杂环化合物和包含其的有机电子器件制造技术

本说明书涉及由式1表示的杂环化合物、在有机活性层中包含所述杂环化合物的有机电子器件、和用于制造所述有机电子器件的方法。

Heterocyclic compounds and organic electronic devices containing them

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】杂环化合物和包含其的有机电子器件
本申请要求于2018年5月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0056461号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本说明书涉及杂环化合物和包含其的有机电子器件。
技术介绍
在本说明书中，有机电子器件为使用有机半导体材料的电子器件，并且需要在电极与有机半导体材料之间交换空穴和/或电子。根据工作原理，有机电子器件可以大致分为以下两种有机电子器件。第一种有机电子器件为这样的电子器件：其中通过从外部光源流动至器件的光子在有机材料层中形成激子，激子分离成电子和空穴，并且电子和空穴各自转移至不同的电极并用作电流源(电压源)。第二种有机电子器件为这样的电子器件：其中通过向两个或更多个电极施加电压或电流将空穴和/或电子注入到与电极形成界面的有机半导体材料层中，并且所述器件通过注入的电子和空穴来工作。有机电子器件的实例包括有机太阳能电池、有机光电器件、有机发光器件、有机光电导体(OPC)、有机晶体管等，并且需要电子/空穴注入材料、电子/空穴提取材料、电子/空穴传输材料或发光材料以驱动全部这些器件。在下文中，将主要对有机太阳能电池进行详细描述，但是在有机电子器件中，电子/空穴注入材料、电子/空穴提取材料、电子/空穴传输材料和发光材料全部基于相似的原理工作。太阳能电池是直接从太阳光改变电能的电池，并且由于太阳能电池是一种解决化石能源的枯竭和因其使用而引起的全球环境问题的清洁替代能源，因此已经对太阳能电池进行了积极的研究。在此，太阳能电池意指通过吸收来自太阳光的光能以利用产生电子和空穴的光伏效应来产生电流-电压的电池。太阳能电池是通过应用光伏效应可以将太阳能直接转换成电能的器件。根据构成薄膜的材料，太阳能电池可以分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。已经对太阳能电池进行了许多研究以便根据太阳能电池的设计通过各种层和电极的改变来增加能量转换效率。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供杂环化合物和包含其的有机电子器件。技术方案本说明书的一个示例性实施方案提供了由下式1表示的杂环化合物。[式1]在式1中，L1至L4各自为经取代或未经取代的亚芳基；或者经取代或未经取代的二价杂环基，R1至R11各自为氢；或者经取代或未经取代的烷基，X1和X2各自为氢；经取代或未经取代的烷基；或者卤素基团，以及m、n和p各自为1至4的整数。此外，本说明书的一个示例性实施方案提供了有机电子器件，其包括：第一电极；设置成面向第一电极的第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间并且包括有机活性层的具有一个或更多个层的有机材料层，其中有机活性层包含杂环化合物。此外，本说明书的一个示例性实施方案提供了用于制造有机电子器件的方法，所述方法包括：在基底上形成第一电极；在第一电极上形成电子传输层；在电子传输层上形成具有一个或更多个层并且包括有机活性层的有机材料层；以及在有机材料层上形成第二电极，其中有机活性层包含杂环化合物。有益效果由于根据本说明书的一个示例性实施方案的杂环化合物具有宽的光吸收区域和高的LUMO能级，因此当将所述杂环化合物用于有机电子器件的有机活性层时，可以获得高水平的效率。附图说明图1是示出根据本说明书的一个示例性实施方案的有机太阳能电池的图。图2是示出化合物1、PBDB-T和比较化合物在膜状态下的UV-Vis吸收光谱的图。图3是示出关于在本说明书的实施例1至4中制造的有机太阳能电池的根据电压的电流密度的图。图4是示出关于在本说明书的比较例1至4中制造的有机太阳能电池的根据电压的电流密度的图。附图标记说明10：第一电极20：第二电极30：光活性层100：有机太阳能电池具体实施方式在下文中，将更详细地描述本说明书。本说明书的一个示例性实施方案提供了由式1表示的杂环化合物。现有技术中对有机电子器件的研究集中于寻找当有机活性层的电子受体为富勒烯化合物例如PCBM时表现出高效率的电子供体材料，但是由于包含富勒烯化合物的有机电子器件在诸如吸收区域、开路电压和器件使用寿命的性能方面遇到限制，因此对利用非基于富勒烯的化合物例如ITIC作为电子受体的研究增多。本专利技术的专利技术人发现，通过使用其中利用二烷氧基-苯作为核心的通过O原子与S原子之间的相互作用而增加平面性的由式1表示的化合物作为电子受体，即使在非基于富勒烯的化合物中，也可以吸收比现有技术中的电子受体材料更宽的区域内的光，并且可以提高包括有机太阳能电池的有机电子器件的效率和稳定性。在本说明书中，当一个部分“包括”一个构成要素时，除非另外具体描述，否则这不意指排除另外的构成要素，而是意指还可以包括另外的构成要素。在本说明书中，当一个构件设置在另一构件“上”时，这不仅包括其中一个构件与另一构件接触的情况，而且还包括其中在这两个构件之间存在又一构件的情况。在本说明书中，能级意指能量的大小。因此，即使当能级以基于真空能级的负(-)方向表示时，其也被解释为意指相应能量值的绝对值。例如，HOMO能级意指从真空能级到最高占据分子轨道的距离。此外，LUMO能级意指从真空能级到最低未占分子轨道的距离。在本说明书中，术语“取代”意指与化合物的碳原子键合的氢原子变为另一取代基，并且待取代的位置没有限制，只要该位置是氢原子被取代的位置(即，取代基可以取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代基取代时，这两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。在本说明书中，术语“经取代或未经取代的”意指经选自以下的一个或更多个取代基取代：氘；卤素基团；羟基；烷基；环烷基；烷氧基；芳氧基；烯基；芳基；和杂环基，经所例示的取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基取代，或者不具有取代基。在本说明书中，具有支链的取代基的碳原子数包括支链的碳原子数。例如，“具有3至20个碳原子并且具有一个或更多个甲基作为支链的烷基”中的“3至20”是包括“一个或更多个甲基”的碳原子数在内的数量。在本说明书中，烷基可以为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但是优选为1至50。其具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基丁基、1-乙基丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。烷基经芳基或杂芳基取代，并因此可以充当芳基烷基或杂芳基烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由下式1表示的杂环化合物：/n[式1]/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180517 KR 10-2018-00564611.一种由下式1表示的杂环化合物：
[式1]



在式1中，
L1至L4各自为经取代或未经取代的亚芳基；或者经取代或未经取代的二价杂环基，
R1至R11各自为氢；或者经取代或未经取代的烷基，
X1和X2各自为氢；经取代或未经取代的烷基；或者卤素基团，以及
m、n和p各自为1至4的整数。


2.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中式1由下式1-1表示：
[式1-1]



在式1-1中，
R1至R10和L1至L4与式1中限定的那些相同，
R12和R13各自为氢；或者经取代或未经取代的烷基，以及
X101、X102、X201和X202各自为氢；经取代或未经取代的烷基；或者卤素基团。


3.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中X1和X2各自为氟。


4.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中式1由下式1-2或1-3表示：
[式1-2]



[式1-3]



在式1-2和1-3中，
R1至R10与式1中限定的那些相同，
R12和R13各自为氢；或者经取代或未经取代的烷基，以及
X101、X102、X201和X202各自为氢；经取代或未经取代的烷基；或者卤素基团。


5.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中R1至R4为具有1至10个碳原子的直链或支化烷基。


6.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中R11为具有1至10个碳原子的直链或支化烷基。


7.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中所述杂环化合物由下式2-1至2-15中的任一者表示：
[式2-1]



[式2-2]

【专利技术属性】
技术研发人员：金志勋，张松林，崔斗焕，朴政河，林潽圭，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR