是以有機半導體 材料為有源層的晶體管器件，是重要的有機半導體器件之一。有機場效應(yīng)晶體管與無機場 效應(yīng)晶體管相比具有很多優(yōu)點：1.具有機械柔韌性，可與塑料襯底兼容，可應(yīng)用在可折疊 的產(chǎn)品中；2.制作工藝簡單，不需要高溫、高真空和復雜的平板印刷技術(shù)；3.制備工藝簡 單，成本較低；4.有機物易得，通過對有機物分子的化學修飾可以方便地調(diào)節(jié)場效應(yīng)晶體 管的性能；5.可實現(xiàn)大面積化，可大尺度彎曲等。這些無機器件不具有的特點，使其在大面 積、低成本和柔性化有機電子產(chǎn)品（如柔性顯示器件的驅(qū)動電路、射頻識別標簽和傳感器） 方面有潛在的應(yīng)用前景。（參見文獻：Klauk，H. ,Organic thin-film transistors, Chem. Soc. Rev. , 2010, 39, 2643-2666 ；Facchetti, A. , Ji-Conjugated polymers for organic electronics and photovoltaic cell applications，Chem. Mater.，2011，23, 733-758 ; Wang, C. , Dong, H. , Huj W. , Liuj Y. , Zhuj D. , Semiconducting Ji -conjugated systems in field-effect transistors:a material odyssey of organic electronics, Chem. Rev.，2012, 112, 2208-2267)
[0003] 在有機場效應(yīng)晶體管中，絕緣層材料是一個重要的組成部分，這主要是由于有機 場效應(yīng)晶體管的電荷主要是在臨近絕緣層一側(cè)的有機半導體層（2-6個分子層）中傳輸。 絕緣層對器件的影響主要有以下幾方面：1.絕緣層的形貌、取向以及表面粗糙度對半導體 薄膜形態(tài)、半導體晶粒的尺寸、分子排列以及電荷傳輸均有較大的影響；2.絕緣層的界面 性質(zhì)對有機場效應(yīng)晶體管的穩(wěn)定性、載流子傳輸有著很大的影響；3.絕緣層的介電常數(shù)與 器件的閾值電壓與操作電壓有著密切聯(lián)系。因此，研究和制備與有機半導體想匹配的性能 優(yōu)異的絕緣層也是有機場效應(yīng)晶體管僅有發(fā)展的一個重要方向。（參見文獻：Chabinyc M L,Salleo A. Materials requirements and fabrication of active matrix arrays of organic thin-film transistors fordisplays[J]. Chem. Mater. , 2004, 16:4509-4521. Yang S Y, Shin K, Park C E. The effect of gate-dielectric surface energy on pentacene morphology and organic field-effect transistor characteristics[J]. Adv. Funct. Mater. , 2005, 15:1806-1814.)
[0004] 目前應(yīng)用于有機薄膜晶體管研究的有機絕緣層材料主要有以下幾類：聚甲基丙烯 酸甲酯、聚酰亞胺、聚乙烯苯酚、聚苯乙烯、聚乙烯醇等。較比與無機絕緣層材料，它們具有 以下優(yōu)點：材料種類豐富；表面粗糙度低；表面陷阱密度低；雜質(zhì)濃度低；與有機半導體及 柔性基底有很好的相容性；能應(yīng)用于低成本的低溫、溶液加工技術(shù)，這些與有機薄膜晶體管 柔性概念有很好的相容性。這些優(yōu)點使得有機絕緣層材料在柔性電子應(yīng)用中顯示出極大的 潛力。
[0005] 在有機絕緣層的使用過程中，為了實現(xiàn)器件的多層結(jié)構(gòu)，需要正交的溶劑或者交 聯(lián)的絕緣層材料，正交溶劑的選擇限制了很多材料的應(yīng)用，目前大部分是將交聯(lián)的絕緣層 應(yīng)用于有機場效應(yīng)晶體管的制備。交聯(lián)過程可以通過光照和加熱來實現(xiàn)。目前應(yīng)用的大部 分熱交聯(lián)絕緣層材料都有相對高的固化溫度（大于150°C )，高的交聯(lián)溫度會對一些柔性基 質(zhì)產(chǎn)生一系列問題，交聯(lián)過程中也會產(chǎn)生影響器件性能的副產(chǎn)物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種交聯(lián)聚苯乙烯材料及其制備方 法、用途。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0008] 第一方面，本發(fā)明涉及一種交聯(lián)聚苯乙烯材料，所述交聯(lián)聚苯乙烯材料包括含炔 鍵的硅烷化合物、含疊氮基團的硅烷化合物和聚苯乙烯。該交聯(lián)聚苯乙烯材料，即交聯(lián)的聚 苯乙烯混合物的結(jié)構(gòu)示意如下：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種交聯(lián)聚苯乙烯材料，其特征在于，所述交聯(lián)聚苯乙烯材料包括含炔鍵的硅烷化 合物、含疊氮基團的硅烷化合物和聚苯乙烯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料，其特征在于，所述聚苯乙烯、含炔鍵的硅 烷化合物、含疊氮基團的硅烷化合物的質(zhì)量比為10?20:1:1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料，其特征在于，所述含炔鍵的硅烷化合物 的結(jié)構(gòu)式如式（I)所示：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料，其特征在于，所述含疊氮基團的硅烷化 合物的結(jié)構(gòu)式如式（II )所示：N
5. -種如權(quán)利要求1?4中任一項所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料的制備方法，其特征在于， 將所述聚苯乙烯和含炔鍵的硅烷化合物、含疊氮基團的硅烷化合物共混溶解后，旋涂成膜， 在低溫加熱條件下，形成所述交聯(lián)聚苯乙烯材料。
6. 如權(quán)利要求5所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料的制備方法，其特征在于，所述共混溶解采 用的溶劑為氯苯、甲苯或氯仿。
7. 如權(quán)利要求5所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料的制備方法，其特征在于，所述低溫加熱條 件具體為：溫度為80?KKTC，加熱時間為0. 5?1小時。
8. -種如權(quán)利要求1?4中任一項所述的交聯(lián)聚苯乙烯材料在用作有機場效應(yīng)晶體管 柵極絕緣層中的用途。
【文檔編號】H01L51/30GK104371206SQ201410625499
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】李勝夏, 唐偉, 張清, 郭小軍 申請人:上海交通大學