技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含至少一種基質(zhì)材料和至少一種摻雜劑的有機(jī)半導(dǎo)體材料，以及含有該有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)部件。

背景技術(shù)

幾年來，已知可以通過摻雜(電摻雜)在電導(dǎo)率方面對有機(jī)半導(dǎo)體進(jìn)行大規(guī)模改性。這種類型的有機(jī)半導(dǎo)體基質(zhì)材料可以從具有相對好的電子供體性質(zhì)的化合物或具有相對好的電子受體性質(zhì)的化合物來構(gòu)建。已知強(qiáng)電子受體例如四氰基對醌二甲烷(TCNQ)或2，3，5，6-四氟-四氰二甲基對苯醌(F4TCNQ)在電子供體材料(HT)的摻雜中有效(US7074500)。通過電子轉(zhuǎn)移過程，這些物質(zhì)在電子供體類型的基材(空穴傳輸材料)中產(chǎn)生“空穴”，并且所述基材電導(dǎo)率改變程度的高低取決于這些空穴的數(shù)量和遷移率。具有空穴傳輸性質(zhì)的基質(zhì)材料的已知實(shí)例包括N，N’-全芳基化聯(lián)苯胺(TPD)或N，N’，N”-全芳基化星型化合物(starburst?compound)例如物質(zhì)TDATA，或者某些金屬酞菁，例如特別是酞菁鋅ZnPc。

然而，對于在摻雜半導(dǎo)體有機(jī)層或具有這種摻雜層的相應(yīng)電子部件的生產(chǎn)中的技術(shù)應(yīng)用來說，以前描述的化合物有缺點(diǎn)，這是因?yàn)樵诖笠?guī)模生產(chǎn)工廠中或在工業(yè)規(guī)模上的制造過程并不總是能夠以足夠的精密度來控制，導(dǎo)致在所述工藝中為了獲得所希望的產(chǎn)品質(zhì)量需要的控制和管理費(fèi)用高昂，或者產(chǎn)生不希望的產(chǎn)品公差。此外，目前已知的有機(jī)受體在電子部件例如發(fā)光二極管(OLED)、場效應(yīng)晶體管(FET)或太陽能電池方面的應(yīng)用存在缺點(diǎn)，這是因?yàn)樗枋龅膿诫s劑操控方面的生產(chǎn)困難可能引起在電子部件中不希望的不均勻性或不希望的電子部件老化效應(yīng)。然而，同時應(yīng)該指出，所使用的摻雜劑具有極高的電子親和勢(還原電位)和適合于應(yīng)用情況的其它性質(zhì)，這是因?yàn)槔缢鰮诫s劑也共同決定了所述有機(jī)半導(dǎo)體層在給定條件下的電導(dǎo)率或其它電學(xué)性質(zhì)。所述基質(zhì)材料的HOMO和所述摻雜劑的LUMO的能量位置對于摻雜效果來說是決定性的。

具有摻雜層的電子部件包括尤其是OLED和太陽能電池。OLED可以從例如US7355197或US2009/0051271中了解。太陽能電池可以從例如US2007/0090371和US2009/0235971中了解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

該目標(biāo)通過本申請的獨(dú)立權(quán)利要求1和8來解決。優(yōu)選的實(shí)施方式公開在子權(quán)利要求項(xiàng)中。

本發(fā)明的優(yōu)選可選方案提供了在部件中存在下列層順序：(i)陽極/摻雜劑/HTM；(ii)陽極/摻雜劑：HTM；(iii)陽極/摻雜劑/摻雜劑：HTM。下列層順序也是優(yōu)選的：(iv)摻雜劑/HTM/EML或(v)摻雜劑/HTM/OAS；(vi)p摻雜的HTM/EML或(vii)摻雜劑：HTM/OAS。p摻雜的HTM摻雜有本發(fā)明的摻雜劑。HTM是空穴傳輸材料；EML是OLED的“發(fā)光層”；OAS表示“太陽能電池的光吸收層”(通常為供體-受體(D-A)異質(zhì)轉(zhuǎn)變(heterotransition))。“/”是指所述材料出現(xiàn)在層堆疊物的分離的層中，“：”是指所述材料共同存在于同一層中，所述混合物可以是均質(zhì)或非均質(zhì)的。

此外，優(yōu)選層順序(i)-(vii)是終端層順序。

關(guān)于摻雜的空穴傳輸層或用于產(chǎn)生這些傳輸層的材料的有記錄的研究，傾向于集中在摻雜劑的性質(zhì)或空穴傳輸材料的性質(zhì)。在各種情況中，描述了具有普遍接受的相關(guān)技術(shù)參考的另一種部件。事實(shí)上，對于具有摻雜的空穴傳輸層的部件來說，一般能夠獲得比具有相同結(jié)構(gòu)但是在空穴傳輸層中不含摻雜劑的部件更好的結(jié)果。但是使用這種狹窄的看問題觀點(diǎn)，人們忽略了下述事實(shí)，即為了對部件的總體性質(zhì)進(jìn)行徹底優(yōu)化，還需要空穴傳輸材料與摻雜劑相對于彼此適應(yīng)的另外的步驟。具體來說，必須牢記，對于摻雜層來說，最適合的空穴傳輸材料不一定是作為未摻雜的空穴傳輸材料功能最佳的材料。摻雜劑和基質(zhì)寧可組合形成必須被當(dāng)作整體的系統(tǒng)。

在未摻雜層中，空穴傳輸材料的關(guān)鍵參數(shù)是空穴的“電荷載流子遷移率”。這決定了當(dāng)給定電流密度流過層時，跨過該層的電壓降有多少。理想情況下，電荷載流子遷移率足夠高以確保跨過單個層的電壓降與跨過整個部件的電壓降相比可以忽略。在這種情況中，層不再代表對電流流動的限制，并且可以認(rèn)為電荷載流子遷移率已被充分優(yōu)化。