有機半導體材料和電子構件制造技術

包括至少一種基質材料和至少一種摻雜材料的有機半導體材料，其中，選用由輻射三烯化合物制成的摻雜材料，并且其中，選用由三聯苯二胺化合物制成的基質材料；以及有機構件；和用于制造經摻雜的半導體層的混合物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及包括至少一種基質材料和至少一種摻雜材料的有機半導體材料；包括這種有機半導體材料的有機構件；以及包括至少一種基質材料和至少一種摻雜材料的、用于制造經摻雜的半導體層的混合物。所述摻雜材料用于改變基質材料的電學特性。
技術介紹
近幾年來公知的是可以通過摻雜(電學摻雜)使有機的半導體在其導電能力方面受到大大影響。這種有機半導體基質材料可以要么由具有良好電子供體特性的化合物來構造，要么由具有良好電子受體特性的化合物來構造。為了對電子供體材料(HT)進行摻雜，(US7074500)已公知的是強的電子受體、如四氰醌二甲烷(TCNQ)或者2，3，5，6-四氟-四氰-1，4-對苯醌二甲烷(F4TCNQ)。這些電子受體通過電子遷移過程在電子供體類型的基礎材料(空穴傳輸材料)中產生所謂的空穴，通過這些空穴的數目和活動性，或多或少地顯著 改變基礎材料的傳導能力。作為具有空穴傳輸特性的基質材料公知的是例如N，N’ -全芳基化聯苯胺(TPD)或者N，N’，N"-全芳基化星形化合物，如物質TDATA、或者還有確定的金屬酞菁、如尤其酞菁鋅ZnPc。但是，這些迄今為止所描述的化合物對于技術上的應用而言在經摻雜的半導體有機層的生產或者具有這種經摻雜的層的相應的電子構件的生產方面是有缺點的，這是因為在大規模的生產設備中的制成工藝或者在實驗規模中的該制成工藝不能總是足夠精確地得到控制，這導致在工藝中很高的控制和調節花費來達到獲得所希望的產品質量或者導致產品的不希望的公差。此外，在與電子構件結構(如發光二極管(OLEDs)、場效應晶體管(FET)或者太陽能電池)相關地應用迄今為止公開的有機摻雜物時存在缺點，因為在處理摻雜物時所提到的生產難點可以導致在電子構件中不希望的不均勻性或者電子構件的不希望的老化效應。但同時注意到所應用的摻雜物具有極高的電子親和力(還原電位)并且另外地對于應用的情況具有合適的特性，因為這些摻雜物在已給出的條件下也連帶地確定了有機半導體層的傳導能力或者其他電學特性。對于摻雜效應起決定作用的是，基質材料的HOMO (最高已占軌道)的能量層和摻雜物的LUMO (最低未占軌道)的能量層。此外，具有經摻雜的層的電子構件是OLEDs和太陽能電池。OLEDs例如由US7355197 或者由 US2009051271 公知。太陽能電池例如由 US2007090371 和 US2009235971公知。
技術實現思路
本專利技術的任務是，提供有機半導體材料，該有機半導體材料基本上克服了由現有技術的缺點。此外，應當提供經改善的有機構件和用于制造經摻雜的半導體層的、由基質材料和摻雜材料制成的混合物。這些任務通過獨立權利要求1、6和11的特征來解決。從屬權利要求給出特別優選的實施方式。在特別優選的實施方式中，排除使用N，N’-雙(菲-9-基)-N，N’ -雙(苯基)-聯苯胺來作為基質材料。本專利技術的優選的備選方案設置為在有機構件中存在下列的層序列(1)陽極/摻雜物/HTM (HTM=空穴傳輸材料(HoIe TransportMaterial));(ii)陽極 / 摻雜物HTM。此外優選(iii )摻雜物/HTM/EML或者摻雜物/HTM/OAS ；(iv)p-摻雜的HTM/EML或者摻雜物HTM/0AS。P-摻雜的HTM利用依據本專利技術的摻雜物來摻雜。EML是OLED的“發射層”；OAS代表“太陽能電池的光學吸收層”(典型地為D-A異質結)。還優選的是，所述層序列(i) - (iv)是決定性的層序列。在針對用于構造這些傳輸層的經摻雜的空穴傳輸層或者說材料的文獻中，要么合乎摻雜物的特性要么合乎空穴傳輸材料的特性。各其他的成分利用對現有技術的一般性獲得的參考來描述。實際上，具有經摻雜的空穴傳輸層的構件相比于具有相同構造的沒有在空穴傳輸層中的摻雜物的構件在各種情況下都獲得更好的結果。但是在受限制的考量方式的情況下考慮的是為了對構件的整體特性進行完全優化，作為下一步驟需要進行的是對空穴傳輸層和摻雜物彼此有針對性的適配。尤其地顧及的是對于經摻雜的層而言的最佳地合適的空穴傳輸材料并不必需是作為未經摻雜的空穴傳輸材料最佳地起作用的空穴傳輸材料。而是摻雜物和基質形成必須在其整體性上加以考量的系統。 對于在未經摻雜的層中的空穴傳輸材料的主要參數是對應空穴的所謂的載流子活動性。這確定的是當確定的電流密度穿過這些層流動時，經過這些層下降了多少電壓。在理想情況下，載流子活動性是如此高，即使得經過單個的層的電壓降相比于經過整個構件的電壓降而言可以忽略。在這種情況下，該層針對電流不再起限制作用，并且載流子活動性可以被視為是足夠優化的。在實踐中還沒有達到該水平。尤其是對于無色的、在可視頻譜區域中不吸收的空穴傳輸材料而言，需要顯著的電壓來將電流驅動穿過空穴傳輸層。這一點當該層的厚度不僅應當被選擇得最小，而且必須例如出于工藝技術上的原因或者出于構件穩定性的原因具有一定的最小層厚度(> 50nm)時更為適用。在該狀況下，對于該層而言好的空穴傳輸材料的選擇必須首先定向在最大載流子活動性上，以便將對于根據構件的功率參數的負面后果加以限制。其他描述材料的參數(例如玻璃轉變溫度(Tg)、工藝處理特性、用于制造材料的花費)變得次要。出于該原因，a -NPD (N, N’ -雙(萘-I-基)-N，N’ -雙(苯基)-聯苯胺)憑借其非常高的載流子活動性適合作為最好的空穴傳輸材料之一，即盡管其僅為96°C的比較低的玻璃轉變溫度。其結果也將a-NPD在市面上用于制造OLED產品，即使低的玻璃轉變溫度被認為是該解決方案的缺點，但是必須被遷就。該狀況對于以輻射三烯化合物摻雜的空穴傳輸層而言有另外地表現。專利技術人已發現經過經摻雜的空穴傳輸層的最小電壓降對于較大數目的空穴傳輸材料而言是可達到的。通過對輻射三烯化合物的摻雜效應，該層變得能導通。該傳導能力對于較大數目的空穴傳輸材料而言在10_5s/cm的閾值之上。對于這種傳導能力而言，在lOOmA/cm2的比較高的電流密度的情況下，通過IOOnm的比較高的層厚度僅下降O. IV。尤其對于具有典型的至少3V的運行電壓的OLED構件而言，該數值不那么顯著。在本文中視為重要的是處在于經摻雜的空穴傳輸層中能起作用的空穴傳輸材料范疇里的是一些如下的材料，這些材料在未摻雜的空穴傳輸層中僅示出不足夠的能力并且因此針對構件的制造迄今為止未被使用。此外重要地可以看出，該情況對于選擇用于經摻雜的空穴傳輸層的空穴傳輸材料而言開啟了新的自由度。專利技術人已發現如下的空穴傳輸材料，它們在經摻雜的空穴傳輸層中具有最佳可能的效率，具體來說，是在考慮到了在常規的考量方式下未被考慮的那些材料。作為該試驗的結果發現由輻射三烯化合物和空穴傳輸材料的最好的組合不是將輻射三烯化合物與常規的最好的空穴傳輸材料(那些具有高的載流子活動性的空穴傳輸材料)組合。這根據實施例來說明。輻射三烯化合物下面示出幾個優選的輻射三烯，它們可以有利地針對依據本專利技術的目的而被使用 NC、式⑴ CN CN其中，各R1獨立地選自芳基和雜芳基，其中，芳基和雜芳基至少部分地、優選完全地利用貧電子的基團(受體基團)取代。芳基優選是苯基、聯苯基、α -萘基、β -萘基、菲基或者蒽基。雜芳基優選吡啶基，嘧啶基，三嗪基本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安斯加爾·維爾納，薩沙·多羅克，卡斯滕·羅特，邁克爾·菲利斯特，沃爾克·利舍夫斯基，米爾科·曲納耶夫，
申請(專利權)人：諾瓦萊德公開股份有限公司，森西特圖像技術有限公司，
類型：
國別省市：