有机电致发光晶体管制造技术

本发明专利技术教导内容涉及具有改进的光发射特征的有机电致发光晶体管。更具体地为，本发明专利技术的有机电致发光晶体管具有包括至少一个n型半导体材料层、至少一个p型半导体材料层和布置在该p型半导体材料层与该n型半导体材料层之间的至少一个发射材料层的发射双极通道，其中在各种层当中，该多层发射双极通道包括包含苯并噻吩并‑苯并噻吩化合物的p型半导体材料层，和/或包含包括有机咔唑衍生物作为主体基质化合物和铱络合物作为客体发射体的掺合物材料的发射材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术教导涉及具有改进的光发射特征的有机电致发光晶体管。更特别地，本专利技术电致发光晶体管包括多层发射双极通道并且通过由引入特定材料作为一或多个功能层，本专利技术电致发光晶体管可同时实现最大亮度和最大效率。
技术介绍
有机电致发光场效应晶体管也称为OLET(有机发光晶体管)，为相对最新型的装置，具有使其特别受关注的特征及应用。举例而言，与OLED(有机发光二极管)相比，双极OLET一旦已使其优化，则具有增强的效率和发光度且也可得到使用低成本生产方法的可能性。关于双极OLET装置结构的其他详情可见于欧洲专利第EP1609195号。更特别地，EP1609195公开了具有发射双极通道的三层有机发光晶体管，该发射双极通道包括至少一个n型半导体材料层、至少一个p型半导体材料层和布置在该p型半导体材料层与该n型半导体材料层之间的至少一个发射材料层。关于此装置的应用和功能特征的其他详情可见于R.Capelli等人,“Organiclight-emittingtransistorswithanefficiencythatoutperformstheequivalentlight-emittingdiodes,”NatureMaterials,第9卷,第496-503页(2010)。Capelli等人中所公开的三层有机发光晶体管具有由5,5'-双((5-全氟己基)噻吩-2-基)-2,2'-联噻吩(DFH4T)组成的n型半导体材料层、由5,5'-双(3-己基-2-噻吩基)-2,2'-联噻吩(DH4T)组成的p型半导体材料层和由三(8-羟基喹啉根基)铝:4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基胺基苯乙烯基)-4H-哌喃(Alq3:DCM)组成的发射材料层。在文献中已报导的不同p型半导体材料当中，已显示二并苯稠合的噻吩并噻吩，特别地是[1]苯并-噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩(BTBT)和二萘并[2,3-b:2',3'-f]噻吩并[3,2-b]噻吩(DNTT)展现了高迁移率、空气稳定性及良好的可再生性。参见例如M.J.Kang等人,“TwoIsomericDidecyl-dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophenes:ImpactofAlkylationPositionsonPackingStructuresandOrganicFieldEffectTransistorCharacteristics,”Jpn.J.Appl.Phys.,第51卷,第11PD04页(2012)；及H.Ebata等人,“HighlySoluble[1]Benzothieno[3,2-b]benzothiophene(BTBT)DerivativesforHigh-Performance,Solution-ProcessedOrganicField-EffectTransistors,”J.Am.Chem.Soc.,第129卷,第15732-15733页(2007)。在Ebata等人中，合成一系列BTBT的2,7-二烷基衍生物(Cn-BTBT)且用于制造有机场效应晶体管(OFET)。在环境条件下评估OFET且显示Cn-BTBT衍生物的薄膜提供高于10-1cm2V-1s-1的迁移率。在Kang等人中，显示两种异构十二烷基-二萘并[2,3-b:2',3'-f]噻吩并[3,2-b]噻吩(2,9-和3,10-C10DNTT)得到高效能OFET，其中2,9-C10-DNTT的平均迁移率为6.8cm2V-1s-1和3,10-C10-DNTT的平均迁移率为4cm2V-1s-1。欧洲专利申请公开案第EP2402348号描述二烷基取代的DNTT及相关硒类似物。用所述化合物制造的OTFT显示迁移率接近4cm2V-1s-1。未描述BTBT化合物。国际公告号WO2013/039842描述用支链烷基单取代或双取代的各种并苯稠合的噻吩并噻吩及相关硫族元素类似物。用所述化合物制造的OTFT显示迁移率接近2.3cm2V-1s-1。未描述BTBT化合物。以上确定的文件中的每一篇关于在具有三层发射双极通道的OLET装置中使用BTBT化合物的可能性和对于此类OLET装置的效能如何可与使用DNTT化合物的类似OLET装置相比较方面并无记载。迄今为止，全部研究及表征已显示双极OLET装置具有增强的发光度，但在偏压条件下获得，其中充电电流转换成光发射的效率极低(1×10-1％的级别)。相反地，装置效率通常可通过调节其偏压条件而达到最大，但对发光度具有不利影响。这些发射特征限制当同时需要高亮度和高效率时可能的应用领域，如在发光显示器、现场护理生物医学应用和集成在光子芯片上的光子源领域中。电致发光强度的进一步提高(由纳瓦(nW)级至微瓦(μW)级而不改变装置几何结构)也是所希望的。
技术实现思路
本专利技术教导内容的目的是要提供一种有机电致发光晶体管，其可克服上文提及的先前技术中已知的缺点，特别是，提供可同时达到最大光发射效率和亮度的有机电致发光晶体管。在一个方面中，根据本专利技术教导内容的有机电致发光晶体管包含至少一个介电层、至少一个控制电极、包含发射双极通道的组装件、至少一个源极电极和至少一个漏极电极，其中：在控制电极和组装件之间布置介电层；双极通道包含至少一个n型半导体材料层、至少一个p型半导体材料层和布置在p型半导体材料层与n型半导体材料层之间的至少一个发射材料层；和p型半导体材料适于传输空穴跨越晶体管的双极通道且包含具有通式(P-I)的苯并噻吩并-苯并噻吩(BTBT)化合物其中Ra和Rb独立地选自由H、C1-18烷基及C6-14芳基组成的组。在一些实施方案中，n型半导体材料为由双(对氟烷基)苯基取代的噻吩并[3,2-b]噻吩，其非限制性实例包括2,5-双(4-(全氟辛基)苯基)噻吩并[3,2-b]噻吩(NF2-6)和2,5-双(4-(三氟甲基)苯基)噻吩并[3,2-b]噻吩(NF2-6-CF3)。在一些实施方案中，发射层选自由以下所述组成的组：4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺:三(1-苯基异喹啉)铱(III)(TCTA:Ir(piq)3)、4,4'-双(3,6-二新戊基-9H-咔唑-9-基)-1,'-联苯:三(1-苯基异喹啉)铱(III)(NP4-CBP:Ir(piq)3)、4,4'-双(3,6-二新戊基-9H-咔唑-9-基)-1,'-联苯:三(2-苯基吡啶)铱(III)(NP4-CBP:Ir(ppy))、4,4'-双(3,6-二新戊基-9H-咔唑-9-基)-1,'-联苯:双(4,6-二氟苯基-吡啶)(吡啶甲酸)铱(III)(NP4-CBP:FIrpic)。在另一方面中，根据本专利技术教导内容的有机电致发光晶体管包含至少一个介电层、至少一个控制电极、包含发射双极通道的组装件、至少一个源极电极和至少一个漏极电极，其中：在控制电极和组装件之间布置介电层；双极通道包含至少一个n型半导体材料层、至少一个p型半导体材料层和布置在p型半导体材料层与n型半导体材料层之间的至少一个具有发射材料的发射层；和其中发射层包含具有咔唑衍生物作为主体基质化合物和铱络合物作为客体发射体的掺合物材料。在各种实施方案中，有机电致发光晶体管可包括选自由空穴注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机电致发光晶体管，其包含：至少一个介电层；至少一个控制电极；至少一个空穴电极；至少一个电子电极；和包含发射双极通道的组装件，其中：该介电层布置在该控制电极与该组装件之间；该发射双极通道包含至少一个n型半导体材料层、至少一个p型半导体材料层和至少一个布置在该p型半导体材料层与该n型半导体材料层之间的发射材料层；该p型半导体材料包含具有通式(P‑I)的苯并噻吩并‑苯并噻吩化合物，其中Ra和Rb独立地选自由H、C1‑18烷基和C6‑14芳基所组成的组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.24 EP 14425100.6;2014.07.24 EP 14425101.4;1.一种有机电致发光晶体管，其包含：至少一个介电层；至少一个控制电极；至少一个空穴电极；至少一个电子电极；和包含发射双极通道的组装件，其中：该介电层布置在该控制电极与该组装件之间；该发射双极通道包含至少一个n型半导体材料层、至少一个p型半导体材料层和至少一个布置在该p型半导体材料层与该n型半导体材料层之间的发射材料层；该p型半导体材料包含具有通式(P-I)的苯并噻吩并-苯并噻吩化合物，其中Ra和Rb独立地选自由H、C1-18烷基和C6-14芳基所组成的组。2.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中该p型半导体材料包含具有以下通式的苯并噻吩并-苯并噻吩化合物：3.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中该p型半导体材料包含具有以下通式的苯并噻吩并-苯并噻吩化合物：4.如权利要求1至3中任一项的有机电致发光晶体管，其中Ra和Rb为相同的C1-18烷基。5.如权利要求1至3中任一项的有机电致发光晶体管，其中Ra和Rb为相同的C3-12烷基。6.如权利要求5的有机电致发光晶体管，其中Ra和Rb为相同的直链C3-12烷基。7.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中该p型半导体材料包含具有下式的化合物，其中每个R为苯基。8.如权利要求1至7中任一项的有机电致发光晶体管，其中该n型半导体材料包含双(对氟烷基)苯基取代的低聚噻吩化合物，其中该低聚噻吩化合物具有2、3、4、5或6个噻吩部分，任选地，其中两个或两个以上的该噻吩部分被稠合。9.如权利要求8的有机电致发光晶体管，其中该双(对氟烷基)苯基取代的低聚噻吩化合物选自由二噻吩、四噻吩和噻吩并噻吩所组成的组。10.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中该p型半导体材料层的厚度在5nm至50nm之间。11.如权利要求10的有机电致发光晶体管，其中该p型半导体材料层的厚度在15nm至45nm之间。12.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其特征在于该n型半导体材料层的厚度在30nm至60nm之间。13.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其特征在于该发射材料层的厚度在30nm至60nm之间。14.如权利要求1至13中任一项的有机电致发光晶体管，其中该发射材料包括一掺合物材料，其包含有机咔唑衍生物作为主体基质化合物和铱络合物作为客体发射体。15.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中该源极电极和该p型半导体材料层接触，和该漏极电极与该n型半导体材料层接触。16.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中该源极电极和该漏极电极由至少一种不同材料构成。17.如权利要求1的有机电致发光晶体管，其中注入子层插入于该源极电极和该p型半导体材料层或该n型半导体材料层之间，和/或注入子层插入于该漏极电极与该p型半导体材料层或该n型半导体材料层之间。18.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·柏恩杜，G·吉纳拉利，A·思戴法尼，M·穆西尼，G·图拉蒂，M·单蒂，H·乌斯塔，陈晓燕，A·法彻蒂，
申请(专利权)人：ETC有限责任公司，飞利斯有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT