電子器件和化合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含根據(jù)式1A-B(1)的化合物的電子器件，且其中-Ar1是C6-C18亞芳基，其可以是單環(huán)或多環(huán)的，并且可以任選地被一個(gè)或多個(gè)C1-C10烷基或C3-C10環(huán)烷基基團(tuán)取代，-Ar2為C6-C18芳烴骨架，其任選地被供電子基團(tuán)R4所取代，-B1和B2獨(dú)立地選自B和Ar2，-B3獨(dú)立地選自與B相同的基團(tuán)，-R1、R2、R3獨(dú)立地選自烷基、芳基烷基、環(huán)烷基、芳基、二烷基氨基，-x選自0、1、2和3，其中，在x>1時(shí)，每個(gè)Ar1可以是不同的，-y是最大為所述芳烴骨架上化合價(jià)位點(diǎn)總數(shù)的非零整數(shù)，-z是從零到所述芳烴骨架上化合價(jià)位點(diǎn)總數(shù)減去y的整數(shù)；以及根據(jù)式A-B的相應(yīng)的化合物。
【專利說(shuō)明】電子器件和化合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電子器件和一種化合物。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSC)，也被稱為有機(jī)光伏(OPV)器件，具有最不同的器件結(jié)構(gòu)。通常，它們包括至少一個(gè)布置在兩個(gè)電極之間的有機(jī)半導(dǎo)體層。所述有機(jī)層可以是給體和受體例如P3HT (聚3-己基噻吩)和PCBM(苯基C61 丁酸甲酯)的摻合物。如果界面注入層用于促進(jìn)載流子注入/提取，則這種簡(jiǎn)單的器件結(jié)構(gòu)只能合理地實(shí)現(xiàn)效率(Liao等，Appl.Phys.Lett.(應(yīng)用物理快報(bào))，2008.92:p.173303)。其它有機(jī)太陽(yáng)能電池具有多層結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至有雜化聚合物和小分子結(jié)構(gòu)。而且串聯(lián)或多單元堆積是已知的(參見(jiàn)US2007 /09037IAl，或 AMERI 等人，Energy&Env.Science (能源和環(huán)境科學(xué)),2009.2:p.347)。多層器件可以更容易優(yōu)化，因?yàn)椴煌膶涌梢园m用于不同功能的不同化合物(或簡(jiǎn)單化合物)和它們的混合物。典型的功能層是傳輸層、光敏層、注入層等。
[0003]光學(xué)活性化合物是具有高吸光系數(shù)的化合物，用于至少一個(gè)太陽(yáng)光譜的特定波長(zhǎng)范圍，這種化合物將吸收的光子轉(zhuǎn)化為激子，然后激子促成光電流。光活性化合物通常用于供體-受體異質(zhì)結(jié)，其中供體或受體中的至少一者是光吸收化合物。供體-受體異質(zhì)結(jié)的界面將所生成的激子分離為載流子。該異質(zhì)結(jié)可以是一個(gè)本體異質(zhì)結(jié)(摻合物)，或扁平(也稱為平面)異質(zhì)結(jié)，也可以提供附加層(Hong等，J.Appl.Phys.(應(yīng)用物理期刊)，2009.106:p.064511)。
[0004]高效率OPV器件的復(fù)合損失必須最小化。因此，異質(zhì)結(jié)中的化合物必須具有高的載流子遷移率和高的激子擴(kuò)散長(zhǎng)度。激子必須在異質(zhì)結(jié)面分離成載流子，而且載流子在任何復(fù)合發(fā)生之前，必須離開(kāi)光學(xué)活性區(qū)域。由于這些原因，目前，富勒烯(C60、C70、PCBM等)是OPV器件受體材料的優(yōu)選項(xiàng)。
[0005]用于光電器件的傳輸化合物必須是透明的，至少在器件有活性的波長(zhǎng)處必須是透明的，并具有良好的半導(dǎo)體性能。這些半導(dǎo)體性質(zhì)是固有的，例如能級(jí)或遷移率，或非固有的，例如載流子密度。載流子密度也可以通過(guò)用電摻雜劑摻雜所述化合物而受到外在影響。
[0006]OSC通常需要在η型摻雜的電子傳輸層中使用至少一種η型摻雜劑，或者作為純中間層促進(jìn)電子從導(dǎo)電層注入到半導(dǎo)體或從半導(dǎo)體注入到另一半導(dǎo)體。
[0007]幾種不同的η型摻雜劑是已知的，例如ΕΡ1768200Β1的四(1，3，4，6，7，8_六氫-2Η-嘧啶并[l，2-a]嘧啶合)二鎢(II)，雙(2，2'-三聯(lián)吡啶)釕，以及其它化合物。η型摻雜劑的一個(gè)主要問(wèn)題是，由于是強(qiáng)供體，它們?nèi)菀淄ㄟ^(guò)與大氣中的氧氣反應(yīng)而降解。并非有許多已知的化合物能夠直接作為還具有空氣穩(wěn)定性的η型摻雜劑。開(kāi)發(fā)前體化合物的目的是提供空氣穩(wěn)定的有機(jī)化合物并且能夠作為η型摻雜劑，在W02007 / 107306Α1中公開(kāi)了這樣的前體的實(shí)例。
[0008]另-，只有很少的能夠高效率地?fù)诫sOSC中所用低LUMO化合物的有機(jī)化合物是已知的，例如富勒烯(例如C60)或富勒烯衍生物(例如PCBM)，例如在US2007 / 145355Α1中公開(kāi)的化合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于電子器件的改進(jìn)技術(shù)。其它目的是提供在電子器件中的高電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性的摻雜層，并且還提供一種易于處理的化合物。
[0010]該目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的電子器件和根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求15所述的化合物而實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求的主題是有利的實(shí)施方案。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種包含根據(jù)式I所述的化合物的電子器件
[0012]A-B ⑴
[0013]其中
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種包含根據(jù)式I所述的化合物的電子器件 A-B(I), 其中:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中任何R1U獨(dú)立地選自 直鏈或支鏈的飽和或不飽和的C1-C24烷基， 飽和或不飽和的C3-C24環(huán)烷基或烷基，其包括至少一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中至多四個(gè)醚鍵可以包含在任何上述烷基或環(huán)烷基結(jié)構(gòu)中，其條件是氧原子在任何情況下被至少二個(gè)碳原子隔開(kāi)， C6-C24芳基，其中的碳原子的總數(shù)也包括單個(gè)取代基或多個(gè)取代基的任何可能的取代，所述取代基選自飽和或不飽和的直鏈或支鏈的烷基或環(huán)烷基、芳基、芳基烷基或烷基芳基基團(tuán)，并且在這種取代中，最多三個(gè)烷基基團(tuán)可通過(guò)醚鍵連接到芳烴核，或最多六個(gè)烷基可通過(guò)二取代的氮原子連接到芳烴核， C7-C25芳基烷基，其中的C原子的總數(shù)也包括在一個(gè)或多個(gè)芳烴環(huán)上的可能的取代，并且在這種取代中，最多三個(gè)烷基基團(tuán)可通過(guò)醚鍵連接到所述一個(gè)或多個(gè)芳烴環(huán)，或最多六個(gè)烷基基團(tuán)通過(guò)二取代的氮原子連接到所述一個(gè)或多個(gè)芳烴環(huán)， C2-C24 二烷基氨基，其中所述烷基基團(tuán)可以是相同或不同的、直鏈或支鏈的，也可以包括脂環(huán)族或芳族的結(jié)構(gòu)，或者是不飽和的，其條件是具有雙鍵或三鍵的碳原子不與氮相鄰，所述二烷基氨基基團(tuán)的兩個(gè)烷基可以以形成包含所述氮原子的環(huán)的方式連接，并且最多四個(gè)醚鍵可包含在所述二烷基氨基基團(tuán)的亞甲基基團(tuán)之間，其條件是在任何情況下，所述氮和/或氧原子被至少二個(gè)碳原子隔開(kāi)， 或兩個(gè)選自R1-R3的基團(tuán)可以以形成如下環(huán)狀結(jié)構(gòu)的方式連接，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)包含所述磷原子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子器件，其中任何HR3獨(dú)立地選自C1-C4烷基、C3-C10環(huán)烷基、C7-C10芳基烷基、C6-C14芳基和C2-C12 二烷基氨基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中每個(gè)R4獨(dú)立地選自如下的烷基和烷氧基、芳基和芳氧基，其碳原子總數(shù)的范圍是C1-C22。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中 -Ar2為苯骨架或萘骨架， -Ar1為亞苯基或x=0, -如果Ar2為苯，則y選自1、2、3和4，或如果Ar2是萘，則y選自1、2、3、4、5和6， -如果Ar2為苯，則z選自O(shè)和1，或如果Ar2是萘，則z選自O(shè)、I和2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子器件，其中 -Ar2為苯骨架， -Ar1是1,4-亞苯基或x=0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中每個(gè)R4獨(dú)立地選自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基、異丙基、異丙氧基、丁基、丁氧基、叔丁基、叔丁氧基、環(huán)己基、芐基和節(jié)氧基，或者每個(gè)R1-R3獨(dú)立地選自甲基、異丙基、叔丁基、環(huán)己基、苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲苯基、萘基、蒽基、菲基、1，1’ -聯(lián)苯基、1，3_ 二異丙基苯基、芐基、4-甲氧基芐基和二甲基氣基。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其具有包含多個(gè)層的層狀結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子器件，其中，包含式I化合物的層為電子傳輸層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電子器件，其中，包含式I化合物的層的厚度小于5nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中包含式I化合物的層直接接觸電極，優(yōu)選陰極。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中包含式I化合物的層直接接觸電子傳輸層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中的任一項(xiàng)所述的電子器件，其中包含式I化合物的層是連接單元的一部分。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的電子器件，其中所述器件是太陽(yáng)能電池。
15.根據(jù)下式的化合物 A-B 其中
【文檔編號(hào)】C07F9/06GK103765621SQ201280031104
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年6月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月22日
【發(fā)明者】薩沙·多羅克, 烏爾里?！ず诟衤? 伊納·費(fèi)爾廷, 曼努埃拉·克洛瑟, 魯?shù)婪颉とR斯曼 申請(qǐng)人:諾瓦萊德公開(kāi)股份有限公司