[发明专利]有机场效应晶体管

说明书

本发明提供包含栅极电极、源极电极和漏极电极的电子组件或器件，其中该组件或器件进一步包含在源极与漏极电极之间提供的有机半导体(OSC)材料，其中该OSC材料包含(a)由式I表示的聚合物和(b)式II化合物。高质量OFET可通过选择由通过式I表示的聚合物和(b)式II化合物组成的半导体材料制造。

近年来，已开发有机半导体(OSC)材料以生产更多功能、更低成本的电子器件。此类材料可用于宽范围器件或设备，包括有机场效应晶体管(OFET)、有机发光电二极管(OLED)、光探测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、存储元件和逻辑电路，仅举数例。有机半导体材料通常以薄层(例如小于1微米厚)的形式存在于电子器件中。

改进的电荷迁移率为新电子器件的一个目的。另一个目的为改进的OSC层的稳定性、膜均一性和完整性，以及电子器件的稳定性、均一性和完整性。

有可能改进器件中的OSC层稳定性和完整性的一个方式为在有机粘合剂中包含OSC组分，如WO2005/055248A2中所公开。通常，由于在粘合剂中稀释，预期电荷迁移率下降和半导体层中的分子顺序受到破坏。然而，WO2005/055248A2的公开内容显示，包含OSC材料和粘合剂的配制剂仍显示出意外的高载流子迁移率，其与在高度有序的OSC化合物晶体层中所观察到的迁移率相当。此外，WO2005/055248A2所公开的配制剂具有比常规OSC材料好的可加工性。

WO2007/082584A1涉及一种类似于有机场效应晶体管(OFET)的电子器件，其具有短源极至漏极通道长度且含有包含有机半导体化合物和半导体粘合剂的有机半导体材料。

DPP聚合物及其合成的实例描述于例如US6451459B1、WO05/049695、WO2008/000664、WO2010/049321、WO2010/049323、WO2010/108873、WO2010/115767、WO2010/136353、WO2010/136352和WO2011/144566中。

EP2034537A2涉及包含半导体层的薄膜晶体管器件，该半导体层包含含有由表示的化学结构的化合物，其中各X独立地选自S、Se、O和NR"，各R"独立地选自氢、任选经取代的烃和含杂原子的基团，各Z独立地为任选经取代的烃、含杂原子的基团和卤素中的一种，d为至少1的数，e为0至2的数；a表示至少1的数；b表示0至20的数；和

n表示至少1的数。尤其是明确公开以下聚合物：

其中n为重复单元的数目且可为约2至约5000，R'''、R''''和R'''''可为相同或不同取代基，且其中取代基独立地选自任选经取代的烃基和含杂原子的基团。EP2034537A2未明确指出将式II的小分子化合物添加至包含式I的聚合物的OFET的活性层。

WO201161078(PCT/EP2011/060283)描述一种半导体器件，尤其是有机场效应晶体管，其包含含有聚合物的层，该聚合物包含具有二酮基吡咯并吡咯骨架的重复单元(DPP聚合物)且具有4.6eV或更大的真空中电子亲合力的受体化合物。DPP聚合物掺杂有受体化合物导致有机场效应晶体管具有改进的空穴迁移率、电流开/关比和可控阀值偏移。

PCT/EP2012/066941描述组合物，其包含(a)式

的低聚物，和(b)聚合材料，例如，二酮基吡咯并吡咯(DPP)聚合物和该组合物作为有机器件中的有机半导体材料的用途。

本发明的目的为减少或克服现有技术的OSC层的缺点，提供改进的电子器件，提供改进的OSC材料和组件以用于此类器件，和提供其制造方法。该器件应显示出OSC层的改进稳定性、高度的膜均一性和高完整性，这些材料应具有高电荷迁移率和良好可加工性，且该方法应使尤其是在大规模下的器件生产变得简易和具时间和成本效益。技术人员在参考以下详细说明下将理解本发明的其他目的。

本发明人已发现可通过将具体二酮基吡咯并吡咯(DPP)聚合物与具体DPP小分子组合使用而实现进一步改进。即，可通过选择例如WO2010/049321中描述的半导体材料和例如WO2009/047104或WO2012/041849中描述的小分子来制造高质量OFET。

该目的已通过包含栅极电极、源极电极和漏极电极的电子组件或器件实现，其中该组件或器件进一步包含在源极与漏极电极之间提供的有机半导体(OSC)材料，其中该OSC材料包含

(a)由下式表示的聚合物：