[发明专利]半导体[60]富勒烯薄膜及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及[60]富勒烯的可溶性五(烷硫基)衍生物作为前体通过热分解用于半导体[60]富勒烯薄膜的用途和使用这些薄膜的有机电子器件。

背景技术

已知富勒烯C₆₀([60]富勒烯)是最好的有机n型半导体之一，其具有在无氧和无水的环境中测量的约1cm²/V·s的电子迁移率[Th.B.Singh，N.Marjanovic，G.J.Matt，S.Gunes，N.S.Sariciftci，A.M.Ramil，A.Andreev,H.Sitter,R.Schwodiauer和S.Bauer,Org.Electron.2005，6，105；S.Kobayashi，T.Takenobu，S.Mori，A.Fujiwara和Y.Iwasa，Appl.Phys.Lett.2003，.82，4581]。基于半导体[60]富勒烯薄膜的场效应晶体管表现出非常高的性能。然而，如T.D.Anthopoulos等人，J.Appl.Phys.2005，98，054503中所述，它们在暴露于环境空气中时迅速降解。据报道该问题通过使用氩气氛下溅射的氧化铝层的顶部保护涂层被克服。从而富勒烯C₆₀晶体管的稳定性大幅改善，并在暴露于空气中一个月的期间后没有表现出降解[K.Horiuchi，K.Nakada，S.Uchino，S.Hashii，A.Hashimoto，N.Aoki，Y.Ochiai，和M.Shimizu，Appl.Phys.Lett.2002，81，1911]。该发现已恢复了对富勒烯作为用于高效场效应晶体管材料的兴趣。因此，已制造出许多有机单极的和互补电路[T.D.Anthopoulos，F.B.Kooistra，H.J.Wondergem，D.Kronholm，J.C.Hummelen,和D.M.de Leeuw,Adv.Mater.2006，18，1679；B.Crone，A.Dodabalapur，Y.-Y.Lin，R.W.Fillas，Z.Bao，A.LaDuca，R.Sarpeshkar,H.E.Katz，和W.Li，Nature2000，403，521；D.J.Gundlach，K.P.Pemstich，G Wilckens，M.Grüter,S.Haas，和B.Batlogg，J.Appl.Phys.2005，98，064502；T.D.Anthopoulos，B.Singh，N.Maijanovic，Niyazi S.Sariciftci，A.Montaigne Ramil，H.Sitter,M.和D.M.de Leeuw,Appl.Phys.Lett.2006，89，213504]。

在有机小分子太阳能电池中使用半导体[60]富勒烯薄膜的益处也不应被低估。已制造出能量转换效率高达4-5％的单结光伏器件[N.M.Kronenberg，V. Steinmann，H.Bürckstümmer，J.Hwang，D.Hertel，F.Würthner，和K.Meerholz，Adv.Mater.2010，22，4193-4197；J.Wagner,M.Gruber，A.Hinderhofer,A.Wilke,B.J.Frisch，P.Amsalem，A.Vollmer，A.Opitz，N.Koch，F.Schreiber,和W.Brütting Adv.Funct.Mater.2010，20，4295-4303；R.Fitzner,E.Reinold，A.Mishra，E.Mena-Osteritz，H.Ziehlke，C.K.Leo，M.Riede，M.Weil，O.Tsaryova，A.C.Uhrich，M.Pfeiffer,和P.Adv.Funct.Mater.2011，21，897-910]。发现含有[60]富勒烯作为受体的多结有机太阳能电池具有确认的超过8％的能量转换效率[http：//www.heliatek.com/news-19；由heliatec GmbHDresden，Germany于2010-10-11出版]。