苝酰亚胺衍生物的合成与表征【文献综述】.doc

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1、毕业论文文献综述高分子材料与工程花酰亚胺衍生物的合成与表征随着有机发光二极管、有机太阳能电池、有机晶体管和传感器等有机光电子器件的深入研究开发，迫切需要性能优越的有机电荷传输材料来支撑其发展。目前绝大多数的有机电荷传输材料是传输空穴的P型材料，如并五苯、低聚卩塞吩、聚卩塞吩、红荧烯和三芳胺等几类常用的P型材料，目前报道的最高空穴迁移率可达15cm2*V已基木满足器件使用要求。相对于空穴传输材料，电子传输材料发展比较迟缓，无论在种类数量还是在质量上都不如空穴传输材料，含有空穴传输材料的双层结构的有机光导体是负充电的类型。负充电不稳定致使

2、形成的影彖质量不稳定。而且充电过程中产生的03-具有腐蚀性。正充屯的过程是相对稳定的，不产生破坏环境的污染。但在一般情况下需性能优秀的电子传输材料，随着有机光导体研究的日益深入，电子传输材料日益受到重视，电子传输材料是由共辄母体加吸电子基团组成，它传输的主要机理是电子迁移，曾经有人设想在已实用化的传输分子上引入吸电子取代基，遗憾的是吸电子基团的引入往往导致与粘合剂树脂的相容性降低，以致于不能实现高浓度掺杂。一般认为，电荷传输分子的电子云伸展越大，相邻屯荷传输分子之间屯子云交盖的程度越大，电子就容易传递，迁移率加大。另外，电子云伸展越大

3、，也使电子与带正电的原子核之间的作用力减弱，当有外加电场存在时，电荷分布变化加大。也就是说，对分子加上外加电场而引起电荷分布的极化率增大时，电荷传输材料的迁移率也就增大。所以，当有机电荷传输分子带有电荷（电子或空穴）时，如果有机分子具有大的偶极距,那么屯荷与相邻的有机屯荷传输分子的偶极距相互作用能增大，产生大的稳定化能，要使电荷在分子之间传递就需要更大的能量，因此，偶极距应小到一定程度才能实现高的电荷迁移率。基于以上原因，具有特定的极化率和偶极距的电荷传输材料才能有很高的迁移率。在这些条件中，极化率a>113（护）较好，如果a>130

4、（A3）则更好；偶极距p70则更好。因此，有机屯荷传输分子必须具有对称的和足够多的大兀键的重叠。有机电子传输材料还必须具有大的电子亲合能（低的LUMO能级），才能使电子很容易注入有机分子的LUMO能级，以便传输。所以，一般可以釆用以下两种方法來设计屯子传输分子：1）引入强吸电子基团或者带有缺电子的氮原子基团，如氟化、硝基化、膳基化、亚胺化等，来降低LUMO能级，以利于电子注入，同时LUMO能级的下降，也避免了有机分子被氧气氧化产生的电子陷阱，提高迁移率和器件寿命

5、；2）设计合成具有对称结构的大兀共辘体系，以符合极化率和偶极距的要求。花酰亚胺是一种廉价易得的有机染料，在可见光区域有很强的吸收,光学和热稳定性较高。由于花酰亚胺有较低的最高占有轨道（HOMO）和最低未占有轨道（LUMO）能级，表现岀典型的有机n型半导体行为，故引起了人们的关注，并将其用于制备有机场效应管、有机发光二极管和给体-受体型有机太阳能电池。花酰亚胺具有以下三个优点：（1）花酰亚胺分子具有较强的电子亲和力，有利于电子的注入；（2）固体状态下的范酰亚胺分子共扼平面会自行堆跺，增强了分子间的兀轨道重叠，从而有利于屯子的传输；（3）

6、分子间7t轨道的相互作用可以通过改变N取代基团来精确调控，从而达到通过改变结构来控制传输特征的目的。但是，一般的范酰亚胺是难熔和难溶的，只能通过真空蒸镀才能得到有序薄膜。另外,因为范酰亚胺的HOMO和LUMO能级并不很低，故器件制备过程中引入的和周围环境中的氧气将成为电子传输过程中的陷阱，其至会氧化花酰亚胺，影响器件的性能和寿命。但是，花酰亚胺以其优越的耐光和耐热稳定性、廉价易得，尤其是可以通过分子剪裁调控光电性能的特殊优势，成为人们研究的热点。例如,Struijk和Maienfant等在范酰亚胺两边的N原子上带上柔性的烷基长链，得到

7、具有液晶性质的花酰亚胺，最高的电子迁移率可达0.6cm^V-^s^o遗憾的是，这类范酰亚胺还无法溶液加工，仍需真空蒸镀,而且所制备的有机晶体管一暴霜空气，马上失效。Malenfant等人以N,N，一双辛基花酰亚胺为材料制备的OTFT的迁移率达到0.6cni7（Vs）,电流开关比超过10=值得注意的是其器件采用的是底接触型TFT结构，而底接触型一般没有对应的顶接触型高•而且其采用的衬底温度不超过50°C,对于使用塑料基底非常有利。Chesterfield等人采用三种长链烷基的花酰亚胺为材料（其中包括N,N，一双辛基花酰亚胺），通过精确控

8、制沉积条件（衬底温度和沉积速率）来获得高度有序的薄膜，从而将电子迁移率提高至1.7cm2/（Vs）,开关比高达10',显示岀与并五苯相匹敌的性能。继Chesterfield之后，Tatemichi等人利用N,N，一双（十