用作有机电子器件的n型掺杂剂的氧化磷的盐制造技术

本发明专利技术涉及一种有机电子元件，其包括基底、第一电极、第二电极以及设置在第一和第二电极之间的至少一个电子传导层，其特征在于，所述电子传导层包含磷氧化合物的盐类型衍生物作为n型掺杂剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作有机电子器件的n型掺杂剂的氧化磷的盐
本专利技术涉及一种有机电子元件，其包括基底、第一电极、第二电极以及设置在第一和第二电极之间的至少一个电子传导层，其特征在于，所述电子传导层包括磷氧化合物(phosphorusoxocompound)的盐类型衍生物作为n型掺杂剂(n-dopant)。所述层序列(layersequence)可被嵌入复杂的部件，例如OLED中。
技术介绍
一般通过掺杂外来物质来提高有机层的导电性这样的事实是充分公知的。如果被用作掺杂剂的化合物相对于有机基体表现出合适的HOMO/LUMO(最高占据的分子轨道/最低未占分子轨道)，那么就可将电子从掺杂剂转移到基体中，从而导致相应的电荷载流子密度的增加并且有机的导电层的导电性一般也因此而增高。这种机制一般形成设置的一个基本原则并被用来优化有机电子元件。按照其功能，上述有机元件(organiccomponents)可被划分成具有以下能力的组：-将光转换成电流，例如具有如图1所示的示意性结构的有机太阳能电池，-由电流产生光，例如具有如图2所示的示意性结构的有机发光二极管，以及-控制电流，例如具有如图3所示的示意性结构的有机场效应晶体管。所有元件类别的共同因素是，元件的质量基本由所使用的有机层的电荷载流子密度和迁移率决定。基本上有两种不同的方法被使用在有机电子器件中以增加导电性。第一，可通过在阴极和电子传导层之间插入中间层来提高电荷载流子迁移率(chargecarriermobility)。第二，使用具有不同强度的供体的导电性有机基体材料的n型掺杂是第二个选项。对于前一种方法通常使用由LiF、CsF或(在近期的文献中)碳酸铯组成的薄的盐层，其降低了电子的逸出功(workfunction)。例如，Huang,Jinsong等人在Adv.Funct.Mater.2007,00,1-8中、Wu,Chih-I等人在APPLIEDPHYSICSLETTERS88,152104(2006)中以及Xiong,Tao等人在APPLIEDPHYSICSLETTERS92,263305(2008)中描述了碳酸铯的特性和效果。这些中间层显著改善了电子传输，但是这些改进对于高效的元件来说是不充分的。相对地，对于电子传导层的掺杂来说，通常情况是，使用具有HOMO(最高占据的分子轨道)高于基体材料的LUMO(最低未占分子轨道)的物质。其为将电子从掺杂剂传送至基体材料的先决条件，因此是其传导性提高的先决条件。此外，进一步优选引入其价电子具有非常低的逸出功或电离能的物质。这也可以促进掺杂剂的电子的释放并且增加层的导电性。文献列举了含碱金属和碱土金属或镧系元素作为阳离子的成功的掺杂剂。例如，Meng-HuanHo等人描述了邻苯二甲酸二钾盐(dipotassiumphthalate)的使用(AppliedPhysicsLetters93,083505,2008)。其它的由例如Schmid等人(OrganicElectronicConference；Sept.24-26,2007,Frankfurt,Germany)和Meng-HuanHoa等人(AppliedPhysicsLetters91,233507；2007)推行的方法，关注使用碳酸铯来在OLED中掺杂电子导体。后者发现，通过铯盐的掺杂来实现的基体层的导电性的改进本质上是所发射的盐的阴离子的作用。此外，已表明阴离子对这样的化合物的可蒸发性(evaporability)施加了相对较小的影响。该蒸发的温度显然是化合物加工性能(processibility)的重要参数，并且由于能量因素，高的蒸发温度在过程中是不利的。在使用磷酸铯作为掺杂剂的情况下高的蒸发温度也是不利的，例如在WO2011039323A2中就对其进行了描述。尽管通过掺杂这种盐可以获得非常好的有机层的n-电导性，但是由于掺杂剂的盐类型的性质需要要使用高的升华温度，这使得掺杂步骤在工艺技术方面非常困难。因此，本专利技术的目的是提供一种有机电子元件，其相比于现有技术具有改进的特性，并且可以以简单且廉价的方式来制造。此外，其生产路径也被披露。本专利技术的目的是通过独立权利要求1的特征来实现的。本专利技术优选的实施方式在从属权利要求反映。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种有机电子元件，其包括基底、第一电极、第二电极以及设置在第一和第二电极之间的至少一个电子传导层，其特征在于，所述电子传导层包括通式1所示的磷氧化合物(phosphorusoxocompound)的盐类型衍生物作为n型掺杂剂，其中，X、Y大于0且小于或等于3；n、m为整数并且大于或等于1且小于或等于3；M＝金属，以及R1＝O、S、Se、O-R、S-R、Se-R，R2＝R、O-R、S-R、Se-R,并且R选自：取代和未取代的烷基、长链烷基、环烷基、卤代烷基、芳基、亚芳基、卤代芳基、杂芳基、亚杂芳基、亚杂环烷基(heterocycloalkylene)、杂环烷基、卤代杂芳基、烯基、卤代烯基、炔基、卤代炔基、酮芳基(ketoaryl)、卤代酮芳基、酮杂芳基、酮烷基、卤代酮烷基、酮烯基、卤代酮烯基。令人惊奇的是，已发现包括下述电子传导层作为组件的有机电子元件具有改善的电子性能并且可以以更简单且更便宜的方式蒸发(evaporated)，所述电子传导层包含式1的磷氧化合物的盐类型衍生物作为n型掺杂剂。特别地，磷氧化合物的盐类型衍生物用作n型掺杂剂使得电子传导层的导电性显著增加。此外，相比于现有技术中已知的掺杂剂，本专利技术的磷氧化物的盐类型衍生物(salt-typephosphorusoxoderivatives)的使用实现了这些化合物的升华温度的降低，这对制备的总的能量需求以及所获得的层的均匀性产生了积极影响。不受理论的约束，盐类型的磷氧化合物的衍生化导致了掺杂剂的升华温度的降低。所述衍生化增加了磷氧化合物的分子量，并因此原则上有助于蒸发温度的提高。然而，由于盐类化合物的蒸发，阴离子和阳离子之间的离子相互作用很可能被有机取代基的空间阻位效应削弱，以至于阴离子和阳离子之间的离子相互作用相比于未衍生化的化合物有整体上的减少。因此，阴离子和阳离子的分离能被降低。其结果是，衍生化的化合物可更易于蒸发，尽管其分子量较高。本专利技术的掺杂剂的衍生化可以正式的术语通过磷酸盐中一个或两个氧原子的取代来描述。所得的磷氧化合物形成了盐类化合物的阴离子并可携带一价或二价负电荷n。阴离子和阳离子的化学计量系数X，Y不必是整数，并且可以大于0且小于或等于3。阴离子或阳离子的非整数化学计量系数意味着一个阴离子或一个阳离子被配合至多个其它抗衡离子。一般的情况是，化学计量系数和阴离子电荷的乘积等于该化学计量系数和阳离子电荷的乘积。阴离子和阳离子的电荷系数n和m仅可假设为正的整数值。之后，认为阴离子的电荷是电荷系数n的负值，并且阳离子的电荷是电荷系数m的正值。所述阴离子包含两个取代基R1和R2，其中R1选自O、S、Se、O-R、S-R、Se-R。相对地，所述取代基R选自：取代和未取代的烷基、长链烷基、环烷基、卤代烷基、芳基、亚芳基、卤代芳基、杂芳基、亚杂芳基、亚杂环烷基(heterocycloalkylene)、杂环烷基、卤代杂芳基、烯基、卤代烯基、炔基、卤代炔基、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机电子元件，其包括基底、第一电极、第二电极以及设置在第一和第二电极之间的至少一个电子传导层，其特征在于，所述电子传导层包含通式1的磷氧化合物的盐类型衍生物作为n型掺杂剂，其中，X、Y大于0且小于或等于3；n、m为整数并且大于或等于1且小于或等于3；M＝金属，以及R1＝O、S、Se、O‑R、S‑R、Se‑R，R2＝R、O‑R、S‑R、Se‑R,并且R选自：取代和未取代的烷基、长链烷基、环烷基、卤代烷基、芳基、亚芳基、卤代芳基、杂芳基、亚杂芳基、亚杂环烷基、杂环烷基、卤代杂芳基、烯基、卤代烯基、炔基、卤代炔基、酮芳基、卤代酮芳基、酮杂芳基、酮烷基、卤代酮烷基、酮烯基、卤代酮烯基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.27 DE 102012217574.11.一种制造有机电子元件的方法，其中该有机电子元件包括基底、第一电极、第二电极以及设置在第一和第二电极之间的至少一个电子传导层，其特征在于，所述电子传导层包含通式1的磷氧化合物的盐类型衍生物作为n型掺杂剂，其中，X、Y大于0且小于或等于3；n、m为整数并且大于或等于1且小于或等于3；M＝金属，以及R1＝O、S、Se、O-R、S-R、Se-R，R2＝R，并且R选自：取代和未取代的烷基、环烷基、芳基、卤代芳基、杂芳基、杂环烷基、卤代杂芳基、烯基、卤代烯基、炔基、卤代炔基、酮芳基、卤代酮芳基、酮杂芳基、酮烯基、卤代酮烯基，其中所述磷氧化合物的盐类型衍生物的分子量大于或等于70g/mol且小于或等于1000g/mol，并且升华温度大于或等于120℃且小于或等于1200℃，其中所述方法具有以下步骤：a)提供具有第一电极的基底载体，b)将包含磷氧盐的衍生物和有机基体材料的至少一个电子传导层施加至第一电极，以及c)施加与所述电子传导层导电性接触的第二电极，其中通过从气相沉积的方法来实现步骤b)中所述电子传导层的施加，以及其中所述磷氧化合物的盐类型衍生物的阳离子为铯离子和/或铷离子。2.权利要求1所述的制造有机电子元件的方法，其中取代和未取代的烷基为长链烷基、卤代烷基、酮烷基或卤代酮烷基。3.权利要求1所述的制造有机电子元件的方法，其中所述磷氧化合物的盐类型衍生物选自磷酸酯和/或膦酸酯。4.权利要求1至3中任一项所述的制造有机电子元件的方法，其中所述磷氧化合物的盐类型衍生物选自环状磷酸酯和/或膦酸酯。5.权利要求1至3中任一项所述的制造有机电子元件的方法，其中所述磷氧化合物的盐类型衍生物以大于或等于0.01％且小于或等于50％的层厚浓度存在于所述电子传导层中。6.权利要求1至3中任一项所述的制造有机电子元件的方法，其中所述磷氧盐的衍生物为化合物的铯盐或铷盐，所述化合物选自包括以下的化合物：6，7，11，12，19，20，24，25-八氢二苯并[g，r]-[1，3，6，9，12，14，17，20，2，13]-八氧杂二磷杂环二十二烷-9，22-二醇9，22-二氧化物、(4R)-22-羟基-5，5-二甲基-4-苯基-1，3，2-二氧杂磷杂环己烷2-氧化物、8，9-二苯基二菲并[4，3-d：3，4-f][1，3，2]二氧杂磷杂环庚三烯-18-醇18-氧化物、2，6-双(三苯基甲硅烷基)二萘并[2，1-d：1，2-f...

【专利技术属性】
技术研发人员：G施密德，A卡尼茨，JH威姆肯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE