包含具有至少两个偶联卡宾基团的有机超给体的有机元件及其作为n-型掺杂剂的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种有机电子传输层的n-型掺杂剂，涉及所述n-型掺杂剂用于构造有机电子元件、晶体管、有机发光二极管、发光电化学电池、有机太阳能电池、光电二极管和包含所述n-型掺杂剂的电子元件的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种有机电子传输层的n-型掺杂剂，涉及所述n-型掺杂剂用于构造有机电子元件、晶体管、有机发光二极管、发光电化学电池、有机太阳能电池、光电二极管和包含所述n-型掺杂剂的电子元件的用途。【专利说明】包含具有至少两个偶联卡宾基团的有机超给体的有机元件 及其作为η-型掺杂剂的用途
本专利技术涉及一种作为电子传输层的η型掺杂新型材料，涉及这些化合物在构造有 机电子元件、晶体管、有机发光二极管、发光电化学电池、有机太阳能电池、光电二极管和包 含这些化合物的电子元件中的用途。
技术介绍
有机电子元件至少部分由既可以具备熟知的绝缘体性质又可以具备电导特性或 半导特性的有机材料或者有机化合物组成。有机电子元件如有机太阳能电池、晶体管、发 光元件和光电二极管的性质和功能基本取决于所使用的组件构造 （configuration of the components)。有机电子元件通常具有p-传导性（空穴传导性）或n-传导性（电子传导 性）的传输层，从而通过可实现的传导性将很多元件的层效率塑造（shape)至高水平。 电子传输率和移动/自由电荷载流子的数量通常决定了层的传导性并且由此也 决定了层的注入（injection)和/或传输性质。例如，当具有p-或η-传导性的传输层导 致最小量的电压降时，有机太阳能电池的效率会增大。在场效应晶体管的情形下，有效测量 的半导体传输率是接触电阻的函数。如果使这些接触电阻最小化，那么通常可能在集成电 路中达到相对较高的开合频率。 传输层的构造同样对双极性晶体管元件具有显著影响，例如在DE102010041331 中有详细描述。相反，对于有机发光二极管，发光性、效率和寿命显著依赖于发光层的激子 密度并且在其他因素中受限于此。 为增加传输能力和注入性质的效率，通常可以通过两种不同途径。 首先，通过在阴极和电子传输层之间引入例如LiF或CsF的薄盐层（厚度 0·5? 3nm)，可以实现电子注入发光体层的提升。在更近的文献中（Huang，Jinsong et al. ,Adv. Funct. Mater. 2007, 00, 1-8 ；ffu, Chih-I et al., APPLIED PHYSICS LETTERS 88,152104(2006) ;Xiong，Tao et al·，APPLIED PHYSICS LETTERS 92,263305 (2008))，还 额外地提出碳酸铯作为制造这种中间层的物质（Briere，T.R.et al.，Journal of Applied Physics, 48, 3547(1977) ； Li, Yang et al., APPLIED PHYSICS LETTERS 90,012119 (2007))〇 结果是显著提高了电子传输，但是这种提高对于非常高效率的有机发光二极管是不足够 的。 其次，基体材料的掺杂可以实现对电子传输层性质的改进。然而，对于电子传输 体（electron transporter)的η-型掺杂的情形中的掺杂比在P-型掺杂中的掺杂要困难 得多，因为有必要发现在电子传输体中具有Η0Μ0(最高占据分子轨道）高于LUM0(最低未 占分子轨道）的掺杂剂质。只有这样从掺杂剂到电子传输体的有效电子传输才能发生。一 般而言，这是通过具有极其低的逸出功或者电离能的材料（碱金属和碱土金属以及镧系元 素）实现的。 对于特定的p-型掺杂，专利文献详述了据说可以改善电子元件空穴传导的有机 物质。例如，WO 2〇〇6/081780 A1描述了用于掺杂有机半导体基体材料的有机醌型稳态化 合物。另外，WO 20〇8/138580 A1阐述了特定的咪唑衍生物，发现其作为有机半导体基体材 料P-型掺杂的掺杂剂的用途。作为对比，EP 1%0817A1探讨了另一种制造有机电子发光 元件的方法，其中提出特定的醌型化合物作为受体材料。所有公开物的共同点是这些物质 在提高空穴传导、例如在有机电子层的p-型掺杂中的应用。 在用于电子传输层的直接η-型掺杂的合适物质的探寻中，已经探讨了不同的 方法。例如，已经描述了作为掺杂剂物质的四硫富瓦烯和来自作为具有金属传导性的第 一电荷传输盐的四氰基苯醌_甲烧类物质的强电子受体相结合（Ferraris, J. et al.，J. Am.Chem. Soc· 1973, 95, 948 ;Coleman，L.B.et al.，Solid State Commun. 1973, 12, 1125)。 然而，四硫富瓦烯的给体强度对于"常规的"有机半导体是不够的，因此，作为掺杂剂材料的 四硫富瓦烯及其类似的硒化合物似乎不适合作为掺杂剂材料。鉴于这个原因，该物质种类 在本专利技术上下文中不是优选的。 来自专利文献的一整个系列文章另外提出了经由入射光激发的掺杂剂物质。例 如，DE 1〇2〇07014048 A1描述了的至少一种基体材料和至少一种掺杂剂材料的混合物用于 制造掺杂有机材料的层，该掺杂剂材料是无活性的掺杂前驱体并且选自掺杂剂的二聚物、 低聚物、聚合物、二螺化合物或多环，其中掺杂剂材料通过提供激发能量而被分解。 W0 2〇〇71〇73〇6 A1描述了杂环基或双自由基及其二聚物、低聚物、聚合物、二螺化 合物或多环在电子元件或光电元件中作为用于掺杂有机半导体基体材料的掺杂剂、阻滞剂 层（blocker layer)、电荷注入层、电极材料、存储材料或用作的半导体层本身。 进一步的应用，例如 EP 1837926 Al、EP 1837926 Bl、US 20070252140-A1、EP 1837927 A1、W0 2007 107306还公开了杂环基或双自由基及其二聚物、低聚物、聚合物、二 螺化合物或多环，及其作为有机半导体材料、电子元件、光电元件的应用。 这个概念和该化合物种类的进一步构造可在US 2011 0108772 Al、W0 2007 1〇7356 A1、US 2〇10 〇233844 A1 和 EP 2〇08 318 A1 中找到。 所有的这些应用的共同点在于掺杂剂质中键的断裂产生自由基，随后通过释放电 子到电子传输层使该自由基稳定化。该驱动力是系统的重芳构化（re-aromatization)，借 助吡喃环中的氧或咪唑中的氮上的自由电子对参与共轭并由此形成芳香族的6 π电子系 统。本文中的键断裂形成两个独立的、空间上分离的、在通常环境下不会再结合的单元。因 此，这类化合物的重大缺点在于伴随着键断裂分子离解，并且分子的两半部分彼此在空间 上不可逆地分离。分离过程能限制元件的寿命。 t〇〇15] 作为对比，us 2008 029 7035 A1描述了给体卡宾中间物在有机电子元件例如有 机发光二极管（0LED)、有机场效应晶体管（0FET)和有机光伏元件特别是有机太阳能电池 中用于改进电子注入和电子传输的应用。虽然该申请公开了在电子传输层中用于注入目的 的给体卡宾中间物，但是这些化合物种类的特征在于它们具有（数个）在给体卡宾结构上 的胺取代基，而在电子释放至电子传输层之后，这些取代基使掺杂剂作为醌型系统稳定化。 这点可以通过以下化合物的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机电子元件，其包括至少两个电极和包含有机n‑型掺杂剂的有机电子传输层，其特征在于，所述n‑型掺杂剂包含至少两个借助桥(B)结合的环状卡宾基团(QX)，所述环状卡宾基团在所述化合物被电子激发时不会离解并且至少一个卡宾基础结构被芳香化，并且所述卡宾基团不是借助金属配体直接相互连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G施密德，A卡尼茨，S佩克奎尔，JH威姆肯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE