新型有机半导体材料多硫杂“超级酞菁”的合成及性质研究

设计合成新型有机半导体材料对于解决当前已有材料存在的稳定性或载流子迁移率问题具有重要的意义，同时可以提供给器件制备材料方面的更多选择。本课题拟把并噻吩单元引入到酞菁大环周围，合成更大共轭体系的多硫杂"超级酞菁"。噻吩单元之间的硫-硫相互作用，以及扩展后的大环体系之间加强的π-π共轭作用可以提供更强的分子间作用力，有利于分子间的有序排列和堆积，从而获得高迁移率的有机半导体材料。另一方面我们希望目标材料可以同时具有酞菁衍生物良好的稳定性，以利于其在半导体器件方面的应用。我们的设计可以通过改变"超级酞菁"中并噻吩单元的大小和数目以及中心配位离子来对其能级结构和聚集态结构等进行调节，最终得到具有良好稳定性和高迁移率的有机半导体材料。

通过钯催化偶联反应合成了一系列的噻吩取代邻苯二腈衍生物，通过光催化氧化反应合成了相应的关环产物，利用邻苯二腈缩合法进一步合成了多噻吩取代的酞菁衍生物。结果表明，相邻噻吩取代基环合后，酞菁分子共轭平面扩大，其对应HOMO-LUMO能隙降低，紫外-可见吸收光谱发生了67nm的红移。通过Sonogashira偶合反应合成了低带隙的给体-受体型卟啉衍生物。它们具有良好的热稳定性，分解温度达到300 °C以上。它们在近红外区（820-950 nm）具有强吸收，带隙低达1.15 eV。飞秒Z-扫描研究表明材料在1320 和1520nm具有强的双光子吸收。合成了在四苯基卟啉的苯环间位带有含硫自组装基团的分子，目标分子在金基底上有可能采取平伏的排列方式形成自组装单层膜。