[发明专利]掺杂剂、电荷转移盐以及有机电子器件

说明书

一种式(I)的化合物：(Core)n—(X)m(I)其中Core是核心基团；n是0并且m是1，或者n是1并且m是至少1；以及X是式(II)的基团：其中：R¹、R³和R⁵各自独立地为H或取代基；R²和R⁴各自是取代基；在n是1的情形中，R¹‑R⁵之一是将式(II)的基团连接到Core的直接键或二价连接基团；x和y是0、1、2、3或4；并且式(I)的化合物取代有至少一个离子取代基。该化合物可用作n‑掺杂剂以掺杂有机半导体。

发明领域

本发明涉及n-掺杂的有机半导体，形成n-掺杂的半导体的方法以及含n-掺杂的半导体的有机电子器件。

发明背景

对于在器件实施例如有机发光二极管(OLED)、有机光响应器件(特别是有机光伏器件和有机光传感器)、有机晶体管和存储器阵列器件中的应用，含有活性有机材料的电子器件正引起越来越多的关注。含有活性有机材料的器件提供诸如低重量、低功率消耗和柔性的益处。此外，可溶有机材料的使用允许在器件制造中利用溶液加工，例如喷墨印刷或者旋涂。

有机发光器件具有携带阳极的基底、阴极以及介于阳极和阴极之间的有机发光层，所述有机发光层含有发光材料。

在操作中，空穴通过阳极被注入器件而电子通过阴极被注入器件。发光材料的最高已占分子轨道(HOMO)中的空穴和最低未占分子轨道(LUMO)中的电子结合从而形成激子，所述激子以光的形式释放其能量。

阴极包括金属单层例如铝，如WO 98/10621中所公开的钙和铝的双层；以及如下文献中公开的碱金属或碱土金属化合物层与铝层的双层：L.S.Hung,C.W.Tang,和M.G.Mason,Appl.Phys.Lett.70,152(1997)。

可以在阴极和发光层之间提供电子传输层或电子注入层。

Bao等人的“Use of a 1H-Benzoimidazole Derivative as an n-Type Dopantand To Enable Air-Stable Solution-Processed n-Channel Organic Thin-FilmTransistors”J.Am.Chem.Soc.2010,132,8852–8853公开了通过如下方式掺杂[6,6]-苯基C₆₁丁酸甲酯(PCBM)：将(4-(1,3-二甲基-2,3-二氢-1H-苯并咪唑-2-基)苯基)二甲基胺(N-DMBI)与PCBM混合并通过加热以激活N-DMBI。

US2014/070178公开了一种OLED，其具有设置在基底上的阴极和通过热处理电子传输材料和N-DMBI形成的电子传输层。公开了在N-DMBI的热处理时形成的自由基可以是n-掺杂剂。

US8920944公开了用于掺杂有机半导体材料的n-掺杂剂前体。

Naab等人，“Mechanistic Study on the Solution-Phase n-Doping of 1,3-Dimethyl-2-aryl-2,3-dihydro-1H-benzoimidazole Derivatives”,J.Am.Chem.Soc.2013,135,15018-15025公开了可以通过氢化物转移途径或电子转移途径发生n掺杂。

本发明的目的是提供包含溶液加工的n-掺杂层的有机电子器件。

发明概述

在第一方面，本发明提供一种式(I)的化合物：

(Core)n—(X)m

(I)

其中Core是核心基团；n是0并且m是1，或者n是1并且m是至少1；以及X是式(II)的基团：