專(zhuān)利名稱(chēng)：包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
共軛有機(jī)化合物具有不同的應(yīng)用。一個(gè)重要領(lǐng)域包括有機(jī)半導(dǎo)體。有機(jī)半導(dǎo)體可用于制造簡(jiǎn)單的電子元件，例如電阻器、二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還可用于制造光電子元件，例如有機(jī)發(fā)光器件(例如0LED)，和許多其它的電子元件。所述有機(jī)半導(dǎo)體和它們的器件的工業(yè)意義和經(jīng)濟(jì)意義反映在如下方面，即使用有機(jī)半導(dǎo)體有源層的器件的數(shù)量的增長(zhǎng)和越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)致力于該主題。在US4356429A中示例了簡(jiǎn)單的0LED。在所述OLED中，在導(dǎo)電電極之間，將兩個(gè)半導(dǎo)體有機(jī)層結(jié)合在一起一個(gè)傳輸空穴而另一個(gè)傳輸電子。在所述有機(jī)層之一或這兩個(gè)有機(jī)層中，電子和空穴的復(fù)合形成了激子，根據(jù)自旋統(tǒng)計(jì)，最終發(fā)射所述激子。通過(guò)使用EP1705727中所述的材料和技術(shù)還可捕獲具有自旋三重態(tài)的激子。在EP1804309和 US2008182129中描述了更復(fù)雜的0LED。共軛有機(jī)化合物可以是小分子，例如單體，或者低聚物、聚合物、共聚物、共軛和非共軛嵌段的共聚物、完全或部分交聯(lián)的層、聚集體結(jié)構(gòu)或梳型結(jié)構(gòu)。在不同層中使用不同類(lèi)型的化合物或?qū)⒉煌?lèi)型的化合物混合在一起而制成的器件，例如使用聚合物和小分子層制成的器件，也被稱(chēng)為聚合物-小分子混合型器件。有機(jī)電子半導(dǎo)體也可用于有機(jī)電子器件中和有機(jī)-無(wú)機(jī)混合型器件中。盡管形成于分子最高占據(jù)分子軌道(HOMO)和最低未占分子軌道(LUMO)之間的電子能隙大，通常高達(dá)3eV，但它通常仍然足夠低，以致于可通過(guò)特殊電極注入正電荷載流子和負(fù)電荷載流子。典型的有機(jī)半導(dǎo)體化合物可以具有如下的能隙，該能隙仍然足夠高以致于所述化合物是光學(xué)活性的。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管解釋于例如US7026643、US2005146262和US2008230776中。通過(guò)兩個(gè)電極(源極和漏極)接觸的半導(dǎo)體層的電阻可通過(guò)施加至柵極的電壓進(jìn)行控制。所述柵極布置[wql]于與所述半導(dǎo)體層以平行接觸方式布置的絕緣體上?？墒褂枚喾N幾何結(jié)構(gòu)，例如底柵(在基底上)、頂柵(在所述半導(dǎo)體層的相對(duì)于所述基底的相反側(cè)上)或在兩側(cè)上?？墒褂迷S多不同設(shè)置的層，例如雙極性層、注入層、在電極與半導(dǎo)體層之間以降低關(guān)斷電流的絕緣層等。
背景技術(shù)：
在不同有機(jī)半導(dǎo)體器件中的不同功能層要求多種特定的特性。例如有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)在它們的有源通道中需要高遷移率材料。透明電路，例如透明0TFT，要求所述高遷移率有機(jī)材料還包含寬電子帶隙；還必須提供空穴和/或電子的電子注入。在高電導(dǎo)率的情況下，OLED要求透明的傳輸層。在那些光電子器件中，所述透明度是必需的，以避免不希望的光吸收。這些所謂“窗口”的材料可用作傳輸層、激子或電荷阻擋層。使用該窗口材料制成的層的厚度用于以如下方式調(diào)節(jié)OLED的微腔，所述方式使得OLED的輸出耦合發(fā)射最大。為了制造完全透明的元件和電路，可將所有種類(lèi)的半導(dǎo)體器件的非光學(xué)活性層換為窗口材料(例如US20060033115)。如本領(lǐng)域所使用的，所述層的功能和命名法是典型的。另外的說(shuō)明可見(jiàn)于US2006244370中 。電子器件還需要對(duì)溫度的高穩(wěn)定性，意味著所述非晶有機(jī)半導(dǎo)體材料例如三苯基胺衍生物或菲羅啉衍生物的固有性質(zhì)必須包括高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和在所述器件中的高溫度穩(wěn)定性。其中，(光)電子多層元件的性能特性由所述層傳輸電荷載流子的能力所決定。在發(fā)光二極管的情況下，在運(yùn)行期間在電荷傳輸層中的歐姆損耗與它們的電導(dǎo)率有關(guān)。該電導(dǎo)率直接影響需要的運(yùn)行電壓，并且還決定該元件的熱負(fù)荷。此外，取決于在所述有機(jī)層中的電荷載流子濃度，在金屬接觸附近處的帶彎曲導(dǎo)致簡(jiǎn)化了電荷載流子的注入并且可因此降低該接觸電阻。通過(guò)分別使用合適的受主材料電摻雜空穴傳輸層(P型摻雜)或使用施主材料摻雜電子傳輸層(η型摻雜)，可大幅升高有機(jī)固體中電荷載流子的密度(并且因此升高電導(dǎo)率)。此外，從在無(wú)機(jī)半導(dǎo)體情況下的經(jīng)驗(yàn)類(lèi)推，可預(yù)期到明確基于P型摻雜層和η型摻雜層在元件中的用途的應(yīng)用，并且不會(huì)想到其它方面。摻雜的電荷載流子傳輸層(通過(guò)混合受主類(lèi)分子對(duì)空穴傳輸層的P型摻雜，通過(guò)混合施主類(lèi)分子對(duì)電子傳輸層的η型摻雜)在有機(jī)發(fā)光二極管中的用途描述于US2008203406和US 5，093, 698中。US2008227979詳細(xì)地公開(kāi)了使用無(wú)機(jī)摻雜劑和有機(jī)摻雜劑摻雜有機(jī)傳輸材料，所述有機(jī)傳輸材料也被稱(chēng)為基質(zhì)。基本上，發(fā)生從所述摻雜劑至所述基質(zhì)的有效電子轉(zhuǎn)移，其增加了所述基質(zhì)的費(fèi)米能級(jí)。對(duì)于在P型摻雜情況下的有效轉(zhuǎn)移，該摻雜劑的LUMO能級(jí)必須低于所述基質(zhì)的HOMO能級(jí)，或者至少比所述基質(zhì)的HOMO能級(jí)略高，但不超過(guò)O. 5eV。對(duì)于η型摻雜的情況，所述摻雜劑的HOMO能級(jí)必須高于所述基質(zhì)的LUMO能級(jí)，或者至少比所述基質(zhì)的LUMO能級(jí)略低，但不超過(guò)O. 5eV。此外希望，對(duì)于從摻雜劑至基質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移的能極差小于+0. 3eVο摻雜的空穴傳輸材料的典型例子是摻雜有四氟四氰二甲基對(duì)苯醌(F4TCNQ)的銅酞菁(CuPc)，其中F4TCNQ的LUMO能級(jí)為約_5. 2eV，其中CuPc的HOMO能級(jí)為約_5. 2eV ；摻雜有 F4TCNQ 的鋅酞菁(ZnPc) (H0M0=-5. 2eV);摻雜有 F4TCNQ 的 a_NPD (N, N’ - 二(萘_1_基)_N, N’- 二(苯基)-聯(lián)苯胺)。摻雜的電子傳輸材料的典型例子是摻雜有吖啶橙堿(AOB)的富勒烯C60 ;摻雜有隱色結(jié)晶紫的茈-3，4，9，10-四甲酸-3，4，9，10- 二酐(PTCDA);摻雜有四(I, 3，4，6,7,8-六氫-2H-嘧啶并[I, 2-a]嘧啶根合)二鎢(II)(W(hpp)4_2，9- 二(菲-9-基)-4，7-二苯基-1，10-菲羅啉；摻雜有3，6-雙_( 二甲基氨基)_吖啶的萘四甲酸二酐(NTCDA);摻雜有雙(亞乙基二硫醇)四硫代富瓦烯(BEDT-TTF)的NTCDA。對(duì)于提供如下的電子傳輸材料(ETM)和發(fā)光體主體(EMH)材料存在著技術(shù)挑戰(zhàn)，即所述材料具有足夠低的LUMO能級(jí)以使得它們可被摻雜，并且仍然具有充分高的LUMO能級(jí)以可有效轉(zhuǎn)移電荷至所述發(fā)光體主體(在ETM的情況下)和轉(zhuǎn)移能量至所述發(fā)光體摻雜劑(在EMH的情況下)。所述可摻雜性對(duì)ETL的高LUMO能級(jí)進(jìn)行了限制，因?yàn)榫哂蟹浅８逪OMO的η型摻雜劑趨向于不穩(wěn)定；對(duì)于LUMO非常高的ETL的，也難以注入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供包含特定種類(lèi)的功能材料的半導(dǎo)體層，優(yōu)選包含特定種類(lèi)的功能材料的電子器件，所述特定種類(lèi)的功能材料可用作有機(jī)半導(dǎo)體材料以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。尤其是，將提供包含透明的有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子器件，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料還是熱穩(wěn)定的和/或可摻雜的。另外，所述電子器件將包含可在沒(méi)有任何困難的情況下進(jìn)行合成的半導(dǎo)體材料。這個(gè)目標(biāo)通過(guò)根據(jù)通式(I)的化合物和包含至少一種根據(jù)如下通式(I)的有機(jī)半
導(dǎo)體材料的電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)
權(quán)利要求
1.一種電子器件，其包含至少一種根據(jù)如下通式(I )的有機(jī)半導(dǎo)體材料
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子器件，其中Ar和IV4獨(dú)立地選自C6-C2tl-芳基和C5-C2tl-雜芳基。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電子器件，其中R5是H或F并且與Ar結(jié)合形成選自如下結(jié)構(gòu)的部分
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中Ar選自
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中所述電子器件具有層狀結(jié)構(gòu)并且至少一個(gè)層包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求I中所定義的通式(I)的化合物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料通過(guò)η型摻雜劑進(jìn)行摻雜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子器件，其中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料通過(guò)HOMO能級(jí)高于-3. 3eV的有機(jī)η型摻雜劑進(jìn)行摻雜。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子器件，其中所述器件是具有電子功能效應(yīng)區(qū)域的電子、光電子或電致發(fā)光器件，其中所述電子效應(yīng)區(qū)域包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求I中所定義的通式(I)的化合物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中所述器件是有機(jī)發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、傳感器、光檢測(cè)器、有機(jī)薄膜晶體管、有機(jī)集成電路、有機(jī)發(fā)光晶體管、發(fā)光電化學(xué)電池或有機(jī)激光二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求I中所定義的通式(I)的化合物，除去其中R5= H并且Ar是如下結(jié)構(gòu)的化合物
全文摘要
本發(fā)明涉及包含至少一種根據(jù)如下通式(I)的有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子器件其中R1-4獨(dú)立地選自H、鹵素、CN、取代或未取代的C1-C20-烷基或雜烷基、C6-C20-芳基或C5-C20-雜芳基、C1-C20-烷氧基或C6-C20-芳氧基，Ar選自取代或未取代的C6-C20-芳基或C5-C20-雜芳基，并且R5選自取代或未取代的C6-C20-芳基或C5-C20-雜芳基、H、F或通式(Ⅱ)。
文檔編號(hào)H01L51/00GK102986050SQ201180028541
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者歐姆萊恩·法德?tīng)? 拉莫娜·普雷奇 申請(qǐng)人:諾瓦萊德公開(kāi)股份有限公司