含氮雜環(huán)基苝酰亞胺類電子傳輸材料的研究.pdf

1、近幾年來(lái),有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)在材料和器件方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展.隨著有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管等有機(jī)光電器件的研究深入,迫切需要遷移率高、穩(wěn)定性好和可溶液加工的有機(jī)電子傳輸材料來(lái)支撐其發(fā)展.本論文從分子設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)入手,在傳統(tǒng)的有機(jī)電子傳輸材料--苝酰亞胺分子上引入缺電子性的氮雜環(huán),研究氮雜環(huán)對(duì)材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)、電子受體能力及其穩(wěn)定性的影響規(guī)律;通過(guò)化學(xué)修飾,設(shè)計(jì)合成了溶解性得到改善的不對(duì)稱的花酰亞胺分子,旨

2、在獲得同時(shí)具有高性能和溶液加工性的有機(jī)半導(dǎo)體材料. 從苝酐和雜環(huán)一級(jí)胺的縮合反應(yīng)出發(fā),設(shè)計(jì)合成了三種新型的苝酰亞胺:N,N'-二嘧啶基-3,4,9,10-花四羧基二酰亞胺(N,N'-dipyrimidinyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide,DMP),N,N'-二吡嗪-3,4,9,10-花四羧基二酰亞胺(N,N'-dipyrazinyl-3,4,9,10-perylenetetr

3、acarboxylic diimide,DZP),N,N'-二(氯代噠嗪基)-3,4,9,10-花四羧基二酰亞胺(N,N'-dichloropyridazinyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide,DDP).利用元素分析、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)等方法表征了它們的分子結(jié)構(gòu). 通過(guò)紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)和循環(huán)伏安法(CV)研究了嘧啶基對(duì)DMP分子能級(jí)結(jié)構(gòu)的影響.發(fā)現(xiàn)嘧啶

4、基的引入降低了分子的LUMO能級(jí),并使其溶液紫外光譜略微紅移,帶隙略微變窄,比較了DMP與DPP在空氣環(huán)境中的熱穩(wěn)定性和抗氧化性.發(fā)現(xiàn)嘧啶基的引入提高了材料的熱分解溫度,增強(qiáng)了材料的抗氧化能力.研究了DMP與C<,60>層-層蒸鍍(Layer-by-layer evaporation)薄膜的熒光變化,并通過(guò)溶液的熒光變化研究了在雙層薄膜界面處兩者之間的相互作用.發(fā)現(xiàn)DMP具有比C<,60>低得多的LUMO能級(jí)和更強(qiáng)的電子受體能力,預(yù)示著

5、DMP有可能是一種高穩(wěn)定性的有機(jī)電子傳輸材料. 設(shè)計(jì)合成了兩種不對(duì)稱的花酰亞胺:N-十二烷基-N'-嘧啶基-花酰亞胺 (N-dodecyl-N'-pyrimidinyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide,DoMP),N-十二烷基-N'-苯基-苝酰亞胺(N-dodecyl-N'-phenyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylicdiimide,DoPP).

6、通過(guò)傅立葉紅外光譜和元素分析表征了產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu). 長(zhǎng)鏈烷基明顯改善了苝酰亞胺的溶解性.發(fā)現(xiàn)引入長(zhǎng)鏈烷基之后,嘧啶基對(duì)帶隙的影響完全消失,但是保留了降低LUMO能級(jí)的優(yōu)點(diǎn).對(duì)比研究了DoPP與DoMP在空氣中的熱穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)在引入長(zhǎng)鏈烷基之后,兩種花酰亞胺在空氣中的熱穩(wěn)定性和抗氧化性大大降低. 研究了不同溶劑、不同溫度對(duì)DoMP溶液鑄膜聚集態(tài)的影響.通過(guò)紫外一可見(jiàn)光譜測(cè)試與顯微鏡觀測(cè),發(fā)現(xiàn)易揮發(fā)的氯仿溶液得到的溶液鑄膜是無(wú)序的薄