[發明專利]有機電子器件

有效

• 申請號: 201280067205.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN104115296A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 薩沙·多羅克;卡斯滕·羅特;歐姆萊恩·法德爾;弗朗索瓦·卡爾迪納利
• 申請（專利權）人: 諾瓦爾德股份有限公司
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00;H01L51/50
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 郭國清;穆德駿

技術領域

本發明涉及有機電子器件和特定化合物在這種有機電子器件中的用途。

背景技術

可以使用諸如有機半導體的有機電子器件來制造簡單的電子組件，例如電阻器、二極管、場效應晶體管，以及光電組件，如有機發光器件(例如，有機發光二極管(OLED))，等。有機半導體及它們的器件的工業和經濟意義反映在使用有機半導體活性層的器件的數目增加上，且日益增加的工業集中在該主題。

OLED基于電致發光的原理，其中電子-空穴對，所謂的激子，在發光下復合。為此，以夾層結構的形式構造該OLED，其中至少一個有機薄膜作為活性材料配置在兩個電極之間，正載流子和負載流子注入有機材料中且發生從空穴或電子到在有機層中的復合區(發光層)的電荷傳輸，其中載流子在發光下復合成單線態和/或三線態激子。激子隨后的輻射復合引起由發光二極管發射的可見有用光的發射。為了使該光可以離開該組件，這些電極中的至少一個必須透明。通常，透明電極由命名為TCO(透明導電氧化物)的導電氧化物或非常薄的金屬電極組成；然而，可以使用其它材料。OLED制造的起始點為基底，將該OLED的相應層施用在該基底上。如果最接近該基底的電極是透明的，則將該組件命名為“底部發光OLED”，且如果另一電極設計為透明的，則將該組件命名為“頂部發光OLED”。OLED的層可以包含小分子、聚合物，或為混合型的。

正在不斷地改進OLED的多個操作參數以增強總體功率效率。一個重要的參數是操作電壓，其可以通過改進載流子的傳輸和/或降低能量勢壘例如自電極的注入勢壘來進行調節，另一重要指標為量子效率，并且還非常相關的是該器件的壽命。諸如有機太陽能電池的其它有機器件還需要改進效率，目前其最大為約9％。

類似于OLED，有機太陽能電池具有在兩個電極之間的有機層堆疊。在太陽能電池中，必須存在至少一個負責光吸收的有機層和分離由該吸收(光活化)產生的激子的界面。該界面可以為雙層異質結、體異質結或者可以包含更多的層，例如在逐級界面中。還可以提供敏化層等。對于增加的效率，需要良好的載流子傳輸，在一些器件結構中，傳輸區域不能吸收光，因此傳輸層和光活化層可能包含不同的材料。也可以使用載流子和/或激子阻擋層。現今效率最高的太陽能電池是多層太陽能電池，一些器件結構堆疊(多結太陽能電池)且由連接單元(也稱作復合層)連接；盡管如此，如果發現恰當的材料，則單結太陽能電池也可能具有高性能。器件的實例在US2009217980中或在US2009235971中給出。

與OLED和有機太陽能電池不同，晶體管不需要整體半導體(通道)層的摻雜，因為有效載流子的濃度通過由第三電極(柵極)供應的電場決定。然而，常規有機薄膜晶體管(OTFT)需要很高的電壓來操作。需要降低該操作電壓；可以例如用適當的注入層完成這種優化。

有機晶體管也稱作有機場效應晶體管。可以預期，例如在用于無觸點識別標簽(RFID)以及用于屏幕控制的廉價集成電路中可以使用許多OTFT。為了實現廉價應用，通常需要薄層工藝來制造晶體管。近年來，性能特征已經改進到可以預見到有機晶體管的商業化的程度。例如，在OTFT中，已經報道了基于并五苯的空穴的最高達5.5cm²/Vs的高場效遷移率(Lee等，Appl.Lett.88，162109(2006))。典型的有機場效應晶體管包括有機半導體材料的活性層(半導體層)材料，該材料在操作期間形成導電通道、與該半導體層交換電荷的漏極和源極和通過介電層與該半導體層電絕緣的柵極。

存在改進在有機電子器件中的載流子注入和/或傳導性的明確需要。降低或消除對于在電極和電子傳輸材料(ETM)之間的電荷注入的勢壘強烈地促進器件效率增強。現今，存在兩種主要的降低有機電子器件的電壓并增強其效率的方法：改進載流子注入和改進傳輸層的傳導性。兩種方法可以組合使用。

例如，US7,074,500公開了用于OLED的組件結構，其引起從電極到有機層的極大改進的載流子注入。該效果基于在與電極的界面處在有機層中能級的相當大的能帶彎曲，由此基于通道機制的載流子注入是可能的。摻雜層的高導電性也妨礙在OLED操作期間在那里出現的壓降。可在電極和載流子傳輸層之間的OLED中出現的注入勢壘，為操作電壓相較于熱力學證實最小的操作電壓而增加的主因之一。由于這個原因，已經例如通過使用具有低逸出功的陰極材料，例如金屬如鈣或鋇，進行了許多嘗試來降低注入勢壘。然而，這些材料具有高反應性，難以加工且僅在有限的程度上適合作為電極材料。此外，通過使用這種陰極達到的操作電壓的任何降低都僅是局部的。