有机半导体配制剂的制作方法_4

文档序号:8909328阅读:来源:国知局
:多溶剂共混物的一些实例
[0144] 一些优选的多溶剂配制剂包括:
[0145] (i) 2重量%的的1,4, 8, 11-四甲基,6, 13-双_(三乙基硅烷基乙炔基)并五苯 和4-甲氧基聚三芳基胺均聚物以50:50的重量比溶解于按体积计为80:20的萘满:正庚 烷中。
[0146] (ii)2重量%的1,4,8,11_四甲基,6,13_双_(三乙基硅烷基乙炔基)并五苯和 4-甲氧基聚三芳基胺均聚物以50:0的重量比溶解于按体积计为70:30的萘满:正庚烷中。
[0147] (^1)2重量%的1,4,8,11-四甲基,6,13-双_(三乙基硅烷基乙炔基)并五苯和 4-甲氧基聚三芳基胺均聚物以50:50的重量比溶解于按体积计为80:20的萘满:丙-2-醇 中。
[0148] (iv)2重量%的1,4,8,11_四甲基,6,13_双_(三乙基硅烷基乙炔基)并五苯和 4-甲氧基聚三芳基胺均聚物以50:50的重量比溶解于按体积计为70:30的萘满:丙-2-醇 中。
[0149] (v) 1.7重量%的1,4, 8, 11-四甲基,6, 13-双_(三乙基硅烷基乙炔基)并五苯 和4-甲氧基聚三芳基胺均聚物以25:75的重量比溶解于按体积计为70:30的萘满:正庚 烷中。
[0150] 卜1)1.7重量%的1,4,8,11-四甲基,6,13-双_(三乙基硅烷基乙炔基)并五苯和 4-甲氧基聚三芳基胺均聚物以25:75的重量比溶解于按体积计为70:30的萘满:丙-2-醇 中。
[0151] 有机半导体层
[0152] 可以将根据本发明的有机半导体配制剂沉积在各种基底上以形成有机半导体层。
[0153] 根据本发明的有机半导体层可以使用包括下列步骤的方法来制备:
[0154] (i)提供根据本发明的有机半导体配制剂;
[0155] (ii)将所述配制剂沉积在基底上;和
[0156] (iii)可选地去除溶剂以形成有机半导体层。
[0157] 有用的基底材料包括但不限于聚合物膜(诸如聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚 酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))以及无机基底(诸如二氧 化硅、氧化铝、硅片和玻璃)。可以例如通过表面固有的化学官能度与化学试剂(诸如硅烷) 的反应或将表面暴露至等离子体中来处理给定基底的表面,从而改变表面特性。
[0158] 在将有机半导体配制剂沉积在基底上之前,可以将配制剂与一种或多种另外的溶 剂组合以促进沉积步骤。适合的溶剂包括但不限于苯甲醚、吗啉、甲苯、邻二甲苯、间二甲 苯、对二甲苯、萘烷和/或它们的混合物。
[0159] 根据本发明,还已经发现,有机半导性层配制剂中的固体含量的水平也是实现电 子装置(诸如0FET)的改善的迀移率值的一个因素。
[0160] 配制剂的固体含量优选为0. 1~10重量%,更优选0.5~5重量%。
[0161] 适合的传统的沉积方法包括但不限于旋涂、刮涂、卷对卷卷筒涂(卷对卷网涂, roll-to-rollweb-coating)、和浸涂、以及印制工艺(如喷墨印制、丝网印制和胶版印 制)。在一个理想的实施方式中,所得到的配制剂是可印制的配制剂,甚至更希望为可喷墨 印制的配制剂。
[0162] 一旦配制剂沉积在基底的表面,即可以除去溶剂以形成有机半导体层。可以使用 任何适合的方法来除去溶剂。例如,可以通过蒸发或干燥来除去溶剂。通常,除去至少约 80%的溶剂以形成半导体层。例如,除去至少约85重量%、至少约90重量%、至少约92重 量%、至少约95重量%、至少约97重量%、至少约98重量%、至少约99重量%或至少约 99. 5重量%的溶剂。
[0163] 通常可以在任何适合的温度下蒸发溶剂。在一些方法中,在环境温度下蒸发溶剂。 在其它方法中,在高于或低于环境温度的温度下来蒸发溶剂。例如,可以将支撑基底的台板 (压盘,platen)加热至或冷却至高于或低于环境温度。在另外其它的优选方法中,可以在 环境温度下蒸发部分或大部分的溶剂,并且可以在高于环境温度的温度下蒸发任何剩余的 溶剂。在高于环境温度的温度下蒸发溶剂的方法中,蒸发可以在惰性气氛诸如氮气气氛下 进行。
[0164] 可替换的,可以通过施用低压(S卩,在小于大气压力的压力下)来除去溶剂,诸如 通过使用真空。在施用低压的过程中,可以在任何适合的温度(诸如上文描述的那些温度) 下来除去溶剂。
[0165] 溶剂的除去速度能够影响所得到的半导体层。例如,如果除去过程太快,在结晶过 程中可能产生半导体分子包装不良。半导体的分子包装不良可能有害于半导体层的电气性 能。可以不受控制的方式(即,无时间限制)依靠溶剂自身来完全蒸发溶剂,或者可以控制 条件以便控制蒸发速率。为了减少包装不良,可以通过覆盖沉积层来减缓蒸发速率的同时 对溶剂进行蒸发。此种条件可以产生具有相对高结晶度的半导体层。
[0166] 在除去所需量的溶剂以形成半导体层之后,可以通过暴露于热或溶剂蒸汽中来对 半导体层进行退火,即通过热退火或溶剂退火。
[0167] 电子装置
[0168] 本发明另外提供了包含根据本发明的有机半导体配制剂的电子装置。例如,可以 半导体层或膜的形式来使用该配制剂。此外,本发明优选提供了包含根据本发明的有机半 导体层的电子装置。
[0169] 层或膜的厚度可以为0. 2至20微米之间,优选0. 5至10微米之间、0. 5至5微米 之间以及0.5至2微米之间。
[0170] 电子装置可以包括但不限于有机场效应晶体管(0FETS)、有机发光二极管 (0LED)、光电探测器、有机光伏(0PV)电池、传感器、激光器、存储元件和逻辑电路。
[0171] 本发明的示例性电子装置可以通过在基底上溶液沉积上述有机半导体配制剂来 制造。
【附图说明】
[0172] 优选的有机电子装置是包含下列组件的0TFT:
[0173]-任选的基底(A);
[0174] _栅电极(B)
[0175] _介电层(C)(该介电层(C)可以可选地被交联)
[0176] _源和漏电极(E和F)
[0177] -0SC层(D)
[0178] _任选的钝化层(G)
[0179] 图1描绘了根据本发明的一种底栅(BG)、底部接触(BC)OTFT装置。
[0180] 图2为顶部接触/底栅0TFT的代表
[0181] 图3为底部接触/底栅0TFT的代表
[0182] 图4为顶部接触/顶栅0TFT的代表
[0183] 图5为底部接触/顶栅0TFT的代表
[0184] 图6为实施例1装置1的多溶剂0SC配制剂的传递特性
[0185] 图7为实施例1装置1的多溶剂0SC配制剂的输出特性
[0186] 图8为混合溶剂配制剂的交叉极化光学显微镜照片,其表明存在跨越源电极和漏 电极均匀分布的大结晶域。其具有产生跨越基底的晶体管之间具有高迀移率和良好装置均 匀性的电气性能(迀移率值的低标准偏差)的晶体管的效果。
[0187] 图9为单溶剂配制剂(现有技术)的交叉极化光学显微镜照片,其表明在0SC层 中存在大得多的、非均匀的结晶域,在结晶域内具有'裂纹'。这些TFT的特性提供的迀移率 约为图8中存在的本发明的工作例的33%,并且跨越基底具有较差的均匀性。
【具体实施方式】
[0188] 术语和定义
[0189] 在整个本说明书中,词语"包含(comprise) "和"含有(contain) "是指包括但不 限于(并且不)排除其它组分。
[0190] 术语"聚合物"包括均聚物和共聚物、交替或嵌段共聚物。
[0191] 除非另有说明或除非测试条件另有指示,如本文中使用的,聚合材料(包括单体 和大分子材料)的"分子量"是指数均分子量。
[0192]"聚合物"是指通过聚合和/或交联一种或多种单体、大分子单体和/或低聚物形 成的并且具有两个或更多个重复单元的材料。
[0193] 如本文中使用的术语"烷基"基团是指直链或支链的饱和的单价烃基,其具有所指 明的碳原子数。通过非限制性的例子,适合的烷基基团包括甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁 基、异丁基和十^烷基。
[0194] 如本文中使用的术语"烷氧基"基团包括但不限于甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧 基、叔丁氧基等。
[0195] 如本文中使用的术语"氨基"基团包括但不限于二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基 氨基、苯基氨基等。
[0196] 术语"碳基(carbyl) "是指包括至少一个碳原子而无其它任何非碳原子(-C=C) 或可选地结合有至少一个非碳原子诸如队0、5、?、51、56、八8、16或66(例如羰基等)的任 何单价或多价有机基团部分。
[0197] 术语"烃"基团是指额外地含有一个或多个H原子并且可选地含有一个或多个杂 原子的碳基基团。
[0198] 包含3个或更多个碳原子的碳基或烃基基团可以是直链、支链和/或环状的,包括 螺环和/或稠环。
[0199] 优选的碳基或烃基基团包括烷基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰氧基 (它们中的每个均可选地被取代且具有1~40、优选1~18个碳原子),以及任选被取代的 具有6~40、优选6~18个碳原子的芳基、芳基衍生物或芳氧基,以及烷基芳氧基、芳基羰 基、芳氧基羰基、芳基羰氧基和芳氧基羰氧基(它们中的每个是任选被取代的并且具有7~ 40、更优选7~25个碳原子)。
[0200] 碳基或烃基基团可以是饱和的或不饱和的无环基团、或者饱和的或不饱和的环 基。优选不饱和的无环基或环基,尤其是烯基或炔基基团(特别是乙炔基)。
[0201] 在本发明的多并苯中,在Ri-R14等的所述^-仏。碳基或烃基上的任选的取代基优 选选自:硅烷基、磺基、磺酰基、甲酰基、氨基、亚氨基、次氮基、巯基、氰基、硝基、卤素、Ci_4烷 基、c6_12芳基、ci_4烷氧基、羟基和/或它们所有化学上可能的组合。这些任选的取代基中, 更优选的是硅烷基和c6_12芳基,且最优选的是硅烷基。
[0202] "被取代的烷基基团"是指在其上具有一个或多个取代基的烷基基团,其中一个或 多个取代基中的每个包含单价部分,该单价部分含有除了单独的碳和氢以外的一个或多个 原子(例如卤素如F)或与碳原子的组合(例如氰基)和/或与氢原子的组合(例如羟基 基团或羧酸基团)。
[0203] "烯基基团"是指为烯基基团的单价基团,其是具有至少一个碳-碳双键的烃。烯 基可以是直链、支链、环状或它们的组合并且通常含有2至30个碳原子。在一些实施方式 中,烯基含有2至20、2至14、2至10、4至10、4至8、2至8、2至6或2至4个碳原子。示 例性的條基基团包括但不限于乙條基、丙條基和丁條基。
[0204] "被取代的烯基基团"是指在其上具有(i) 一个或多个C-C双键、和(ii) 一个或多 个取代基的烯基,其中一个或多个取代基的每个包含单价部分,单价部分含有除了单独的 碳和氢以外的一个或多个原子(例如卤素如F)或与碳原子的组合(例如氰基基团)和/ 或与氢原子的组合(例如羟基基团或羧酸基团)。
[0205] "炔基基
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