可印刷高迁移率有机/聚合物半导体材料的合成与器件研究

本项目依据可印刷薄膜晶体管对有机功能半导体材料的需求出发，选用具有良好环境稳定性的二氧杂蒽嵌蒽（PXX）结构作为构建高迁移率材料的基本单元，通过改进的合成路线对PXX分子进行功能基团修饰，合成制备具有良好溶液加工性能的系列新型有机/聚合物高迁移率半导体材料。系统地研究这些有机/聚合物材料在光物理性质、电子能级结构、分子聚集行为、光热稳定性以及其在有机印刷薄膜晶体管器件上的性能差异，深入探索分子结构对材料性能影响的微观作用机理，为进一步开发高稳定性有机高迁移率半导体材料提供指导。

有机薄膜晶体管是大面积显示、柔性电子、传感器等的核心组件，有机半导体材料的迁移率是影响薄膜晶体管器件性能的关键。如果有一种有机小分子材料或者聚合物材料，在满足本身高迁移率和良好溶液加工性的同时，还能具有较高的环境稳定性（光、热、氧等），那这种材料将成为印刷电子行业的理想材料。.二氧杂蒽嵌蒽 (PXX)，是一类具有大π共轭平面结构的稠环芳香材料，该类化合物具有非常良好的光热氧稳定性。.1）按计划路线合成了3位取代的PXX分子，还通过方法改进实现了6位和7位取代的二氧杂蒽嵌蒽分子，与已经报道过共同构成了一个完整的系列。测试结果表明，该系列材料均具有良好的光热氧及电化学稳定性。.2) 我们利用钯碳和氧气作为氧化剂以高收率实现了合成路线中最难的的一步——双侧扣环形成含氧六元环。新路线避免了铜盐废弃物的产生，简化了产物的纯化过程；催化剂钯碳可以高效循环使用，氧化剂为氧气；此路线绿色环保、低污染排放，可以大批量制备，具有较高的应用价值。.3）通过基底处理、提拉速度、器件结构等工艺方面的优化，溶液法制备的大面积单晶薄膜的迁移率可以达到了1cm2/Vs以上。表明这类新型材料是一种具有较高迁移率的半导体材料。.4）制备了多种含有二氧杂蒽嵌蒽基团的聚合物及共聚物。并进行了稳定性和器件方面的研究。几种共轭聚合物在光热氧等环境下均具有非常好的环境稳定性。.我们发现PXX共轭聚合物可以实现了对半导体型碳纳米管的高浓度、高纯度分散。利用这种聚合物/碳纳米管复合物所制备的薄膜在薄膜晶体管器件方面表现出非常优异的性能。.我们按原定计划开展了研究，并取得了预期的研究成果，已全面地完成了预期的考核指标。同时我们也设计合成了一批具有新颖结构的PXX异构体及聚合物。此外，我们还拓展了制备高性能有机聚合物/碳纳米管复合材料的新方向。.迄今为止，本项目发表国外期刊论文3篇，SCI收录论文2篇，EI论文1篇；申请发明专利2项，撰写专著1章，国际学术报告2次。在本项目研究成果的基础上，本课题组博士后周春山获得了江苏省博士后面上项目的资助。