苝酰亞胺衍生物的合成與表征【文獻綜述】.doc

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1、畢業(yè)論文文獻綜述高分子材料與工程花酰亞胺衍生物的合成與表征隨著有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、有機晶體管和傳感器等有機光電子器件的深入研究開發(fā)，迫切需要性能優(yōu)越的有機電荷傳輸材料來支撐其發(fā)展。目前絕大多數(shù)的有機電荷傳輸材料是傳輸空穴的P型材料，如并五苯、低聚卩塞吩、聚卩塞吩、紅熒烯和三芳胺等幾類常用的P型材料，目前報道的最高空穴遷移率可達15cm2*V已基木滿足器件使用要求。相對于空穴傳輸材料，電子傳輸材料發(fā)展比較遲緩，無論在種類數(shù)量還是在質(zhì)量上都不如空穴傳輸材料，含有空穴傳輸材料的雙層結(jié)構(gòu)的有機光導(dǎo)體是負(fù)充電的類型。負(fù)充電不穩(wěn)定致使

2、形成的影彖質(zhì)量不穩(wěn)定。而且充電過程中產(chǎn)生的03-具有腐蝕性。正充屯的過程是相對穩(wěn)定的，不產(chǎn)生破壞環(huán)境的污染。但在一般情況下需性能優(yōu)秀的電子傳輸材料，隨著有機光導(dǎo)體研究的日益深入，電子傳輸材料日益受到重視，電子傳輸材料是由共輒母體加吸電子基團組成，它傳輸?shù)闹饕獧C理是電子遷移，曾經(jīng)有人設(shè)想在已實用化的傳輸分子上引入吸電子取代基，遺憾的是吸電子基團的引入往往導(dǎo)致與粘合劑樹脂的相容性降低，以致于不能實現(xiàn)高濃度摻雜。一般認(rèn)為，電荷傳輸分子的電子云伸展越大，相鄰?fù)秃蓚鬏敺肿又g屯子云交蓋的程度越大，電子就容易傳遞，遷移率加大。另外，電子云伸展越大

3、，也使電子與帶正電的原子核之間的作用力減弱，當(dāng)有外加電場存在時，電荷分布變化加大。也就是說，對分子加上外加電場而引起電荷分布的極化率增大時，電荷傳輸材料的遷移率也就增大。所以，當(dāng)有機電荷傳輸分子帶有電荷（電子或空穴）時，如果有機分子具有大的偶極距,那么屯荷與相鄰的有機屯荷傳輸分子的偶極距相互作用能增大，產(chǎn)生大的穩(wěn)定化能，要使電荷在分子之間傳遞就需要更大的能量，因此，偶極距應(yīng)小到一定程度才能實現(xiàn)高的電荷遷移率?；谝陨显颍哂刑囟ǖ臉O化率和偶極距的電荷傳輸材料才能有很高的遷移率。在這些條件中，極化率a>113（護）較好，如果a>130

4、（A3）則更好；偶極距p70則更好。因此，有機屯荷傳輸分子必須具有對稱的和足夠多的大兀鍵的重疊。有機電子傳輸材料還必須具有大的電子親合能（低的LUMO能級），才能使電子很容易注入有機分子的LUMO能級，以便傳輸。所以，一般可以釆用以下兩種方法來設(shè)計屯子傳輸分子：1）引入強吸電子基團或者帶有缺電子的氮原子基團，如氟化、硝基化、膳基化、亞胺化等，來降低LUMO能級，以利于電子注入，同時LUMO能級的下降，也避免了有機分子被氧氣氧化產(chǎn)生的電子陷阱，提高遷移率和器件壽命

5、；2）設(shè)計合成具有對稱結(jié)構(gòu)的大兀共轆體系，以符合極化率和偶極距的要求?；啺肥且环N廉價易得的有機染料，在可見光區(qū)域有很強的吸收,光學(xué)和熱穩(wěn)定性較高。由于花酰亞胺有較低的最高占有軌道（HOMO）和最低未占有軌道（LUMO）能級，表現(xiàn)岀典型的有機n型半導(dǎo)體行為，故引起了人們的關(guān)注，并將其用于制備有機場效應(yīng)管、有機發(fā)光二極管和給體-受體型有機太陽能電池?；啺肪哂幸韵氯齻€優(yōu)點：（1）花酰亞胺分子具有較強的電子親和力，有利于電子的注入；（2）固體狀態(tài)下的范酰亞胺分子共扼平面會自行堆跺，增強了分子間的兀軌道重疊，從而有利于屯子的傳輸；（3）

6、分子間7t軌道的相互作用可以通過改變N取代基團來精確調(diào)控，從而達到通過改變結(jié)構(gòu)來控制傳輸特征的目的。但是，一般的范酰亞胺是難熔和難溶的，只能通過真空蒸鍍才能得到有序薄膜。另外,因為范酰亞胺的HOMO和LUMO能級并不很低，故器件制備過程中引入的和周圍環(huán)境中的氧氣將成為電子傳輸過程中的陷阱，其至?xí)趸啺?，影響器件的性能和壽命。但是，花酰亞胺以其?yōu)越的耐光和耐熱穩(wěn)定性、廉價易得，尤其是可以通過分子剪裁調(diào)控光電性能的特殊優(yōu)勢，成為人們研究的熱點。例如,Struijk和Maienfant等在范酰亞胺兩邊的N原子上帶上柔性的烷基長鏈，得到

7、具有液晶性質(zhì)的花酰亞胺，最高的電子遷移率可達0.6cm^V-^s^o遺憾的是，這類范酰亞胺還無法溶液加工，仍需真空蒸鍍,而且所制備的有機晶體管一暴霜空氣，馬上失效。Malenfant等人以N,N，一雙辛基花酰亞胺為材料制備的OTFT的遷移率達到0.6cni7（Vs）,電流開關(guān)比超過10=值得注意的是其器件采用的是底接觸型TFT結(jié)構(gòu)，而底接觸型一般沒有對應(yīng)的頂接觸型高?而且其采用的襯底溫度不超過50°C,對于使用塑料基底非常有利。Chesterfield等人采用三種長鏈烷基的花酰亞胺為材料（其中包括N,N，一雙辛基花酰亞胺），通過精確控

8、制沉積條件（襯底溫度和沉積速率）來獲得高度有序的薄膜，從而將電子遷移率提高至1.7cm2/（Vs）,開關(guān)比高達10',顯示岀與并五苯相匹敵的性能。繼Chesterfield之后，Tatemichi等人利用N,N，一雙（十