有机电子器件制造技术

本发明专利技术涉及有机电子器件，其包含第一电极(11)、第二电极(14)、和在所述第一和第二电极之间的基本有机层(13)，所述基本有机层包含杂环化合物，所述杂环化合物带有至少一个锂氧基基团并含有至少一个包含与三个碳原子直接结合的氧化膦基团的杂环；用于这样的有机电子器件中的化合物和包含所述相应化合物的半导体材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机电子器件
本专利技术涉及有机电子器件、用于这种有机电子器件的特定化合物和包含本专利技术化合物的半导体材料。
技术介绍
有机半导体可用于制作简单电子元件，例如电阻器、二极管、场效应晶体管，以及光电子元件如有机发光器件，例如有机发光二极管(OLED)。有机半导体和利用它们的器件的工业和经济意义反映在对这个主题日益增加的工业关注上。OLED是以电子-空穴对、所谓的激子在发光下复合的电致发光原理为基础。为此，OLED被构建成夹心结构的形式，其中在两个电极之间布置至少一个有机膜作为活性材料，正和负电荷载流子通过施加在所述电极上的外加电压注入所述有机材料中，并且随后的电荷传输将空穴和电子带到所述有机层(发射层，EML)中的复合区，在此发生带相反电荷的载流子复合成单重态和/或三重态激子。随后的激子辐射复合引起有用的可见光发射。为了这种光能离开所述元件，所述电极的至少一个必须是透明的。通常，透明电极由命名为TCO(透明导电氧化物)的导电氧化物组成。或者，可使用很薄的金属电极。OLED制造中的起点是在其上施加所述OLED的各个层的衬底。如果最靠近所述衬底的电极是透明的，则所述元件被命名为“底部发射OLED”。如果另一个电极被设计成是透明的，则所述元件被命名为“顶部发射OLED”。所述OLED的层可包含小分子、聚合物，或是混杂的。OLED的运行参数正在不断改善以提高总功率效率。一个重要的参数是工作电压，其可通过改善电荷载流子的传输和/或降低能垒例如来自所述电极的注入势垒来调节。另一个重要的数字是量子效率，并且所述器件的寿命也很有关系的。其他有机器件，例如有机太阳能电池也需要改善效率，所述效率现在至多约10％。像OLED一样，有机太阳能电池在两个电极之间具有有机层的叠层。在太阳能电池中，必须有至少一个负责吸收光的有机层以及分离通过所述吸收生成的激子的界面(光活性)。所述界面可以是双层异质结、本体异质结，或可包含更多的层，例如，在逐级界面(stepwiseinterface)中。还可提供敏化层和其他。为了增加效率，需要良好的电荷载流子传输，在一些器件结构中传输区域不许吸收光，因此传输层和光活性层可以包含不同的材料。还可以使用电荷载流子和/或激子阻挡层。效率最高的太阳能电池现在是多层太阳能电池，一些器件结构是叠层的(多结太阳能电池)并通过连接单元(也称为复合层)连接；然而，如果发现正确的材料，单结太阳能电池可以具有高性能。太阳能器件的例子在US2009217980或US2009235971中给出。不同于OLED和有机太阳能电池，晶体管不需要掺杂整个半导体(通道)层，因为可用的电荷载流子的浓度由第三电极(栅电极)供给的电场决定。然而，常规的有机薄膜晶体管(OTFT)需要很高的电压才能运行。对降低这种工作电压有需求；这样的优化可例如用适当的注入层来完成。有机晶体管也称为有机场效应晶体管(OFET)。预期大量OTFT可用在例如用于非接触识别标签(RFID)的廉价集成电路中以及用于屏幕控制。为了实现廉价的应用，一般需要薄层工艺来制造所述晶体管。近年来，性能特征已经改善到可预见有机晶体管的商业化的程度。例如，在利用并五苯的OTFT中已经报告了对空穴的高达5.5cm2/V的高场效应迁移率(Lee等，Appl.Lett.88，162109(2006))。典型的有机场效应晶体管包含有机半导体材料的活性层(半导体层)，其在运行期间形成导电通道；与所述半导体层交换电荷的漏电极和源电极；以及与所述半导体层通过介电层电绝缘的栅电极。对于改善有机电子器件中电荷载流子注入和/或导电性有明确的需求。降低或消除在电极和电子传输材料(ETM)之间电荷注入的势垒强有力地造成器件效率提高。现今，有两种主要途径来降低有机电子器件的电压和提高其效率：改善电荷载流子注入和改善传输层的导电性。这两种途径可组合使用。例如，US7,074,500公开了一种OLED的元件结构，其引起电荷载流子从电极注入有机层的极大改善。这种效应是基于有机层中在与电极的界面处能级的显著能带弯曲，因此在隧道机制的基础上注入电荷载流子是可能的。所述掺杂层的高导电性也减少了所述OLED运行期间发生的电压降。OLED中在电极和电荷载流子传输层之间可能出现的注入势垒是工作电压与热力学合理的最小工作电压相比增大的主要原因之一。为此，已经做出许多尝试来降低所述注入势垒，例如使用低功函数的阴极材料，例如金属如钙或钡。然而，这些材料是高度反应性的，难以加工并且只在有限的程度上适合作为电极材料。此外，使用这样的阴极造成的任何工作电压降低都只是部分的。具有低功函数的金属，特别是碱金属例如Li和Cs，经常用作阴极材料或注入层以促进电子注入。它们也已被广泛用作电掺杂剂，以增加所述ETM的导电性，参见例如US6013384、US6589673。金属如Li或Cs在以别的方式难以掺杂的基质中提供高导电性(例如BPhen，Alq3)。然而，使用低功函数金属有几个缺点。众所周知所述金属可容易穿越所述半导体扩散，最终到达光学活性层并淬灭激子，从而降低器件效率和寿命。另一个缺点是它们在暴露于空气时高度的氧化易感性。因此，利用这样的金属作为掺杂剂的器件，注入或阴极材料在制造期间需要严格排除空气和后来严格封装。另一个众所周知的缺点是所述掺杂剂超过10mol％的较高掺杂浓度可能在掺杂的电荷传输层中增加不希望的光吸收。又一个问题是许多简单的氧化还原掺杂剂如Cs的高度挥发性导致在器件装配过程中的交叉污染，使得它们难以用于器件制造工具中。替代作为n-掺杂剂的金属和/或用于ETM的注入材料的另一种途径是使用有强供体性质的化合物，例如四(1,3,4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶根合)二钨(II)(W2(hpp)4)或Co(Cp*)2(US2009/0212280，WO2003/088271)，它们与碱土金属相比具有类似的或稍低的掺杂/注入能力。这些化合物具有比碱金属更有利降低的挥发性并且它们的高摩尔质量强烈阻碍了它们穿越所述掺杂层的扩散，然而，由于它们的供电子能力仍然高，它们在暴露于空气后仍然经历迅速的衰变，这使得它们在器件制造中也难以处理。另一种替代途径在于将有机金属络合物例如羟基喹啉锂(LiQ)混合到电子传输层中。所述电压改善的准确机制尚未充分阐明。利用LiQ作为电掺杂剂来改善电压的器件与用强还原性金属或用强还原性有机氧化还原掺杂剂掺杂的器件相比，仍然显示出明显更高的工作电压。因此，非常希望提供拥有高掺杂/电荷注入能力、允许高效有机电子器件、基本上保持器件的长期稳定性以及在空气中无限稳定的材料。因此，本专利技术的一个目的是提供有机电子器件，其克服了上述的现有技术局限，并且与现有技术的电子器件相比，在工作电压降低和功率效率较高的方面具有改善的性能。本专利技术的另一个目的是使所述有机电子器件能够有改善的性能的化合物。本专利技术的第三个目的是包含本专利技术化合物的半导体材料。
技术实现思路
所述第一个目的是通过如下所述的有机电子器件实现的，所述有机电子器件包含第一电极、第二电极、和在所述第一电极和第二电极之间的基本有机层，所述基本有机层包含杂环化合物，所述杂环化合物带有至少一个锂氧基(lithoxy)基团并含有至少一个包含与三个碳原子直接结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
有机电子器件，其包含第一电极、第二电极、和在所述第一电极和第二电极之间的基本有机层，所述基本有机层包含杂环化合物，所述杂环化合物带有至少一个锂氧基基团并含有至少一个包含与三个碳原子直接结合的氧化膦基团的杂环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 EP 14186957.81.有机电子器件，其包含第一电极、第二电极、和在所述第一电极和第二电极之间的基本有机层，所述基本有机层包含杂环化合物，所述杂环化合物带有至少一个锂氧基基团并含有至少一个包含与三个碳原子直接结合的氧化膦基团的杂环。2.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述锂氧基基团与芳族或杂芳族结构部分直接相连。3.根据权利要求1或2所述的有机电子器件，其中所述包含氧化膦基团的杂环是五、六或七元环。4.根据权利要求1-3任一项所述的有机电子器件，其中所述带有至少一个锂氧基基团并含有至少一个包含与三个碳原子直接结合的氧化膦基团的杂环的杂环化合物具有式(I)：其中A1是C6-C30亚芳基或C2-C30亚杂芳基，A2和A3各自独立地选自C6-C30芳基和C2-C30杂芳基，并且A2与A3彼此连接。5.根据权利要求1-4任一项所述的有机电子器件，其中所述基本有机层包含电子传输基质化合物。6.根据权利要求5所述的有机电子器件，其中所述电子传输基质化合物包含咪唑或P＝O官能团。7.根据权利要求5或6所述的有机电子器件，其中所述杂环化合物和所述电子传输基质化合物以均匀混合物的形式存在于所述基本有机层中。8.根据前述权利要求任一项所述的有机电子器件，其中所述器件选自有机发光二极管、有机太阳能电池和有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧姆莱恩·法德尔，朱莉恩·弗雷，威廉·德劳纳伊，穆利尔·希斯勒尔，
申请(专利权)人：诺瓦尔德股份有限公司，雷恩大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE