[发明专利]包含氮杂取代的氧化膦基质和金属盐的半导体材料

说明书

本发明涉及具有提高的电性质的有机半导体材料，和适合于该有机半导体材料的化合物和利用本发明半导体材料的提高的电性质的电子器件。

背景技术

在包含至少一个基于由有机化学提供的材料的部件的电子器件中，有机发光二极管(OLED)具有突出的地位。自从Tang等在1987年证实有效的OLED(C.W.Tang等，应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)，51(12)，913(1987))，OLED从有前途的候选者发展为高端商业显示器。OLED包含一系列基本上由有机材料制成的薄层。所述层通常具有在1nm～5μm范围内的厚度。所述层通常通过真空沉积的方法或从溶液中例如通过旋涂或喷印的方法形成。

在以电子的形式从阴极和以空穴的形式从阳极向布置在其间的有机层注入电荷载流子后OLED发光。在施加的外部电压、随后的在发光区中激子的形成和这些激子的辐射复合的基础上进行电荷载流子注入。电极中的至少一个是透明或半透明的，在多数情况下呈透明氧化物如氧化铟锡(ITO)或薄金属层的形式。

本发明的目的是克服现有技术的缺点并提供能被成功嵌入用于电子器件的电掺杂半导体材料中的化合物。本发明的半导体材料将提供具有更好特性、特别是具有低电压的器件，更具体地，具有更高效率的OLED。

发明内容

通过包含至少一种金属阳离子的盐或络合物和根据式(I)的化合物的半导体材料达成了该目的：

其中R¹、R²和R³独立地选自C₁-C₃₀烷基、C₃-C₃₀环烷基、、C₂-C₃₀杂烷基、C₆-C₃₀芳基、C₂-C₃₀杂芳基、C₁-C₃₀烷氧基、C₃-C₃₀-环烷氧基、C₆-C₃₀芳氧基、和选自具有通式E-A-的结构单元，

其中A为含有带有孤电子对的三价氮原子的间隔子(spacer)单元，其中所述间隔子单元具有允许与所述金属阳离子形成5元、6元或7元螯合环的结构，其中所述螯合环包含氧化膦基团的氧原子和所述间隔子单元的配位至所述金属阳离子的三价氮原子，并且E为包含至少10个离域电子的共轭体系的电子传输单元，并且

至少一个选自R¹、R²和R³的基团具有通式E-A-。

金属阳离子的盐或络合物在本发明的半导体材料中用作电掺杂剂，而式(I)的化合物具有电荷传输基质的作用。

离域电子的共轭体系的实例为交替的π和σ键的体系。任选地，一个或多个在其原子间具有π键的二原子结构单元可以被带有至少一个孤电子对的原子代替，通常被选自O、S、Se、Te的二价原子或被选自N、P、As、Sb、Bi的三价原子代替。优选地，离域电子的共轭体系包含至少一个遵循休克尔规则的芳族环。更优选地，离域电子的共轭体系包含含至少10个离域电子的稠合芳族骨架，如萘、蒽、菲、芘、喹啉、吲哚或咔唑骨架。还优选地，离域电子的共轭体系可以由至少两个直接连接的芳族环组成，这种体系的最简单实例为联苯、联噻吩、苯基噻吩、苯基吡啶等。

优选地，化合物(I)的最低未占据分子轨道(LUMO)主要定域在其电子传输单元E上。共轭体系中至少10个离域电子的存在使得整个式(I)化合物的最低未占据分子轨道主要定域在电子传输单元E上。

更具体地，前沿轨道如LUMO在分子中的定域可以由本领域技术人员归属为分子的含最大共轭π电子体系的那部分。在两个或更多个具有相同范围(由共轭体中π电子的数目给出)的π电子体系出现在分子中的情况下，可以将最低能量归属为与最强吸电子基团和/或最弱供电子基团链接的体系。各种取代基的吸电子和/或电子接受效应对应于实验可获得的参数如哈密特常数或塔夫脱常数，对于大量在芳族或杂芳族的有机化合物最常出现的取代基，将所述参数制成表。在多数情况下，上述参数对于可靠的LUMO定域是足够的，因为更多的连接至相同芳族环系的取代基的整体效果是加性的。在不确定的情况下，在分子中正确的LUMO定域的最终方法是量子化学计算。具有对于计算容量的相对低要求的可靠结果提供例如基于密度泛函理论的方法(DFT方法)。