[发明专利]新型高导电性有机载流子输送材料

说明书

本发明涉及一种有机材料，尤其是可在有机电子器件中作为半导体材料或 导电材料使用的材料。

有机半导体材料分成空穴-和电子-输送材料。需要它们来制备有机电子元 件，例如，有机发光二极管(OLED)，有机场效应晶体管(OFET)和/或有机太阳能 电池。

空穴输送材料方面，在过去15年间，已开发了非常有效且稳定的结构，视 应用不同，其提供不同的空穴注入性质，而且在空穴输送的氧化状态下形成稳 定的自由基阳离子。

电子输送材料方面，到现在为止，仅有很少的代表物满足用于有机电子器 件的电子输送材料的高要求。目前，菲咯啉的衍生物(BCP和BPhen)以及噁二 唑的衍生物被认为是优良的电子导体。在这些结构单元运行期间形成的自由基 阴离子物质引起杂环结构中的几何改变，从而使电子输送性质由于形成共轭中 断而减弱。

已知的材料在电子注入频带宽度以及在其电子输送还原状态时的稳定性方 面都表现出缺陷，这样，特别是会长时间不可逆地形成自由基阴离子。

通常，材料的半导电特性通过掺杂来获得，因为基础材料很难单独就具有 足够的导电性。

因此，本发明的目的是提供一种有机电子输送材料，其相对于已知材料， 具有改善的电子注入频带宽度和电子输送还原状态下的稳定性。具体地说，本 发明的目的是提供一种能长时间可逆地形成自由基阴离子的材料。

为了解决此问题，开发了一种更有效的电子导体，其特点是更大的注入频 带宽度，和尤其是具有形成高稳定性的可逆自由基阴离子的能力。

本发明的主题是一种有机载流子输送材料，借助该材料可以同样好地输送 电子和空穴，其中在150nm厚的未掺杂材料层中，在0.25V时就已获得大于/ 等于0.5A/cm²的可测电流密度。

本发明的主题是一种有机半导体材料，其包括来自下述结构的杂环母体化 合物的低聚亚苯基(Oligophenylene)：

包含上述低聚亚苯基结构的BPyPyP-材料，其在最初含义上是有机的，即 仅包括碳、氮和氢，当电子和空穴同样地输送时，会显示出对纯有机材料(即 仅含C、H和N的结构)来说的非常规特性，具有比至今好数个数量级 的导电性。

特别是，150nm厚的层在0.25V时，在正极和负极方向上就已达到0.6A/cm²的电流密度。

根据特别有利的实施方案，所述层是透明的，尤其优选在整个可见光谱区 内是透明的。

在此，在未掺杂材料情况下所达到的电流密度相当于目前仅用所谓的掺杂 系统才达到的电流密度。

除了繁琐的掺杂处理步骤之外，掺杂材料的缺点还在于，通过掺杂通常形 成电荷-转移-配合物而且在可见光谱的长波区吸收，因此不是透明的。根据本发 明，这两个缺点可以通过在材料中使用这种单一组分BPyPyP来得以克服。

因此，这种BPyPyP材料能够直接代替n-型掺杂的电子输送基质，从而改 善在有机电子元件中使用的阴极电子注入。

根据本发明有利的实施方案，所述BPyPyP材料通过与n-掺杂材料或N-掺 杂剂共蒸发而沉积为更高导电性的层。

由于BPyPyP材料是一种极佳的电子输送载体(Electronentransporter)，因此 它可以在所有有机电子元件和设备中引入该功能。

另外，该材料同样还可以在OLED-设备中作为单独的双极基质使用，和以 任意的混合物(共混物)用于任意的发射体材料。

另一方面，也可以从该材料和含该材料的混合物制得在任意衬底上的透明 电极，其具有阳极和/或阴极功能。

极佳的电流输送似乎可以采用蒸发法，通过分子自动有机化有序沉积作用 来得以实现。

下面，本发明将借助三幅附图进行更详细的说明：

图1显示电流-电压-特性曲线，示出所述材料在正电场和负电场中的导电 性。

图2显示在UV/VIS-光谱中的材料透明度，和

最后，图3显示所述化合物的光致发光光谱。

有机电子元件的典型结构包括衬底，下电极，半导体有机层和上阳极。用 相应的结构获得图中所列的测量数据。在所示实施例中，衬底由玻璃构成、下 电极由氧化铟锡(ITO)构成、半导体有机层是150nm厚的BPyPyP层，该层上面 是由100nm厚的铝层构成的第二电极。