本技术介绍了一种新型重氮基团激活的交联剂及其制备技术,以及该交联剂在有机光电器件中的创新应用。该交联剂具有通式I所示的结构,其中R1和R2为氢、卤素或C1-C20的烷基。
背景技术
近年来,一系列具有高载流子迁移率的p型,n型和双极性有机半导体聚合物被成功设计和开发出来。由于其固有的优于无机半导体材料的优势,有机聚合物半导体已成为具有巨大发展前景的可穿戴和植入式电子产品的候选材料。然而,将有机半导体可溶液加工、柔性这些独特性质应用于数字电路里却面临诸多困难。半导体的图案化可以减少漏电流,避免器件之间的串扰以及降低电路整体功耗,方便数字电路元器件之间的高效互联集成。目前,已有一些有机/聚合物半导体的图案化方法被报道,例如:物理气相传输法、溶液生长法、表面润湿性调整法、喷墨印刷法、纳米压印法、直写打印法和电子束曝光法等。然而,这些图案化方法与传统微电子工业的光刻工艺不兼容。
在光/热的辅助下,通过化学交联反应实现有机半导体的光/热图案化提供了一种有效解决方案。目前,应用在有机半导体图案化中的交反应活性基团有:叠氮基团、双吖丙啶基团、氧杂环丁烷基团和邻硝基苄基等。其中,叠氮基团和双吖丙啶基团在紫外光照射下可以产生氮宾和卡宾活性物种(Adv.Mater.2024,36,2309256),诱导有机半导体聚合物烷基侧链发生交联,从而使聚合物半导体在紫外光照射后能被固化。用适当的显影剂冲洗后,高分辨率半导体聚合物图案能被获得。
重氮(diazo)基团是一种含有两个氮原子的线性不饱和取代基团,是双吖丙啶(diazirine)基团的同分异构体,可由双吖丙啶基团在紫外光照射下发生异构化反应产生(Science 2019,366,875-878)。与双吖丙啶基团类似,重氮基团也能够在紫外光照射或加热条件下迅速产生卡宾和氮气(J.Am.Chem.Soc.2021,143,10108-10119),产生的卡宾中间体具有高反应活性,能够与其邻近的各种化学环境的C-H键高效地发生插入反应,引起化学交联。此外,重氮化合物发生交联反应后生成的副产物也仅为氮气,是一种理想的绿色交联剂。
目前,重氮类化合物作为交联剂在非共轭聚合物和聚芴化合物中已有少量研究报道,但在有机半导体图案化领域的应用仍是空白。因此,设计合成适用于有机半导体图案化的重氮类交联剂具有重要的研究意义和实用价值,该类交联剂在有机薄膜晶体管、有机热电、有机太阳能电池、有机发光二极管以及有机激光器等有机光电器件领域中具有潜在的应用优势。
实现思路