[发明专利]有机半导体材料和电子构件

说明书

技术领域

本发明涉及：包括至少一种基质材料和至少一种掺杂材料的有机半导体材料；包括这种有机半导体材料的有机构件；以及包括至少一种基质材料和至少一种掺杂材料的、用于制造经掺杂的半导体层的混合物。所述掺杂材料用于改变基质材料的电学特性。

背景技术

近几年来公知的是：可以通过掺杂（电学掺杂）使有机的半导体在其导电能力方面受到大大影响。这种有机半导体基质材料可以要么由具有良好电子供体特性的化合物来构造，要么由具有良好电子受体特性的化合物来构造。为了对电子供体材料（HT）进行掺杂，（US7074500）已公知的是强的电子受体、如四氰醌二甲烷(TCNQ)或者2,3,5,6-四氟-四氰-1,4-对苯醌二甲烷(F4TCNQ)。这些电子受体通过电子迁移过程在电子供体类型的基础材料（空穴传输材料）中产生所谓的空穴，通过这些空穴的数目和活动性，或多或少地显著改变基础材料的传导能力。作为具有空穴传输特性的基质材料公知的是例如N,N'-全芳基化联苯胺(TPD)或者N,N',N-全芳基化星形化合物，如物质TDATA、或者还有确定的金属酞菁、如尤其酞菁锌ZnPc。

但是，这些迄今为止所描述的化合物对于技术上的应用而言在经掺杂的半导体有机层的生产或者具有这种经掺杂的层的相应的电子构件的生产方面是有缺点的，这是因为在大规模的生产设备中的制成工艺或者在实验规模中的该制成工艺不能总是足够精确地得到控制，这导致在工艺中很高的控制和调节花费来达到获得所希望的产品质量或者导致产品的不希望的公差。此外，在与电子构件结构（如发光二极管（OLEDs）、场效应晶体管（FET）或者太阳能电池）相关地应用迄今为止公开的有机掺杂物时存在缺点，因为在处理掺杂物时所提到的生产难点可以导致在电子构件中不希望的不均匀性或者电子构件的不希望的老化效应。但同时注意到：所应用的掺杂物具有极高的电子亲和力（还原电位）并且另外地对于应用的情况具有合适的特性，因为这些掺杂物在已给出的条件下也连带地确定了有机半导体层的传导能力或者其他电学特性。对于掺杂效应起决定作用的是，基质材料的HOMO（最高已占轨道）的能量层和掺杂物的LUMO（最低未占轨道）的能量层。

此外，具有经掺杂的层的电子构件是OLEDs和太阳能电池。OLEDs例如由US7355197或者由US2009051271公知。太阳能电池例如由US2007090371和US2009235971公知。

发明内容

本发明的任务是，提供有机半导体材料，该有机半导体材料基本上克服了由现有技术的缺点。此外，应当提供经改善的有机构件和用于制造经掺杂的半导体层的、由基质材料和掺杂材料制成的混合物。这些任务通过独立权利要求1、6和11的特征来解决。从属权利要求给出特别优选的实施方式。在特别优选的实施方式中，排除使用N,N'-双(菲-9-基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺来作为基质材料。

本发明的优选的备选方案设置为：在有机构件中存在下列的层序列：（i）阳极/掺杂物/HTM（HTM=空穴传输材料（Hole TransportMaterial））；（ii）阳极/掺杂物：HTM。此外优选：（iii）掺杂物/HTM/EML或者掺杂物/HTM/OAS；（iv）p-掺杂的HTM/EML或者掺杂物：HTM/OAS。p-掺杂的HTM利用依据本发明的掺杂物来掺杂。EML是OLED的“发射层”；OAS代表“太阳能电池的光学吸收层”（典型地为D-A异质结）。

还优选的是，所述层序列（i）-（iv）是决定性的层序列。

在针对用于构造这些传输层的经掺杂的空穴传输层或者说材料的文献中，要么合乎掺杂物的特性要么合乎空穴传输材料的特性。各其他的成分利用对现有技术的一般性获得的参考来描述。实际上，具有经掺杂的空穴传输层的构件相比于具有相同构造的没有在空穴传输层中的掺杂物的构件在各种情况下都获得更好的结果。但是在受限制的考量方式的情况下考虑的是：为了对构件的整体特性进行完全优化，作为下一步骤需要进行的是对空穴传输层和掺杂物彼此有针对性的适配。尤其地顾及的是：对于经掺杂的层而言的最佳地合适的空穴传输材料并不必需是作为未经掺杂的空穴传输材料最佳地起作用的空穴传输材料。而是掺杂物和基质形成必须在其整体性上加以考量的系统。