专利名称：包含有机半导体材料的电子器件的制作方法
技术领域：
共轭有机化合物具有不同的应用。一个重要领域包括有机半导体。有机半导体可用于制造简单的电子元件，例如电阻器、二极管、场效应晶体管，还可用于制造光电子元件，例如有机发光器件(例如0LED)，和许多其它的电子元件。所述有机半导体和它们的器件的工业意义和经济意义反映在如下方面，即使用有机半导体有源层的器件的数量的增长和越来越多的产业致力于该主题。在US4356429A中示例了简单的0LED。在所述OLED中，在导电电极之间，将两个半导体有机层结合在一起一个传输空穴而另一个传输电子。在所述有机层之一或这两个有机层中，电子和空穴的复合形成了激子，根据自旋统计，最终发射所述激子。通过使用EP1705727中所述的材料和技术还可捕获具有自旋三重态的激子。在EP1804309和 US2008182129中描述了更复杂的0LED。共轭有机化合物可以是小分子，例如单体，或者低聚物、聚合物、共聚物、共轭和非共轭嵌段的共聚物、完全或部分交联的层、聚集体结构或梳型结构。在不同层中使用不同类型的化合物或将不同类型的化合物混合在一起而制成的器件，例如使用聚合物和小分子层制成的器件，也被称为聚合物-小分子混合型器件。有机电子半导体也可用于有机电子器件中和有机-无机混合型器件中。尽管形成于分子最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)之间的电子能隙大，通常高达3eV，但它通常仍然足够低，以致于可通过特殊电极注入正电荷载流子和负电荷载流子。典型的有机半导体化合物可以具有如下的能隙，该能隙仍然足够高以致于所述化合物是光学活性的。有机场效应晶体管解释于例如US7026643、US2005146262和US2008230776中。通过两个电极(源极和漏极)接触的半导体层的电阻可通过施加至栅极的电压进行控制。所述栅极布置[wql]于与所述半导体层以平行接触方式布置的绝缘体上。可使用多种几何结构，例如底栅(在基底上)、顶栅(在所述半导体层的相对于所述基底的相反侧上)或在两侧上。可使用许多不同设置的层，例如双极性层、注入层、在电极与半导体层之间以降低关断电流的绝缘层等。
背景技术：
在不同有机半导体器件中的不同功能层要求多种特定的特性。例如有机薄膜晶体管(OTFT)在它们的有源通道中需要高迁移率材料。透明电路，例如透明0TFT，要求所述高迁移率有机材料还包含宽电子带隙；还必须提供空穴和/或电子的电子注入。在高电导率的情况下，OLED要求透明的传输层。在那些光电子器件中，所述透明度是必需的，以避免不希望的光吸收。这些所谓“窗口”的材料可用作传输层、激子或电荷阻挡层。使用该窗口材料制成的层的厚度用于以如下方式调节OLED的微腔，所述方式使得OLED的输出耦合发射最大。为了制造完全透明的元件和电路，可将所有种类的半导体器件的非光学活性层换为窗口材料(例如US20060033115)。如本领域所使用的，所述层的功能和命名法是典型的。另外的说明可见于US2006244370中 。电子器件还需要对温度的高稳定性，意味着所述非晶有机半导体材料例如三苯基胺衍生物或菲罗啉衍生物的固有性质必须包括高玻璃化转变温度(Tg)和在所述器件中的高温度稳定性。其中，(光)电子多层元件的性能特性由所述层传输电荷载流子的能力所决定。在发光二极管的情况下，在运行期间在电荷传输层中的欧姆损耗与它们的电导率有关。该电导率直接影响需要的运行电压，并且还决定该元件的热负荷。此外，取决于在所述有机层中的电荷载流子浓度，在金属接触附近处的带弯曲导致简化了电荷载流子的注入并且可因此降低该接触电阻。通过分别使用合适的受主材料电掺杂空穴传输层(P型掺杂)或使用施主材料掺杂电子传输层(η型掺杂)，可大幅升高有机固体中电荷载流子的密度(并且因此升高电导率)。此外，从在无机半导体情况下的经验类推，可预期到明确基于P型掺杂层和η型掺杂层在元件中的用途的应用，并且不会想到其它方面。掺杂的电荷载流子传输层(通过混合受主类分子对空穴传输层的P型掺杂，通过混合施主类分子对电子传输层的η型掺杂)在有机发光二极管中的用途描述于US2008203406和US 5，093, 698中。US2008227979详细地公开了使用无机掺杂剂和有机掺杂剂掺杂有机传输材料，所述有机传输材料也被称为基质。基本上，发生从所述掺杂剂至所述基质的有效电子转移，其增加了所述基质的费米能级。对于在P型掺杂情况下的有效转移，该掺杂剂的LUMO能级必须低于所述基质的HOMO能级，或者至少比所述基质的HOMO能级略高，但不超过O. 5eV。对于η型掺杂的情况，所述掺杂剂的HOMO能级必须高于所述基质的LUMO能级，或者至少比所述基质的LUMO能级略低，但不超过O. 5eV。此外希望，对于从掺杂剂至基质的能量转移的能极差小于+0. 3eVο掺杂的空穴传输材料的典型例子是掺杂有四氟四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ)的铜酞菁(CuPc)，其中F4TCNQ的LUMO能级为约_5. 2eV，其中CuPc的HOMO能级为约_5. 2eV ；掺杂有 F4TCNQ 的锌酞菁(ZnPc) (H0M0=-5. 2eV);掺杂有 F4TCNQ 的 a_NPD (N, N’ - 二(萘_1_基)_N, N’- 二(苯基)-联苯胺)。掺杂的电子传输材料的典型例子是掺杂有吖啶橙碱(AOB)的富勒烯C60 ;掺杂有隐色结晶紫的茈-3，4，9，10-四甲酸-3，4，9，10- 二酐(PTCDA);掺杂有四(I, 3，4，6,7,8-六氢-2H-嘧啶并[I, 2-a]嘧啶根合)二钨(II)(W(hpp)4_2，9- 二(菲-9-基)-4，7-二苯基-1，10-菲罗啉；掺杂有3，6-双_( 二甲基氨基)_吖啶的萘四甲酸二酐(NTCDA);掺杂有双(亚乙基二硫醇)四硫代富瓦烯(BEDT-TTF)的NTCDA。对于提供如下的电子传输材料(ETM)和发光体主体(EMH)材料存在着技术挑战，即所述材料具有足够低的LUMO能级以使得它们可被掺杂，并且仍然具有充分高的LUMO能级以可有效转移电荷至所述发光体主体(在ETM的情况下)和转移能量至所述发光体掺杂剂(在EMH的情况下)。所述可掺杂性对ETL的高LUMO能级进行了限制，因为具有非常高HOMO的η型掺杂剂趋向于不稳定；对于LUMO非常高的ETL的，也难以注入。
发明内容
本发明的目标是提供包含特定种类的功能材料的半导体层，优选包含特定种类的功能材料的电子器件，所述特定种类的功能材料可用作有机半导体材料以克服现有技术的缺陷。尤其是，将提供包含透明的有机半导体材料的电子器件，所述有机半导体材料还是热稳定的和/或可掺杂的。另外，所述电子器件将包含可在没有任何困难的情况下进行合成的半导体材料。这个目标通过根据通式(I)的化合物和包含至少一种根据如下通式(I)的有机半
导体材料的电子器件来实现
权利要求
1.一种电子器件，其包含至少一种根据如下通式(I )的有机半导体材料
2.根据权利要求I所述的电子器件，其中Ar和IV4独立地选自C6-C2tl-芳基和C5-C2tl-杂芳基。
3.根据权利要求I或2所述的电子器件，其中R5是H或F并且与Ar结合形成选自如下结构的部分
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电子器件，其中Ar选自
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电子器件，其中所述电子器件具有层状结构并且至少一个层包含至少一种根据权利要求I中所定义的通式(I)的化合物。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电子器件，其中所述有机半导体材料通过η型掺杂剂进行掺杂。
7.根据权利要求6所述的电子器件，其中所述有机半导体材料通过HOMO能级高于-3. 3eV的有机η型掺杂剂进行掺杂。
8.根据权利要求I所述的电子器件，其中所述器件是具有电子功能效应区域的电子、光电子或电致发光器件，其中所述电子效应区域包含至少一种根据权利要求I中所定义的通式(I)的化合物。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电子器件，其中所述器件是有机发光二极管、场效应晶体管、传感器、光检测器、有机薄膜晶体管、有机集成电路、有机发光晶体管、发光电化学电池或有机激光二极管。
10.根据权利要求I中所定义的通式(I)的化合物，除去其中R5= H并且Ar是如下结构的化合物
全文摘要
本发明涉及包含至少一种根据如下通式(I)的有机半导体材料的电子器件其中R1-4独立地选自H、卤素、CN、取代或未取代的C1-C20-烷基或杂烷基、C6-C20-芳基或C5-C20-杂芳基、C1-C20-烷氧基或C6-C20-芳氧基，Ar选自取代或未取代的C6-C20-芳基或C5-C20-杂芳基，并且R5选自取代或未取代的C6-C20-芳基或C5-C20-杂芳基、H、F或通式(Ⅱ)。
文档编号H01L51/00GK102986050SQ201180028541
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月10日
发明者欧姆莱恩·法德尔, 拉莫娜·普雷奇 申请人:诺瓦莱德公开股份有限公司