[发明专利]寿命提高的有机电气或电子元件

说明书

本发明涉及有机电气或电子元件，特别是本发明涉及提高这种元 件寿命的方法。  

有机电子元件越来越多地用于不同的电子应用。虽然它们通常比 以无机半导体为基础的元件慢得多，但是制备有机元件的成本也有利 得多。在此方面尤其向着易于印刷整个电路的方向发展。另外，在很多 应用中，速度并不是很重要。对此的例子是有机传感器技术或光电技 术、用于无线射频识别(RF-ID标签或标志)的有机转发器电路。

然而，与无机半导体元件的材料相比，有机化合物通常不稳定。 因此，有机电子元件的问题一直是其寿命有限。此外，在这种有机元 件中用作功能材料的有机物质经常是反应活性的和尤其在氧气的作用 下降解。对于很多可靠性非常重要的应用领域，由于元件老化引起的 损坏一直是阻碍这些产品广泛流行的重要原因。

提高这种元件的寿命的一种可能性在于将一个或多个有机层气密 封装。但是，在此情况下，随着时间的推移，氧气还可以渗透进来。 然而氧气还可以在元件的制备期间已经附带或包封在元件中。这样会 使制备时使用的惰性气体受到污染或使用的材料随着时间的推移释放 氧气。尤其是，已知对于电极层经常应用的铟-锡-氧化物(ITO)会缓 慢释放氧气，它会使有机电子或电气元件的功能材料降解。同样，氧 气可以可逆地融合在很多金属中并再次释放。例如，已知银和铜是对 氧气相对可渗透的。

因此，另一个延长寿命的可能性是阻止存在的氧气与有机功能材 料反应。例如氧气可以与合适的物质、吸气材料、消除剂、还原剂或 特别是用于水的干燥剂化学结合。

还有一个可能性是降低氧气的反应性。这可以通过猝灭单线态氧 来实现。氧的特殊性在于，两个最初的电子激发的分子状态O₂(a¹Δ_g) 和O₂(b¹∑⁺_g)是单线态且基态O₂(X³∑^-_g)是三线态。由于选择定则， O₂(a¹Δ_g)-单线态是亚稳的，取决于它所处的环境，具有典型的几微秒 到几百毫秒的寿命。因为大多数有机功能分子在基态具有单线态-多重 性，该分子与基态氧的反应受到动力学阻碍。然而，由于单线态-多重 性以及O₂(a¹Δ_g)的能量含量比基态高约94.2kJ/mol，该单线态的氧分 子与三线基态的氧相比是显著更强的氧化剂。

在此还要补充的是，还存在氧气分子的另一种单线态O₂(b¹∑⁺_g)， 其具有比基态高的157kJ/mol的能量。但是该状态可以允许自旋转变 为O₂(a¹Δ_g)，从而O₂(b¹∑⁺_g)在溶剂中或在碰撞配偶子存在时的寿命在最 好的情况下也很难超过100纳秒。相应地，该状态对于单线态氧的钝 化只起了次要的作用。

从JP 05-190282 A和JP 05-190283中已知，单线态猝灭剂应 用于OLED中。由此，要将例如β-胡萝卜素或乙烯化合物如四甲基乙 烯用作猝灭剂。

在上述猝灭剂-分子，特别是在β-胡萝卜素的情况下发生的单线态 氧的无辐射钝化通道，是允许自旋地向作为受体分子起作用的猝灭剂- 物质的三线态的能量转移(ET)。钝化作用的必要条件是受体-三线态 的能量低于单线态供体的能量。这种猝灭或钝化机理也称为所谓的“化 学猝灭”。

尽管已知β-胡萝卜素在生物和医药领域作为出色的单线态-氧-猝 灭剂，但是在应用于有机电子元件时同样产生很多缺点。例如，胡萝 卜素是很强的染料，其可以相应地影响光学性能。用作单线态-氧的猝 灭剂的β-胡萝卜素和从现有技术中已知的分子典型地还具有大的摩尔 质量。然而，这样的大的分子会不利地影响或甚至阻碍元件有机层的 电学性能或其在制备元件时的聚合作用和/或沉积。

同样，已知四甲基乙烯作为单线态氧的化学猝灭剂。该反应是无 辐射过程，其中单线态氧进攻四甲基乙烯的双键并产生氢过氧化物作 为反应产物。