[发明专利]一种用于溶液法制备有机半导体器件的缓冲层墨水

说明书

一种用于溶液法制备有机半导体器件的缓冲层墨水，其中导电物质采用PFN，交联剂采用150AB胶，具有交联效果好阻挡渗透效果好的特点。

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印耗材，具体而言是一种用于溶液法制备有机半导体器件的缓冲层墨水。

背景技术

近年来，有机半导体器件相关技术获得飞速发展，新材料新工艺层出不穷。常见的有机半导体器件包括有机光伏电池、有机发光二极管、有机场效应晶体管等。有机半导体器件一般具有多层结构，以有机电致发光器件为例，除电极层之外，通常还包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子注入层、电子传输层等。当前工业上制备这种多层结构一般是通过真空蒸镀的方式实现的，该方法技术成熟，易于控制薄膜厚度，但是成本高，耗材大，操作条件苛刻。由于当前许多制备层的材料，尤其是有机材料可以制备成溶液，溶液可以实现低温下进行涂布等操作，这种方式与传统的蒸镀方法相比，具有快速、节能、材料利用率高等优点，因此，通过溶液法进行包括丝网印刷，喷墨沉积，刮涂法等方式来实施有机半导体器件的连续化大规模生产是当前主要的改进方向之一。

溶液法制备多层器件面临的一个主要问题就是，功能材料成膜后依然可以溶解于溶剂，这会导致在制备下一层膜的时候上一层膜会被部分溶解或完全溶解，或者互相渗透，这样就无法实现多层器件的制备或者制备出的多层器件性能变得很差。交联法(crosslinking)是目前解决这一问题的常见途径之一。交联是指薄膜表面或者整体在一定条件下发生交联，形成网状高分子材料的过程，当薄膜发生交联之后，便不再溶于与其正交的溶剂，从而解决多层膜之间的相互渗透问题。

缓冲层是指直接与器件中处于电极层和活性层之间的具有电荷传输功能的一层或几层，可自交联的缓冲层通常包括交联剂和电荷传输材料。虽然理论上能够溶于常用溶剂并且实现交联作用的物质都可以作为交联剂，但是现实中用溶液方法制备的薄膜大多选用金属氧化物和硫化物这类材料在应用中受限于电荷传输性能要求，无法实现制备后续溶液(墨水)电极，此外，这类溶液在使用过程中往往需要有高温处理过程，甚至还伴随有毒产物。而另一类现在正在广泛研究的聚合物材料往往不具有较好的交联特性，无法阻挡住溶液(墨水)电极的渗透，效果甚微。

因此，寻找合适的电荷传输材料和交联剂的组合式制备可交联缓冲层的关键。近年来，有报道称，华南理工大学材料工程学院在溶液法制备 OLED元件时的过程中，采用PFNR2和ELC2500型环氧树脂混合制备可交联缓冲层，相对于不可交联的缓冲层，具有明显好的效果。这种缓冲层虽然可交联，但是阻挡效果有限，依然会有少量的溶剂渗透，对整个元件的性能产生影响，并且这种缓冲层的制备需要进行紫外处理，这种处理除了增加成本外，还会对电气元件的电气性能产生不确定的影响。

因此，在当今的溶液法制备电气元件过程中，急需一种交联性能好，阻挡效果好，后处理简单的新型缓冲层溶液用作缓冲层墨水。

发明内容

经过对现存的大量反复试验，本发明提供一种可以用于溶液法制备有机半导体器件的缓冲层墨水，其中导电物质采用聚[9，9-二辛基芴-9，9- 双(3-N，N-二甲氨基丙基芴)](PFN)，交联剂采用150AB胶。

本发明中是在醇溶导电聚合物PFN中加入一种环氧树脂150AB胶， 150AB是一种常见的交联剂，极易溶解到醇类试剂当中，三者混合后的溶液 (墨水)制备的薄膜能够交联，能够有效地阻挡电极墨水的渗透。

本发明中应用到的辅助添加剂异丙醇、乙二醇等试剂能够起到增强溶液 (墨水)粘度和沸点的作用，能够在活性层上形成良好的薄膜。

本发明中在通过改变各添加剂比例，能够通过不同制备方法(旋涂、喷墨打印、丝网印刷、纳米压印等)制备出不同厚度薄膜。

本发明溶液在制备后处理过程中不需要在真空干燥箱、氮气手套箱等特殊要求环境中去除多余溶剂。

本发明溶液在制备后处理过程中不需要在紫外灯、红外灯、激光等特殊光源条件下进行后处理。