[发明专利]包含极性基质和金属掺杂剂的n型掺杂半导体材料

说明书

本发明涉及一种半导体材料，其包含(i)基本上元素形式的正电性元素，其选自碱金属、碱土金属、稀土金属和过渡金属，和(ii)至少一种第一化合物，其为包含至少一个选自氧化膦基团或二唑基团的极性基团的化合物；制造所述半导体材料的方法；包括阴极、阳极和所述半导体材料的电子器件。

技术领域

本发明涉及具有改进的电性能的有机半导体材料，其制备方法，利用本发明半导体材料的改进的电性能的电子器件，特别是在电子传输层和/或电子注入层中包含该有机半导体材料的器件，以及可应用于本发明的半导体材料中的电子传输基质化合物。

背景技术

在至少包括基于通过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)具有显著的地位。自从Tang等人在1987年(C.W.Tang等,Appl.Phys.Lett.(应用物理快报)51(12),913(1987))中对高效OLED的展示以来，OLED从有前途的候选物发展到高端商业显示器。OLED包括基本上由有机材料制成的一系列薄层。所述层的厚度通常为1nm至5μm。通常通过真空沉积或从溶液，例如通过旋涂或喷印，来形成层。

在电荷载流子从阴极以电子形式并且从阳极以空穴形式注入到布置在其间的有机层之后，OLED发光。电荷载流子注入是基于所施加的外部电压来实现的，随后在发光区中形成激子以及这些激子发生辐射复合。电极中的至少一个是透明或半透明的，在大多数情况下呈透明氧化物(例如氧化铟锡(ITO))或薄金属层的形式。

在用于OLED发光层(LEL)或电子传输层(ETL)中的基质化合物中，包含至少一个选自氧化膦和二唑的极性基团的化合物具有重要地位。这种极性基团常常显著改进半导体材料的电子注入和/或电子传输特性的原因尚未完全理解。据认为所述极性基团的高偶极矩起到了某种积极作用。特别推荐用于这种用途的是包含至少一个直接与氧化膦基团连接的稠合芳族或杂芳族基团的三芳基膦氧化物，参见例如JP 4 876 333 B2。在二唑基团中，特别是苯基苯并咪唑基团已被广泛用于设计新的电子传输基质化合物，例如US 5 645 948中描述的TPBI，并且一些包含苯并咪唑基结构部分与在两个或更多个芳族或杂芳族环中包含离域π电子的其它结构部分连接的化合物现今被认为是工业标准，例如化合物LG-201(例如US 6 878 469)

自20世纪90年代以来，例如从US 5 093 698 A已知电荷传输半导体材料用于改进其电性能，特别是电导率的电掺杂。在通过热真空沉积(其目前是例如在显示器的工业制造中最常用的标准方法)制备的ETL中进行n型掺杂的一种特别简单的方法是从一个蒸发源蒸发基质化合物和从另一个蒸发源蒸发高度正电性金属以及它们共沉积在固体基底上。作为三芳基氧化膦基质化合物中有用的n型掺杂剂，在JP 4 725 056 B2中推荐碱金属和碱土金属，其中在给定实施例中成功地使用铯作为掺杂剂。实际上，铯作为最具正电性的金属在基质材料的选择中提供了最广泛的自由度，并且这可能是在所引用文献中仅选择铯作为n型掺杂金属的原因。

对于工业用途，铯作为掺杂剂有几个严重的缺陷。首先，它是非常活泼的、湿气敏感的和高度空气敏感的材料，这使得难以处理，并且为减轻不可避免地与其使用有关的高度安全性和火灾危险而导致显著的额外费用。其次，其相当低的标准沸点(678℃)表明它在高真空条件下可能是高度挥发的。实际上，在真空热蒸发(VTE)工业设备中使用的低于10^-2Pa的压力下，金属铯在轻微升高的温度下已经显著蒸发。考虑到在有机半导体材料中使用的典型基质化合物在低于10^-2Pa的压力下的蒸发温度通常在150-400℃之间，避免不受控制的铯蒸发是一项非常具有挑战性的任务，所述不受控制的铯蒸发导致污染整个设备的较冷部件(例如阻挡来自有机基质蒸发源的热辐射的部件)的不希望的沉积。