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WO2017085078A1 - ORGANISCHES ELEKTRONISCHES BAUELEMENT, VERWENDUNG EINES p-DOTIERSTOFFS FÜR EIN MATRIXMATERIAL - Google Patents

ORGANISCHES ELEKTRONISCHES BAUELEMENT, VERWENDUNG EINES p-DOTIERSTOFFS FÜR EIN MATRIXMATERIAL Download PDF

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Publication number
WO2017085078A1
WO2017085078A1 PCT/EP2016/077767 EP2016077767W WO2017085078A1 WO 2017085078 A1 WO2017085078 A1 WO 2017085078A1 EP 2016077767 W EP2016077767 W EP 2016077767W WO 2017085078 A1 WO2017085078 A1 WO 2017085078A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radicals
matrix material
organic
radical
component according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/077767
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Kessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram Oled GmbH
Original Assignee
Osram Oled GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Oled GmbH filed Critical Osram Oled GmbH
Publication of WO2017085078A1 publication Critical patent/WO2017085078A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/30—Doping active layers, e.g. electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • H10K10/486—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions the channel region comprising two or more active layers, e.g. forming pn heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H10K50/155—Hole transporting layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • Organic electronic device using a p-type dopant for a matrix material
  • the disclosure is hereby incorporated by reference. It is an organic electronic device and a use of a p-type dopant for a matrix material specified.
  • organic electronic components such as organic electronic components
  • organic transistors organic transistors
  • organic light-emitters organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-emitters, organic light-
  • organic matrix materials used are often doped with additional compounds that improve charge transport.
  • hole transport layers are often mixed with metals or metal complexes as so-called p-dopants.
  • p-dopants Especially in organic light-emitting diodes, the luminescence, the efficiency and the
  • Electrode-hole pair density in the light-emitting layer, so that efficient electron and hole transport of the electrodes are needed in the light-emitting layer.
  • At least one object of certain embodiments is to provide an efficient organic electronic device. Another object is to provide a use of an efficient p-type dopant for a matrix material.
  • the device comprises a matrix material and a p-type dopant.
  • p-type dopant includes or means in particular materials which, with regard to the matrix material, have a Lewis acidity
  • the p-type dopant is an organic phosphine.
  • An organic phosphine is a compound having a central phosphorus atom with a lone pair of electrons to which three organic radicals are attached. Phosphorus is one of the non - metals, so phosphines are not included in the definition of
  • organic phosphines show a p-doping effect, so that the hole transport of a
  • Matrix material that is doped with an organic phosphine can be significantly increased in the operation of an organic electronic device.
  • the organic phosphine is substituted with at least one halogen atom.
  • the halogen atom is selected from the group consisting of: F, Cl and Br.
  • the halogen atom is F or Cl, more preferably F.
  • Halogens such as fluorine, possess due to their high
  • Electronegativity a strong electron-withdrawing effect. This is important for the adaptation of the electronic properties of organic phosphine.
  • the electron-withdrawing groups allow for an enhancement of the Lewis acidity of the organic phosphine and thus its action as a p-type dopant.
  • organic phosphines in particular organic phosphines, which are substituted with F, Cl or Br, as p-type dopants, would be rather assume that the phosphines due to the lone pair of electrons on the phosphorus
  • the p-type dopant acts
  • Matrix material creates a positive charge or a positive partial charge. It is also possible that forms by the proximity of the phosphine and the matrix material, a charge-transfer complex. By the reduced
  • Electron density in the matrix material and the thus increased number of positive charge carriers (holes) will increase its ability to drive holes in the device
  • the phosphane has the following
  • R 1 , R 2 and X are independently selected from a group of radicals comprising CN, aryl, heteroaryl,
  • the radicals R 1 , R 2 and X are bonded via a carbon atom to the phosphorus atom. These are in particular covalent bonds.
  • At least one of R 1 , R 2 or X is substituted with at least one halogen atom.
  • the halogen atom is selected from the group consisting of: F, Cl and Br.
  • the halogen atom is F or Cl, more preferably F.
  • the doping effect of the organic phosphine can be significantly increased, which leads to an improvement in the hole conductivity of the matrix material.
  • the organic phosphine has a lone pair of electrons and thus a sterically poorly screened side of the molecule. Thus it is possible that the phosphine with the little
  • Electron transport it is possible in particular in organic light-emitting diodes, the number itself forming excitons needed for the emission of light in the light-emitting layer. So are the luminescence, the efficiency and also the
  • R 1 , R 2 and X are independently
  • aryl selected from the group consisting of aryl, heteroaryl, alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl,
  • Alkyl radical linear and branched C 1 -C 20 -alkyl radicals.
  • Alkyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • alkyl radicals with F, Cl and / or Br may be monosubstituted or polysubstituted.
  • the alkyl radical may be substituted by a heteroaryl radical and then be an alkylheteroaryl radical:
  • Heteroaryl may be selected from those defined below
  • Heteroaryl be selected.
  • Alkenyl C2-C10 alkenyl radicals, which may be branched or linear.
  • the alkenyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the alkenyl radicals may be mono- or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Alkynyl radical C 2 -C 10 -alkynyl radicals, which may be branched or linear.
  • the alkynyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the alkynyl radical may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • Cycloalkyl radical C3-C25-cycloalkyl radicals.
  • the cycloalkyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the cycloalkyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Aryl radical selected from phenyl and naphthyl radical.
  • Aryl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • aryl radicals may be mono- or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Heteroaryl radical selected from the group comprising:
  • Heteroaryl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the heteroaryl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Heterocycloalkyl radicals selected from the group comprising: piperidine, 1,4-piperazine, pyrrolidine, morpholine,
  • heterocycloalkyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the heterocycloalkyl radicals may be mono- or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the Etherrest can be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Der Thioether may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the ester radical may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • N- (R ') 2 is a cyclic amine.
  • N- (R ') 2 is a cyclic amine
  • the amide residue can be replaced with F, Cl and / or Br may be monosubstituted or polysubstituted.
  • Acrylic radical may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Ketorest: - (CH 2 ) i C (O) - (CH 2 ) i CH 3 , where 1 "' 0, 1, 2,
  • Ketorest can be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the aryl radical can be selected from the above-defined aryl radicals
  • the aryl radical may be selected from the aryl radicals defined above.
  • Heteroalkylaryl may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Cycloalkenyl radical C3-C10-cycloalkenyl radicals.
  • Cycloalkenyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the cycloalkenyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Heterocycloalkenyl radical non-aromatic, heterocyclic or heteroatom-substituted carbocyclic alkenyl radical.
  • Alkyl radical linear and branched C 1 -C 5 -alkyl radicals.
  • Alkyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the alkyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • alkyl radical may be substituted by a heteroaryl radical and then be an alkylheteroaryl radical:
  • the heteroaryl radical may be selected from the preferred heteroaryl radicals defined above.
  • Alkenyl allyl, vinyl and butenyl. The allyl vinyl and butenyl radicals may be substituted or
  • allyl, vinyl and butenyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Alkynyl ethynyl, propynyl, butynyl.
  • the ethynyl, propynyl, butinyl radicals may be substituted or
  • alkynyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the alkynyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the alkynyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the alkynyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Cycloalkyl radical C3-C6-cycloalkyl radicals.
  • the cycloalkyl radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the cycloalkyl radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Aryl radical phenyl radical.
  • the phenyl radical may be substituted or unsubstituted.
  • the phenyl radical may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • Heteroaryl radical selected from the group comprising:
  • Pyridine and pyrimidine residues Pyridine and pyrimidine residues. Pyridine and pyrimidine residues electron-withdrawing radicals, which is why a very good p-doping effect is observed.
  • Pyrimidine residues may be substituted or unsubstituted.
  • the pyridine and pyrimidine radicals may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • Heterocycloalkyl radicals selected from the group comprising: piperidine and pyrrolidine radical.
  • the piperidine and pyrrolidine radical selected from the group comprising: piperidine and pyrrolidine radical.
  • Pyrrolidine radicals may be substituted or unsubstituted.
  • the piperidine and pyrrolidine radicals may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the ether residue can be replaced by F, Cl and / or Br may be monosubstituted or polysubstituted.
  • the thioether radical can be substituted by F, Cl and / or Br may be monosubstituted or polysubstituted.
  • the ester radical can be monosubstituted or with F, Cl and / or Br
  • the amide radical may be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • the acrylic radical may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • Ketorest: - (CH 2 ) i C (O) - (CH 2 ) i CH 3 , where 1 "' 0 and
  • Ketorest can be monosubstituted or polysubstituted with F, Cl and / or Br.
  • Aryl may be selected from the preferred aryl radicals defined above.
  • the alkylaryl radical may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br. For example, it is -CH 2 -C 6 F 5 .
  • the aryl radical may be selected from the preferred aryl radicals defined above.
  • the heteroalkylaryl radical may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • Cycloalkenyl radical C5-C8-cycloalkenyl radicals.
  • Cycloalkenyl radical can be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br. For example, it is cyclooctadiene.
  • Heterocycloalkenyl radical cyclic, non-aromatic amine having a double bond.
  • the cycloalkenyl radical may be monosubstituted or polysubstituted by F, Cl and / or Br.
  • Alkyl radical methyl, ethyl, propyl, butyl radicals. These radicals may be substituted or unsubstituted. Especially the radicals can be monosubstituted or polysubstituted by F.
  • Alkenyl radical allyl and vinyl radicals. The remains can
  • Alkynyl ethynyl.
  • the ethynyl radical may be substituted or unsubstituted.
  • the ethynyl radical is monosubstituted or polysubstituted by F.
  • Cycloalkyl radical cyclohexyl radical.
  • the cyclohexyl radical may be substituted or unsubstituted.
  • the cyclohexyl radical is monosubstituted or polysubstituted by F.
  • Aryl radical phenyl radical.
  • the phenyl radical may be substituted or unsubstituted.
  • the phenyl radical is monosubstituted or polysubstituted by F.
  • Heteroaryl radical selected from the group comprising:
  • the pyridine radical can be substituted or
  • pyridine radical is monosubstituted or polysubstituted by F.
  • heterocycloalkyl radicals piperidine radical.
  • the piperidine residue may be substituted or unsubstituted.
  • the piperidine radical is monosubstituted or polysubstituted by F.
  • the ether radical is in particular mono- or polysubstituted by F.
  • the thioether radical is in particular mono- or polysubstituted by F.
  • Ester residue is in particular monosubstituted or polysubstituted by F.
  • the acrylic radical is in particular monosubstituted or polysubstituted by F.
  • Ketorest: - (CH 2 ) i C (O) - (CH 2 ) i CH 3 , where 1 "' 0 and
  • keto radical is in particular monosubstituted or substituted by one or more times.
  • Aryl may be selected from the above-defined particularly preferred aryl radicals. For example, it is -CH 2 -CeF 5 .
  • the aryl radical can be the above
  • heteroalkylaryl radical is: -CH 2 OC 6 F 5 .
  • Cycloalkenyl radical C6-C8-cycloalkenyl radicals.
  • Cycloalkenyl radical is in particular monosubstituted or polysubstituted by F.
  • Heterocycloalkenyl radical cyclic, non-aromatic amine having a double bond.
  • the cycloalkenyl radical is in particular monosubstituted or polysubstituted by F.
  • R 1 , R 2 are independently selected from a group of radicals which are aryl,
  • Heterocycloalkylreste comprises. Preference is given to R 1 , R 2
  • radicals R 1, R 2 may independently have the following formula:
  • A independently of one another are H, D, F, Cl and / or Br, preferably H and / or F. is the bond to the phosphorus atom of the phosphine.
  • R 1 , R 2 this results in one of the following radicals for R 1 , R 2 :
  • At least one of the radicals R or R 2 is at least one halogen atom, preferably with at least one chlorine or fluorine atom, more preferably substituted with a fluorine atom.
  • X is selected from a group of radicals comprising aryl, heteroaryl, alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, alkenyl, and alkynyl radicals.
  • n 1.
  • X is preferably an aryl radical.
  • X can have the following formula:
  • A independently of one another are H, D, F, Cl and / or Br, preferably H and / or F. is the bond to the phosphorus atom of the phosphine. For example, this results in one of the following radicals:
  • n 1 and the phosphine has the following formula I i
  • n 2.
  • X is preferably selected from a group of radicals comprising aryl, alkyl, alkenyl, and alkynyl radicals.
  • X may have one of the following formulas
  • T independently of one another are H, D, F, Cl and / or Br, preferably H and / or F.
  • A is independently H, D, CN, F, Cl and / or Br, preferably H, CN and / or F.
  • ⁇ ⁇ is 1, 2, 3, 4, or 5. is the bond to one the two phosphorus atoms of the phosphine. For example, this gives one of the following radicals for X:
  • n 2 and the phosphane has one of the following formulas:
  • n 3.
  • X is preferably an alkyl radical.
  • X CH.
  • n 3 and the phosphane has the following formula I3
  • the phosphines described are easy to prepare and require no complicated manufacturing processes and are partially commercially available, so that only one
  • the organic phosphines are available via Grignard reactions.
  • the starting materials are the commercially available compounds pentafluorophenylmagnesium bromide and
  • bromopentafluorobenzene is lithiated with n-butyllithium by halogen-metal exchange and subsequently with the corresponding chlorodiphosphane
  • This synthesis route is also on use partially fluorinated or other halogen substituted aromatic Grignard reagents.
  • the matrix material may interact with the phosphane as follows:
  • NPB N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine
  • n 1
  • phosphine coordinates to the nitrogen of the matrix material and thereby at least partially absorbs electrons from the matrix material. This results in the nitrogen of the
  • Matrix material a positive partial charge when a covalent bond is formed between the nitrogen and the phosphor. If the nitrogen coordinates to the phosphorus, at least one positive partial charge is formed on the nitrogen. The electron density becomes stronger on the phosphane
  • Electron acceptor acts. This causes a lower
  • Conductance paths for example, through chemical bonds between several molecules of the matrix material, can be helpful for hole transport, but is due to the
  • the doping effect may be explained based on the HOMO and LUMO layers of the matrix material and the p-type dopant.
  • the highest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the phosphane should be as low in energy (against vacuum level) as possible, ie as stable as possible, but at least close to the highest
  • HOMO occupied molecular orbital
  • Transfer of electrons of the HOMO of the matrix material into the LUMO of the phosphane can take place completely or partially, in particular if the LUMO of the phosphine is lower in energy than the HOMO of the
  • this doping mechanism may be present, for example, if the matrix material is not an amine
  • the doping effect takes place via the HOMO and LUMO layers as well as via the "hopping" mechanism.
  • the phosphine is a triarylphosphane and the matrix material is a Triarylamine. Due to the structural
  • Similarity of the p-type dopant and the matrix material enables a particularly efficient doping effect.
  • Both the p-dopant and the matrix material have a free electron pair and thus a sterically little screened molecular side.
  • the phosphine with the less screened molecular side coordinates to the less screened side of the nitrogen of the matrix material, thereby subtracting electron density from the matrix material by the phosphane.
  • both the p-type dopant and the matrix material are common, preferably from different sources in the
  • the p-type dopant and the matrix material are dissolved in a solvent and deposited by means of printing techniques, spin coating, knife coating, slot coating and the like.
  • the finished layer is through
  • PEDOT poly (3, 4-
  • matrix materials which are referred to as "small molecules” can be processed with particular preference by means of a solvent process.
  • spiro-TAD (2, 2 ', 7, 7' tetrakis (N, N-diphenylamino) -9,9'-spirobifluorene) and spiro-TTB (2,2 ', 7,7'-tetrakis) ( ⁇ , ⁇ '-di-p-methylphenylamino) -9, 9'-spirobifluorene and other materials, as listed in this application as matrix materials.
  • the matrix material of the organic electronic component comprises one or more of the following materials, for example, in one
  • Hole transporting layer can be used:
  • NPB N, '-Bis (naphthalen-1-yl) -N,' -bis (phenyl) -benzidine
  • ⁇ -NPB N, '-Bis (naphthalen-2-yl) -N,' -bis ( phenyl) benzidine
  • TPD N, '- bis (3-methylphenyl) -N,' - bis (phenyl) benzidine
  • spiro-TPD N, '- bis (3-methylphenyl) -N,' - bis (phenyl) benzidine
  • DMFL-NPB ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9,9-dimethyl-fluorene
  • DPFL-NPB ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9, 9-diphenyl-fluorene
  • Spiro-TAD (2, 2 ', 7, 7' tetrakis (N, N-diphenylamino) -9,9'-spirobifluorene)
  • PAPB N '-bis (phenanthrene-9-yl) -N,' -bis (phenyl) -benzidine
  • NHT51, EL-301, EL-22T are particularly well suited. But also comparable commercially available materials can be used. These materials have proven to be matrix materials in
  • the matrix material and the p-type dopant form a hole-transporting layer in the
  • hole-transporting layer may comprise or consist of the p-type dopant and the matrix material. During operation of the device, only a very small voltage drop is observed across the hole transporting layer, which contributes to an increase in the efficiency of the device.
  • Layer has a layer thickness between 1 nm and 1000 nm
  • nm preferably between 30 nm and 300 nm, for example 200 nm.
  • the doping level is in
  • volume percent of the p-type dopant based on the volume of the matrix material between 1% and 50%. This has proven to be useful, especially for a hole transporting
  • the degree of doping is between 5% and 30%, more preferably between 10% and 20%, for example 15%.
  • the degree of doping can be adapted to the charge transport required for the component. In the case of devices, especially organic light emitting diodes, balanced charge transport is important, that is, there must be a balance between electrons and holes. For generating light in one
  • light-emitting diode is, for example, an exciton formed by a hole and an electron, necessary for the emission of light, so that as many as possible
  • Electrons and holes should be present in the light-emitting layer to obtain an efficient device. Also, the lifetime of the device can be improved by a good charge balance, since excess
  • Charge carriers e.g., holes
  • Oxidation for degradation, for example, by oxidation, which may result in materials.
  • the device comprises a
  • the hole injecting layer may include the p-type impurity or the p-type impurity and the
  • matrix material As matrix materials, the matrix materials mentioned can be used for a hole-transporting and electron-blocking layer.
  • the degree of doping in volume percent of the p-type dopant based on the volume of the matrix material is between 70% and 100%.
  • the hole-injecting layer consists of the p-type dopant.
  • the organic electronic component is selected from a group that includes organic
  • Solar cells and organic photodetectors includes.
  • the organic transistor is a field-effect transistor or a
  • Bipolar transistors are bipolar transistors
  • the organic electronic device is an organic light emitting diode. In one embodiment, the organic comprises
  • the matrix material and the p-type dopant form an electron-blocking layer in the organic electronic device.
  • Electron-blocking layer may comprise or consist of the p-type dopant and the matrix material.
  • the matrix material is one
  • electron-blocking layer at least partially
  • Typical matrix materials of an electron-blocking layer are:
  • the organic electronic device comprises a cathode, an anode and a
  • hole-transporting layer comprising or consisting of the matrix material and the p-type dopant.
  • the hole transporting layer is disposed between the anode and the cathode.
  • the organic electronic device comprises a light-emitting layer.
  • the light-emitting layer is configured to generate light in an operating state of an organic light-emitting diode.
  • Suitable materials for the light-emitting layer are materials that emit radiation due to
  • fluorescence or phosphorescence for example, polyfluorene, polythiophene or polyphenylene or derivatives, compounds, mixtures or copolymers thereof.
  • phosphorescent materials are, for example, iridium and platinum complexes.
  • the organic light emitting diode may also have a plurality of light emitting
  • the organic electronic device comprises a cathode, an anode, and a hole injecting layer comprising the matrix material and the p-type dopant or comprises the p-type dopant or these materials
  • the hole injecting layer is disposed between the anode and the cathode.
  • the hole-injecting layer has a direct mechanical and / or electrical contact with the anode.
  • the hole-injecting layer is between the light-emitting layer and the anode
  • the organic electronic device comprises a cathode, an anode and a
  • Electron-blocking layer comprising the matrix material and the p-type dopant or from these materials
  • the electron-blocking layer has a direct mechanical and / or electrical contact with the light-emitting layer.
  • the device comprises an anode, a hole transporting layer, and a hole injecting one Layer.
  • the hole-injecting layer is disposed between the hole-transporting layer and the anode.
  • the hole transporting layer comprises or consists of the matrix material and the p-type dopant and / or the
  • hole-injecting layer comprises or consists of the p-type dopant or the matrix material and the p-type dopant.
  • the hole-injecting layer comprises or consists of the p-type dopant or the matrix material and the p-type dopant.
  • the device comprises an anode, a hole transporting layer, a hole injecting layer and an electron blocking layer.
  • hole injecting layer is between the
  • the hole transporting layer comprises or consists of the matrix material and the p-type dopant and / or the
  • Electron-blocking layer comprises or consists of the matrix material and the p-type dopant and / or the
  • hole-injecting layer comprises or consists of the p-type dopant or the matrix material and the p-type dopant.
  • the hole-injecting layer comprises or consists of the p-type dopant or the matrix material and the p-type dopant.
  • hole-injecting layer between the hole-injecting layer and the hole-transporting layer, and between the hole-transporting layer and the hole-injecting layer
  • a light-emitting layer is present, it is preferably in direct
  • the organic light-emitting diode may include layers of organic polymers, organic oligomers, organic monomers, organic small non-polymeric molecules ("small molecules") or combinations thereof.
  • the organic light-emitting diode may, for example, in addition to the layers mentioned electron-injecting layers, electron-transporting layers and / or
  • the organic light-emitting diode has a substrate on which the anode and the cathode are applied.
  • the substrate can be any suitable substrate on which the anode and the cathode are applied.
  • one or more materials in the form of a layer, a plate, a film or a laminate which are selected from glass, quartz, plastic, metal, silicon wafer.
  • the anode is disposed above the substrate and is preferably in direct alignment therewith
  • An encapsulation arrangement can be arranged above the anode and the cathode, preferably above the cathode, which protects the electrodes and the further layers from harmful external influences such as moisture, oxygen,
  • Hydrogen sulfide or other substances can protect.
  • the encapsulation arrangement is in direct
  • WO 2010/066245 AI in particular with regard to the structure, the layer composition and the materials of the substrate, the anode and the cathode and the
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a
  • Figure 2 shows a schematic side view of a
  • FIGS. 3A to 3F show schematic side views of FIG.
  • FIG. 4 shows the current-voltage characteristic of a
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated Elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an organic light-emitting diode 10.
  • Light emitting diode 10 comprises a substrate 1,
  • anode 2 formed of indium tin oxide, a transparent conductive oxide (TCO). Above the anode are a hole injecting layer 3, a hole transporting layer 4 and a
  • the light-emitting layer 5 is arranged.
  • hole transporting layer 4 consists of a
  • the p-type dopant is present at 15% by volume based on the volume of the matrix material.
  • the hole-transporting layer 4 has a layer thickness of 200 nm.
  • Above the light-emitting layer 5 is a hole-blocking
  • the light emitting layer 5 may include an electron and / or hole transporting material and one or more phosphorescent or fluorescent emitters.
  • Materials for the electron-transporting layer 7, the electron-injecting layer 8, and the hole-injecting layer 3 are known to those skilled in the art.
  • the electron-transporting layer 7 is formed from 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazole with an n-dopant NDN-1 or Ca, which
  • Electronically injecting layer 8 is formed from 2, 9-dimethyl-4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline (BCP) and the
  • an electron-blocking layer may be arranged (not shown here).
  • Materials for the electron-blocking layer are known to those skilled in the art.
  • bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4- (phenylphenolato) aluminum can be used.
  • the electron-blocking layer can also be composed of the matrix material HTM-014 and the p-type dopant 1,2-
  • Bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethane be formed.
  • the hole-injecting layer 3 may be formed of the matrix material HTM-014 and the p-type dopant 1,2-bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethane.
  • the p-type dopant is present in this layer at 85 percent by volume based on the volume of the matrix material.
  • Figure 2 is an embodiment of an organic compound
  • the solar cell 20 comprises or consists of an anode of indium tin oxide 22,
  • the hole-transporting layer 23 consists of a matrix material NPB (N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, '-bis ( phenyl) benzidine) and the p-type dopant P (CeF 5 ) 3 and has a layer thickness of 150 nm.
  • the p-type dopant is 15% by volume based on the volume of the
  • the absorption layer 24 In the absorption layer 24, light is absorbed from the environment. By absorbing the light, a molecule of the absorption layer 24 is in the excited state and it comes to a
  • Hole transporting layer 23 with the organic phosphine according to the invention as p-dopant has a positive effect on the charge extraction and thus on the efficiency of organic solar cells.
  • FIGS. 3A to 3F Exemplary embodiments of organic field-effect transistors 30 are shown in FIGS. 3A to 3F.
  • a gate electrode 32, a gate dielectric 33, a source and drain contact (34 and 35), and an organic semiconductor layer 36 are deposited.
  • hatched areas 37 show the hole-transporting layer and thus the locations where the matrix material of the organic semiconductor layer 36 is doped with the p-type dopant.
  • the matrix material is DPFL-NPB ( ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9, 9-diphenyl-fluorene) and the p-dopant P (C 6 F 5 ) 2 (C 6 H 5 ).
  • the current-voltage characteristic for the matrix material is DPFL-NPB ( ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9, 9-diphenyl-fluorene) and the p-dopant P (C 6 F 5 ) 2 (C 6 H 5 ).
  • the current-voltage characteristic for the matrix material is DPFL-NPB ( ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇
  • the undoped matrix material HTM014, Merck KGaA (reference I) and for the doped with the p-type dopant 1,2-bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethane doped HTM014 (reference II).
  • the voltage in volts is plotted on the x-axis and the current density in milliamps per cm 2 on the y-axis.
  • the measurements are based on the following components:
  • the component according to the invention consists of a glass substrate and arranged above it an anode made of ITO. Above the anode is the hole transporting layer
  • hole transporting layer is 85% by volume.
  • the hole transporting layer has a layer thickness of 200 nm.
  • Above the hole transporting layer is a
  • the reference component is constructed like the device according to the invention, with the
  • 1, 2-bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethane is commercially available from Sigma-Aldrich. Before the p-type impurity was used, it was purified as follows. There were 888 mg of the solid is weighed and dried in vacuo at a pressure of about 5 ⁇ 10 "6 mbar and at a temperature of 143 ° to 145 ° C sublimated. The weight of the solid obtained was 814 mg. The 814 mg of the solid obtained were again sublimed in vacuo at a pressure of about 5 ⁇ 10 "6 mbar and a temperature of 143 to 145 ° C. The product

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Abstract

Es wird ein organisches elektronisches Bauelement angegeben. Das Bauelement umfasst ein Matrixmaterial, das als p-Dotierstoff ein organisches Phosphan enthält. Das organische Phosphan ist mit zumindest einem Halogenatom substituiert.

Description

Beschreibung
Organisches elektronisches Bauelement, Verwendung eines p- Dotierstoffs für ein Matrixmaterial
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 119 778.2, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Es wird ein organisches elektronisches Bauelement und eine Verwendung eines p-Dotierstoffs für ein Matrixmaterial angegeben .
In organischen elektronischen Bauelementen, wie
beispielsweise organischen Transistoren, organischen
lichtemittierende Dioden, organischen lichtemittierenden elektrochemischen Zellen, organischen Solarzellen und
organischen Photodetektoren, werden sogenannte
ladungstransportierende Schichten benötigt, um einen stabilen Ladungstransport zu gewährleisten. Dabei kommen sowohl
Lochtransportschichten als auch Elektronentransportschichten zum Einsatz. Um die Effizienz der Bauelemente zu erhöhen, werden die in den ladungstransportierenden Schichten
eingesetzten organischen Matrixmaterialien häufig mit zusätzlichen Verbindungen dotiert, die den Ladungstransport verbessern. So werden Lochtransportschichten häufig mit Metallen oder Metallkomplexen als sogenannte p-Dotierstoffe versetzt. Insbesondere bei organischen lichtemittierenden Dioden hängt die Lumineszenz, die Effizienz und die
Lebensdauer sehr stark von der Exzitonendichte
(Elektronenlochpaardichte) in der lichtemittierenden Schicht ab, so dass ein effizienter Elektronen- und Lochtransport von den Elektroden in die lichtemittierende Schicht benötigt wird .
Die Verwendung von Metallkomplexen als p-Dotierstoffe werden in DE 10 2007 028 237, DE 10 2007 028 236, DE 10 2012 209 523, DE 10 2012 209 520, WO 2011/033023 AI und US 8,624,229 B2 beschrieben.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein effizientes organisches elektronisches Bauelement anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Verwendung eines effizienten p-Dotierstoffs für ein Matrixmaterial anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den
unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .
Es wird ein organisches elektronisches Bauelement angegeben. Das Bauelement umfasst ein Matrixmaterial und einen p- Dotierstoff . Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst oder bedeutet die Bezeichnung "p-Dotierstoff" insbesondere Materialien, die hinsichtlich des Matrixmaterials eine Lewis-Acidität
aufweisen und/oder in der Lage sind, Bindungen, insbesondere kovalente Bindungen, mit dem Matrixmaterial auszubilden, in denen diese Materialien (wenn auch nur formal) Lewis-azide wirken . In einer Ausführungsform ist der p-Dotierstoff ein organisches Phosphan. Bei einem organischen Phosphan handelt es sich um eine Verbindung mit einem zentralen Phosphoratom mit einem freien Elektronenpaar, an dem drei organische Reste gebunden sind. Phosphor zählt zu den Nichtmetallen, so dass Phosphane nicht unter die Begriffsdefinition der
üblicherweise verwendeten Metallkomplexe als p-Dotierstoffe fallen. Überraschenderweise zeigen organische Phosphane eine p-Dotierwirkung, so dass der Lochtransport eines
Matrixmaterials, das mit einem organischen Phosphan dotiert ist, im Betrieb eines organischen elektronischen Bauelements erheblich gesteigert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das organische Phosphan mit zumindest einem Halogenatom substituiert. Das Halogenatom ist ausgewählt aus der Gruppe enthaltend: F, Cl und Br. Bevorzugt ist das Halogenatom F oder Cl, besonders bevorzugt F.
Halogene, wie Fluor, besitzen aufgrund ihrer hohen
Elektronegativität eine starke elektronenziehende Wirkung. Dies ist von wichtiger Bedeutung für die Anpassung der elektronischen Eigenschaften des organischen Phosphans.
Insbesondere erlauben die elektronenziehenden Reste eine Verstärkung der Lewis-Acidität des organischen Phosphans und somit seiner Wirkung als p-Dotierstoff .
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich die
organischen Phosphane, insbesondere organische Phosphane, die mit F, Cl oder Br substituiert sind, als p-Dotierstoffe eignen, würde man aufgrund des freien Elektronenpaars am Phosphor doch eher davon ausgehen, dass die Phosphane
elektronenreiche Verbindungen sind. Dadurch scheinen
Phosphane als p-Dotierstoffe zunächst ungeeignet. Durch die Substitution der Reste mit elektronenziehenden Gruppen, wie beispielsweise Fluor, wird die Elektronendichte am Phosphor stark verringert, worin sich die Elektronenakzeptorwirkung begründet und das Phosphan als p-Dotierstoff wirkt.
Gemäß einer Ausführungsform wirkt der p-Dotierstoff
hinsichtlich des Matrixmaterials als Elektronenakzeptor.
Dadurch wird Elektronendichte durch das organische Phosphan von dem Matrixmaterial abgezogen und am Phosphoratom
beziehungsweise an dem Phosphan lokalisiert. In dem
Matrixmaterial entsteht eine positive Ladung oder eine positive Partialladung . Möglich ist auch, dass sich durch die räumliche Nähe des Phosphans und des Matrixmaterials ein Charge-Transfer-Komplex bildet. Durch die verringerte
Elektronendichte in dem Matrixmaterial und der somit erhöhten Anzahl an positiven Ladungsträgern (Löchern) wird dessen Fähigkeit im Betrieb des Bauelements, Löcher zu
transportieren, erheblich gesteigert. Gemäß einer Ausführungsform weist das Phosphan folgende
Formel I auf
Figure imgf000006_0001
Formel I
R1, R2 und X sind unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt, die CN-, Aryl-, Heteroaryl-,
Heteroalkylaryl- , Alkylaryl-, Alkyl-, Keto- Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl- , Ether-, Thioether-, Ester-, Amid-, Acryl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl- , Heterocycloalkenyl- und Alkinylreste umfasst. n ist 1, 2 oder 3.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem
Heterocycloalkylrest um ein Lactam, ein Lacton oder ein cyclisches Amin, die über ein C-Atom an das P-Atom gebunden sind .
Gemäß einer Ausführungsform sind die Reste R1, R2 und X über ein Kohlenstoffatom an das Phosphoratom gebunden. Es handelt sich dabei insbesondere um kovalente Bindungen.
In einer Ausführungsform ist zumindest einer der Reste R1, R2 oder X mit zumindest einem Halogenatom substituiert. Das Halogenatom ist ausgewählt aus der Gruppe enthaltend: F, Cl und Br. Bevorzugt ist das Halogenatom F oder Cl, besonders bevorzugt F.
Insbesondere durch die Verwendung fluorierter Reste kann die Dotierwirkung des organischen Phosphans erheblich gesteigert werden, was zu einer Verbesserung der Lochleitfähigkeit des Matrixmaterials führt. Je höher die Zahl der Fluoratome, umso stärker ist der Effekt ausgeprägt. Das organische Phosphan weist ein freies Elektronenpaar auf und somit eine sterisch nur wenig abgeschirmte Molekülseite. Damit ist es möglich, dass das Phosphan mit der wenig
abgeschirmten Molekülseite an das Matrixmaterial koordiniert, wodurch Elektronendichte von dem Matrixmaterial durch das Phosphan abgezogen wird. Dadurch wird der Lochtransport erheblich gesteigert. In Verbindung mit einem guten
Elektronentransport ist es dabei insbesondere bei organischen lichtemittierenden Dioden möglich, die Anzahl an sich bildenden Exzitonen, die für die Emission von Licht benötigt werden, in der lichtemittierenden Schicht zu steigern. So werden die Lumineszenz, die Effizienz und auch die
Lebensdauer von organischen elektronischen Bauelementen, insbesondere von organischen lichtemittierenden Dioden, deutlich gesteigert.
Durch die große Anzahl an Strukturvarianten des organischen Phosphans ist eine hohe Vielfalt gegeben. So kann je nach Anwendungsgebiet die Sublimationstemperatur, die Löslichkeit und die Dotierstärke eingestellt werden und an das
eingesetzte Matrixmaterial und die gewünschte
Aufbringungsart, also Flüssig- oder Gasphasenabscheidung, angepasst werden.
In einer Ausführungsform sind R1, R2 und X unabhängig
voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt, die Aryl- , Heteroaryl-, Alkyl-, Heteroalkyl- , Cycloalkyl-,
Heterocycloalkyl- , Alkenyl-, Cycloalkenyl- ,
Heterocycloalkenyl- und Alkinylreste umfasst.
Allgemeine Gruppendefinition: Innerhalb der Beschreibung und den Ansprüchen werden allgemeine Reste, wie zum Beispiel Alkylreste, Arylreste et cetera, beansprucht und beschrieben. Wenn nicht anders beschrieben, werden bevorzugt die folgenden Reste innerhalb der allgemein beschriebenen Reste im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet:
Alkylrest: lineare und verzweigte Cl-C20-Alkyreste . Die
Alkylreste können substituiert oder unsubstituiert sein.
Insbesondere können Alkylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Beispielsweise kann der Alkylrest mit einen Heteroarylrest subsituiert sein und dann ein Alkylheteroarylrest sein:
- (CH2) f '-Heteroarylrest mit fx = 1, 2, 3, 4 oder 5. Der
Heteroarylrest kann aus den unten definierten
Heteroarylresten ausgewählt sein.
Alkenylrest: C2-C10-Alkenylreste, die verzweigt oder linear sein können. Die Alkenylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Alkenylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Alkinylrest: C2-C10-Alkinylreste, die verzweigt oder linear sein können. Die Alkinylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Alkinylrest mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Cycloalkylrest : C3-C25-Cycloalkylreste . Die Cycloalkylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Cycloalkylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Arylrest: ausgewählt aus Phenyl- und Naphthylrest . Die
Arylreste können substituiert oder unsubstituiert sein.
Insbesondere können die Arylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Heteroarylrest: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend:
Pyridin-, Pyrimidin-, Pyrazin-, Pyridazin-, 1 , 3, 5-Triazin-, Chinonin-, Isochinonin-, Imidazol-, Pyrazol-, Benzimidazol- , Thiazol-, Oxazolidin-, Pyrrol-, Carbazol-, Indolyreste. Die
Heteroarylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Heteroarylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Heterocycloalkylreste: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend: Piperidin-, 1, 4-Piperazin-, Pyrrolidin-, Morpholin-,
Tetrahydrofuranreste . Die Heterocycloalkylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Heterocycloalkylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Etherrest: - [ (CH2) m-0- ] i (CH2) m*-CH3, wobei m = 1, 2, 3, 4 oder 5 und mx = 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 und 1 = 0, 1, 2, 3, 4 oder 5. Der Etherrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Thioetherrest : - (CH2) m--S- (CH2) m CH3, wobei mx x = 1, 2, 3, 4 oder 5 und mx x x = 0, 1, 2, 3, 4 oder 5. Der Thioetherrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein .
Esterrest: - (CH2) i'-C (0) -0- (CH2)m CH3, wobei m" " = 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 und 1' = 0, 1, 2, 3, 4 oder 5. Der Esterrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein .
Amidrest: - (CH2) λ , , -C (0) -N- (R ' ) 2, wobei R' = H, CH3, C2H5 und 1' ' = 0, 1, 2, 3, 4 oder 5; oder N-(R')2 für ein cyclisches Amin steht. Wenn N-(R')2 für ein cyclisches Amin steht, kann N-(R')2 = -N(CH2)f- mit fx x = 4, 5, 6 oder 7. Der Amidrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein .
Acrylrest: -CH=CH-C (0) -R ' ' , wobei R'' = CH3, C2H5. Der
Acrylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Ketorest: -(CH2 ) i C(0)-(CH2 ) i CH3, wobei 1" ' = 0, 1, 2,
3, 4 oder 5 und = 0, 1, 2, 3 oder 4. Der Ketorest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Alkylarylrest : - (CH2) f-Arylrest mit f = 1, 2, 3, 4 oder 5. Der Arylrest kann aus den oben definierten Arylresten
ausgewählt sein.
Heteroalkylarylrest : - (CH2) g-0- (CH2) g--Arylrest mit g = 1, 2,
3, 4 oder 5 und g' = 0, 1, 2 oder 3; oder -(CH2)g—S-(CH2)g
Arylrest mit g' ' = 1, 2, 3, 4 oder 5 und g' = 0 , 1, 2 oder 3 oder - (CH2) h-N- ( (CH2) h--Arylrest ) 2 mit h = 1, 2, 3, 4 oder 5 und h' = 0, 1, 2 oder 3. Der Arylrest kann aus den oben definierten Arylresten ausgewählt sein. Der
Heteroalkylarylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Cycloalkenylrest : C3-C10-Cycloalkenylreste . Die
Cycloalkenylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Cycloalkenylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Heteroycloalkenylrest : nicht aromatischer, heterocyclischer oder heteroatomsubstituierter carbocylischer Alkenylrest.
Soweit nicht anders erwähnt, sind die folgenden Gruppen mehr bevorzugte Gruppen innerhalb der allgemeinen
Gruppendefinition:
Alkylrest: lineare und verzweigte Cl-C5-Alkyreste . Die
Alkylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Alkylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Beispielsweise kann der Alkylrest mit einen Heteroarylrest subsituiert sein und dann ein Alkylheteroarylrest sein:
Heteroalkylarylrest : - (CH2) f '-Heteroarylrest mit fx = 1, 2, 3, 4 oder 5. Der Heteroarylrest kann aus den oben definierten bevorzugten Heteroarylresten ausgewählt sein. Alkenylrest: Allyl-, Vinyl- und Butenylreste. Die Allyl- Vinyl- und Butenylreste können substituiert oder
unsubstituiert sein. Insbesondere können die Allyl-, Vinyl- und Butenylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Alkinylrest: Ethinyl-, Propinyl-, Butinylreste . Die Ethinyl-, Propinyl-, Butinylreste können substituiert oder
unsubstituiert sein. Insbesondere können die Alkinylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Beispielsweise ist der Alkinylrest
-C^C-CeFs .
Cycloalkylrest : C3-C6-Cycloalkylreste . Die Cycloalkylreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Cycloalkylreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Arylrest: Phenylrest. Der Phenylrest kann substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere kann der Phenylrest mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Heteroarylrest: ausgewählt aus der Gruppe enthaltend:
Pyridin- und Pyrimidinreste . Pyridin- und Pyrimidinreste elektronenziehende Reste, weshalb eine sehr gute p- Dotierwirkung beobachtet wird. Die Pyridin- und
Pyrimidinreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Pyridin- und Pyrimidinreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Heterocycloalkylreste : ausgewählt aus der Gruppe enthaltend: Piperidin- und Pyrrolidinrest . Die Piperidin- und
Pyrrolidinreste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Piperidin- und Pyrrolidinreste mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Etherrest: - (CH2) m-0- (CH2) m- -CH3, wobei m = 1, 2 oder 3, und m' = 0, 1, 2 oder 3. Der Etherrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Thioetherrest : - (CH2) m"-S- (CH2) m CH3, wobei m' ' = 1, 2 oder 3 und m' ' ' = 0, 1, 2 oder 3. Der Thioetherrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Esterrest: -C (0) -0- (CH2) m CH3, wobei m' ' ' ' = 0, 1, 2 oder 3.
Der Esterrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder
mehrfach substituiert sein. Amidrest: -C (0) -N- (R ' ) 2, wobei R' = H, CH3. Der Amidrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein .
Acrylrest: -CH=CH-C (0) -R ' ' , wobei R'' = CH3. Der Acrylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein . Ketorest: -(CH2)i C(0)-(CH2)i CH3, wobei 1" ' = 0 und
= 0, 1 oder 2. Der Ketorest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Alkylarylrest : - (CH2) f-Arylrest mit f = 1, 2 oder 3. Der
Arylrest kann aus den oben definierten bevorzugten Arylresten ausgewählt sein. Der Alkylarylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Beispielsweise handelt es sich um -CH2-C6F5.
Heteroalkylarylrest: - (CH2) g-0- (CH2) g--Arylrest mit g = 1, 2 oder 3 und g' = 0 oder 1, oder -(CH2)g—S-(CH2)g Arylrest mit g' ' = 1, 2 oder 3 und g' ' ' = 0 oder 1 oder -(CH2)h _N- ( (CH2) h-_Arylrest) 2 mit h = 1, 2 oder 3 und h' = 0 oder 1. Der Arylrest kann aus den oben definierten bevorzugten Arylresten ausgewählt sein. Der Heteroalkylarylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Cycloalkenylrest : C5-C8-Cycloalkenylreste . Der
Cycloalkenylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein. Beispielsweise handelt es sich um Cyclooctadien .
Heteroycloalkenylrest : cyclisches nicht aromatisches Amin mit einer Doppelbindung. Der Cycloalkenylrest kann mit F, Cl und/oder Br einfach oder mehrfach substituiert sein.
Soweit nicht anders erwähnt, sind die folgenden Gruppen besonders bevorzugte Gruppen innerhalb der allgemeinen
Gruppendefinition:
Alkylrest: Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butylreste. Diese Reste können substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere können die Reste mit F einfach oder mehrfach substituiert sein .
Alkenylrest: Allyl- und Vinylreste. Die Reste können
substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere sind sie mit F einfach oder mehrfach substituiert.
Alkinylrest: Ethinylrest. Der Ethinylrest kann substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere ist der Ethinylrest mit F einfach oder mehrfach substituiert.
Cycloalkylrest : Cyclohexylrest. Der Cyclohexylrest kann substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere ist der Cyclohexylrest mit F einfach oder mehrfach substituiert.
Arylrest: Phenylrest. Der Phenylrest kann substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere ist der Phenylrest mit F einfach oder mehrfach substituiert. Heteroarylrest : ausgewählt aus der Gruppe enthaltend:
Pyridinrest. Der Pyridinrest kann substituiert oder
unsubstituiert sein. Insbesondere ist der Pyridinrest mit F einfach oder mehrfach substituiert. Heterocycloalkylreste : Piperidinrest. Der Piperidinrest kann substituiert oder unsubstituiert sein. Insbesondere ist der Piperidinrest mit F einfach oder mehrfach substituiert.
Etherrest: - (CH2) m-0- (CH2) m- -CH3, wobei m = 1 oder 2, und m' = 0 oder 1. Der Etherrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert. Thioetherrest : - (CH2) m"-S- (CH2) m CH3, wobei m' ' = 1 oder 2 und m' ' ' = 0 oder 1. Der Thioetherrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert. Esterrest: -C (0) -0- (CH2) m CH3, wobei m' ' ' ' = 0 oder 1. Der
Esterrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert .
Amidrest: -C (0) -N- (R ' ) 2, wobei R' = CH3. Der Amidrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert.
Acrylrest: -CH=CH-C (0) -R ' ' , wobei R'' = CH3. Der Acrylrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert. Ketorest: -(CH2)i C(0)-(CH2)i CH3, wobei 1" ' = 0 und
1' ' ' ' = 0 oder 1. Der Ketorest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert.
Alkylarylrest : - (CH2) f-Arylrest mit f = 1 oder 2. Der
Arylrest kann aus den oben definierten besonders bevorzugten Arylresten ausgewählt sein. Beispielsweise handelt es sich um -CH2-CeF5.
Heteroalkylarylrest : - (CH2) g-0- (CH2) g--Arylrest mit g = 1 oder 2 und g' = 0, oder -(CH2)g—S-(CH2)g Arylrest mit g' ' = 1 oder 2 und g' ' ' = 0 oder - (CH2) h-N- ( (CH2) h--Arylrest) 2 mit h = 1 oder 2 und h' = 0 1. Der Arylrest kann aus den oben
definierten besonders bevorzugten Arylresten ausgewählt sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Heteroalkylarylrest um: -CH2OC6F5. Cycloalkenylrest : C6-C8-Cycloalkenylreste . Der
Cycloalkenylrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert .
Heteroycloalkenylrest : cyclisches nicht aromatisches Amin mit einer Doppelbindung. Der Cycloalkenylrest ist insbesondere mit F einfach oder mehrfach substituiert.
In einer Ausführungsform sind R1, R2 unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt, die Aryl-,
Heteroaryl-, Alkyl-, Heteroalkyl- , Cycloalkyl- und
Heterocycloalkylreste umfasst. Bevorzugt sind R1, R2
unabhängig voneinander ein Arylrest.
Beispielsweise können die Reste R1, R2 unabhängig voneinander folgende Formel aufweisen:
Figure imgf000017_0001
Wobei A unabhängig voneinander für H, D, F, Cl und/oder Br, bevorzugt für H und/oder F stehen. steht für die Bindung zum Phosphoratom des Phosphans. Beispielsweise ergibt sich daraus einer der folgenden Reste für R1, R2 :
Figure imgf000017_0002
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest einer der Reste R oder R2 mit zumindest einem Halogenatom, bevorzugt mit zumindest einem Chlor- oder Fluoratom, besonders bevorzugt mit einem Fluoratom, substituiert.
In einer Ausführungsform ist X aus einer Gruppe von Resten ausgewählt, die Aryl-, Heteroaryl-, Alkyl-, Heteroalkyl- , Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl- , Alkenyl- und Alkinylreste umfasst .
In einer Ausführungsform ist n = 1. In dieser Ausführungsform ist X bevorzugt ein Arylrest. Beispielsweise kann X folgende Formel aufweisen:
Figure imgf000018_0001
Wobei A unabhängig voneinander für H, D, F, Cl und/oder Br, bevorzugt für H und/oder F stehen. steht für die Bindung zum Phosphoratom des Phosphans. Beispielsweise ergibt sich daraus einer der folgenden Reste:
Figure imgf000018_0002
In einer Ausführungsform ist n 1 und das Phosphan weist folgende Formel I i auf
Figure imgf000018_0003
Formel I 1 Beispielsweise kann das Phosphan mit n = 1 eine der folgenden
Figure imgf000019_0001
In einer Ausführungsform ist n = 2. In dieser Ausführungsform ist X bevorzugt aus einer Gruppe von Resten ausgewählt, die Aryl-, Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste umfasst.
Beispielsweise kann X eine der folgenden Formeln aufweisen
Figure imgf000019_0002
Wobei T unabhängig voneinander für H, D, F, Cl und/oder Br, bevorzugt für H und/oder F stehen. A stehen unabhängig voneinander für H, D, CN, F, Cl und/oder Br, bevorzugt für H, CN und/oder F. ηλ steht für 1, 2, 3, 4, oder 5. steht für die Bindung zu einem der beiden Phosphoratome des Phosphans. Beispielsweise ergibt sich daraus einer der folgenden Reste für X:
Figure imgf000020_0001
In einer Ausführungsform ist n = 2 und das Phosphan weist eine der folgenden Formeln auf:
Figure imgf000020_0002
Formel I2i Formel I2 j Formel Beispielsweise kann das Phosphan mit n = 2 eine der folgenden Strukturen aufweisen:
Figure imgf000021_0001
In einer Ausführungsform ist n = 3 . In dieser Ausführungsform ist X bevorzugt ein Alkylrest. Beispielsweise ist X = CH.
In einer Ausführungsform ist n = 3 und das Phosphan weist folgende Formel I3 auf
Figure imgf000022_0001
Formel I 3
Beispielsweise kann das Phosphan mit n = 3 eine der folgenden Strukturen aufweisen:
Figure imgf000022_0002
Figure imgf000022_0003
Die beschriebenen Phosphane sind leicht herstellbar und erfordern keine aufwendigen Herstellungsverfahren und sind teilweise kommerziell erhältlich, so dass nur eine
Aufreinigung erforderlich sein kann. Kommerziell erhältlich sind beispielsweise P(C6F5)3, P (C6F5) 2 (C6H5) , P (C6H5) 2 (C6F5) und (C6F5) 2PCH2CH2P (C6F5) 2. Die Phosphane sind zudem einfach aus verschiedenen Quellen mit dem Matrixmaterial durch
Koverdampfung abzuscheiden, so dass sich dotierte Schichten des Matrixmaterials mit dem Phosphan mit definierter Zusammensetzung bilden, wobei die Leitfähigkeit über die Konzentration des p-Dotierstoffes den jeweiligen
Erfordernissen angepasst werden kann. Beispielsweise sind die organischen Phosphane über Grignard- Reaktionen erhältlich.
Für n = 1 und R1 = R2 = X = CeF5 ergibt sich das Phosphan P(C6F5)3, dieses lässt sich über eine Grignard-Reaktion wie folgt synthetisieren (Lit: Wall et al . J. Am. Chem. Soc.
1960, 82, 4846) :
Figure imgf000023_0001
Als Ausgangsmaterial dienen die kommerziell erhältlichen Verbindungen Pentafluorphenylmagnesiumbromid und
Phosphortrichlorid . Diese Syntheseroute lässt sich auch auf teilfluorierte oder mit anderen Halogenen substituierte aromatische Grignardreagenzien anwenden. In ähnlicher Weise lässt sich für n = 2 und R1 = R2 = CeF5 und für X = -CH2CH2- das entsprechende Phosphan herstellen (Lit. US4766226 AI :
Figure imgf000023_0002
Im ersten Schritt wird Brompentafluorbenzol mit n- Buthyllithium durch Halogen-Metall-Austausch lithiiert und anschließend mit dem entsprechenden Chlorodiphosphan
umgesetzt. Diese Syntheseroute lässt sich auch auf teilfluorierte oder mit anderen Halogenen substituierte aromatische Grignardreagenzien anwenden.
In einer Ausführungsform kann das Matrixmaterial mit dem Phosphan wie folgt wechselwirken:
Figure imgf000024_0001
Gezeigt ist dabei beispielhaft die Locherzeugung unter
Verwendung von NPB (N, N ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, N ' - bis (phenyl ) -benzidin) als Matrixmaterial. Vereinfachend ist nur ein Phosphan mit n = 1 gezeigt, die Erzeugung des Lochs beziehungsweise der positiven Ladung am Matrixmaterial erfolgt mit Phosphanen mit n = 2 oder 3 analog. Das Phosphan koordiniert an den Stickstoff des Matrixmaterials und kann dadurch zumindest partiell Elektronen von dem Matrixmaterial aufnehmen. Dadurch entsteht an dem Stickstoff des
Matrixmaterials eine positive Partialladung, wenn zwischen dem Stickstoff und dem Phosphor eine kovalente Bindung ausgebildet wird. Koordiniert der Stickstoff an den Phosphor entsteht zumindest eine positive Partialladung am Stickstoff. Die Elektronendichte wird dabei stärker am Phosphan
lokalisiert, da dieses aufgrund des zumindest einen Halogen¬ substituierten, beispielsweise Fluor-substituierten, Rests R1, R2 und/oder X gegenüber dem Matrixmaterial als
Elektronenakzeptor wirkt. Dies bewirkt eine geringere
Elektronendichte an dem Matrixmaterial und führt dadurch zu einer verbesserten Lochleitfähigkeit. Löcher können via "Hopping" von einem zum nächsten Molekül des Matrixmaterials gelangen. Die Bildung von
Leitfähigkeitspfaden, zum Beispiel durch chemische Bindungen zwischen mehreren Molekülen des Matrixmaterials, kann für den Lochtransport hilfreich sein, ist aber aufgrund des
vorliegenden "Hopping"-Mechanismus für einen effektiven
Lochtransport nicht erforderlich.
In einer Ausführungsform kann die Dotierwirkung basierend auf den HOMO- und LUMO-Lagen des Matrixmaterials und des p- Dotierstoffs erklärt werden. Hierbei sollte das höchste unbesetzte Molekülorbital (LUMO) des Phosphans energetisch (gegen Vakuum Level) möglichst tief liegen, also möglichst stabil sein, zumindest aber in der Nähe des höchsten
besetzten Molekülorbitals (HOMO) des Matrixmaterials. Ein
Transfer von Elektronen des HOMO des Matrixmaterials in das LUMO des Phosphans kann dabei vollständig oder teilweise erfolgen, insbesondere dann, wenn das LUMO des Phosphans energetisch etwas tiefer liegt als das HOMO des
Matrixmaterials. Liegt das LUMO des Phosphans energetisch etwas höher als das HOMO des Matrixmaterials, können
Elektronen durch die Bildung von Charge-Transfer-Komplexen in sich neu bildende Molekülorbitale transferiert werden und so von dem Matrixmaterial abgezogen werden. Insbesondere kann dieser Dotiermechanismus beispielsweise vorliegen, wenn es sich bei dem Matrixmaterial nicht um ein Amin handelt
beziehungsweise ein Matrixmaterial ohne Heteroatom oder ohne freies Elektronenpaar. Es ist aber auch möglich, dass die Dotierwirkung über die HOMO- und LUMO-Lagen sowie über den "Hopping" Mechanismus erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Phosphan um ein Triarylphosphan und bei dem Matrixmaterial um ein Triarylamin. Durch die damit vorliegende strukturelle
Ähnlichkeit des p-Dotierstoffs und des Matrixmaterials wird eine besonders effiziente Dotierwirkung ermöglicht. Sowohl der p-Dotierstoff als auch das Matrixmaterial weisen ein freies Elektronenpaar auf und somit eine sterisch nur wenig abgeschirmte Molekülseite. Damit ist es möglich, dass das Phosphan mit der wenig abgeschirmten Molekülseite an die wenig abgeschirmte Seite des Stickstoffs des Matrixmaterials koordiniert, wodurch Elektronendichte von dem Matrixmaterial durch das Phosphan abgezogen wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Matrixmaterial und der p-Dotierstoff sowohl in der Gasphase als auch der
Flüssigphase verarbeitet werden. Bei der Gasphasenabscheidung werden sowohl der p-Dotierstoff als auch das Matrixmaterial gemeinsam, bevorzugt aus unterschiedlichen Quellen im
Hochvakuum, verdampft und als Schicht abgeschieden. Bei der Verarbeitung aus der Flüssigphase werden der p-Dotierstoff und das Matrixmaterial in einem Lösungsmittel gelöst und mittels Drucktechniken, Spincoating, Rakeln, Slotcoating et cetera abgeschieden. Die fertige Schicht wird durch
Verdampfen des Lösungsmittels erhalten. Dabei lassen sich durch die unterschiedlichen Massenverhältnisse von p- Dotierstoff zum Matrixmaterial beliebige
Dotierungsverhältnisse einstellen.
Besonders bevorzugt lassen sich mittels eines
Lösemittelprozesses folgende Matrixmaterialien verarbeiten:
Figure imgf000027_0001
PEDOT= Poly (3, 4-
PVK=
ethylendioxythiophen)
Poly(9-vinylcarbazol)
Figure imgf000027_0002
PTPD=
PANI=
Poly (N, λ -bis (4-butylphenyl) -
Polyanilin
N,Nx-bis (phenyl ) benzidin
Figure imgf000027_0003
Poly (3-hexylthiophen)
Des Weiteren können sich mittels eines Lösemittelprozesses besonders bevorzugt Matrixmaterialien verarbeiten lassen, welche als "small molecules" bezeichnet werden. Diese
Substanzklasse ist dem Fachmann bekannt und darunter fallen zum Beispiel Spiro-TAD (2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis- (N, N- diphenylamino) -9, 9 ' -spirobifluoren) und Spiro-TTB (2,2 ',7,7'- Tetrakis- (Ν,Ν' -di-p-methylphenylamino) -9, 9'-spirobifluoren und weitere Materialien, wie sie in dieser Anmeldung als Matrixmaterialien aufgeführt sind.
In einer Ausführungsform umfasst das Matrixmaterial des organischen elektronischen Bauelements eines oder mehrere der folgenden Materialien, die beispielsweise in einer
lochtransportierenden Schicht Verwendung finden können:
NPB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , ß-NPB (N, ' -Bis (naphthalen-2-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , TPD (N, ' -Bis (3-methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , Spiro-TPD (N, ' -Bis (3-methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) - benzidin) ,
Spiro-NPB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -spiro) , DMFL-TPD (Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethyl-fluoren) ,
α-NPD (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2,2- dimethylbenzidin) ,
N, ' -Bis (3-methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9-spirofluoren, N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9-spirofluoren, Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2, 7-diamino-9, 9- spirofluoren,
Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2, 7-diamino-9, 9- spirofluoren,
DMFL-NPB (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethyl-fluoren) ,
DPFL-TPD (Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- diphenyl-fluoren) ,
DPFL-NPB (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- diphenyl-fluoren) , Spiro-TAD (2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis (N, N-diphenylamino) - 9,9 '- spirobifluoren) ,
9, 9-Bis [4- (N, -bis-biphenyl-4-yl-amino) phenyl ] -9H-fluoren, NPAPF 9, 9-Bis [4- (N, -bis-naphthalen-2-yl-amino) phenyl ] -9H- fluoren,
NPBAPF 9, 9-bis [4- (N-naphthalen-l-yl-N-phenylamino) -phenyl] - 9H-fluorene,
9, 9-Bis [4- (Ν,Ν' -bis-naphthalen-2-yl-N, ' -bis-phenyl-amino) - phenyl] -9H-fluoren,
PAPB N, ' -bis (phenanthren-9-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin,
2, 7-Bis [N,N-bis (9, 9-spiro-bifluorene-2-yl) -amino] -9, 9-spiro- bifluoren,
2,2' -Bis [N,N-bis (biphenyl-4-yl ) amino] 9, 9-spiro-bifluoren, 2 , 2 ' -Bis (N, -di-phenyl-amino) 9, 9-spiro-bifluoren,
Di- [4- (N, -ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexan,
2, 2 ' , 7, 7 ' -tetra (N, N-di-tolyl) amino-spiro-bifluoren,
N, , ' , ' -tetra-naphthalen-2-yl-benzidin,
Spiro-2NPB 2, 2 ' , 7, 7 ' -tetrakis [N-naphthalenyl (phenyl) -amino] - 9, 9-spirobifluoren,
Spiro-TTB (2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis- (N, N ' -di-p-methylphenylamino) - 9,9' -spirobifluoren) ,
TiOPC Titanoxid-phthalocyanin,
CuPC Kupfer-phthalocyanin,
F4-TCNQ 2,3,5, 6-Tetrafluoro-7 , 7,8, 8-tetracyano-quinodimethan, 4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (Ν-3-methylphenyl-N-phenyl-amino ) triphenylamin, 4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino) triphenylamin, 4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) triphenylamin, 4,4',4''-Tris(N, N-diphenyl-amino) triphenylamin,
PPDN Pyrazino [2, 3-f ] [ 1 , 10 ] phenanthroline-2 , 3-dicarbonitril , MeO-TPD N, N, N ', N ' -Tetrakis (4-methoxyphenyl) benzidin,
Spiro-MeOTAD N2, N2, N2' , N2' , N7, N7, N7' , N7'-octakis (4- methoxyphenyl ) -9, 9 ' -spirobi [ 9H-fluorene] -2, 2 ' , 7, 7 ' -tetramine . Die möglichen Matrixmaterialien sind aber nicht auf die genannten Materialien beschränkt. Auch andere Materialien, wie etwa die kommerziell erhältlichen Matrixmaterialien der Firmen Merck, Novaled und Hodogaya mit den Produkt- bezeichnungen HTM014, HTM081, HTM163, HTM222, NHT5, NHT49,
NHT51, EL-301, EL-22T, sind besonders gut geeignet. Aber auch vergleichbare kommerziell erhältliche Materialien können zum Einsatz kommen. Diese Materialien haben sich als Matrixmaterialien in
organischen elektronischen Bauteilen bewährt.
In einer Ausführungsform bilden das Matrixmaterial und der p- Dotierstoff eine lochtransportierende Schicht in dem
organischen elektronischen Bauelement. Die
lochtransportierende Schicht kann den p-Dotierstoff und das Matrixmaterial umfassen oder daraus bestehen. Im Betrieb des Bauelements ist nur ein sehr geringer Spannungsabfall über der lochtransportierenden Schicht zu beobachten, was zu einer Erhöhung der Effizienz des Bauelements beiträgt.
In einer Ausführungsform weist die lochtransportierende
Schicht eine Schichtdicke zwischen 1 nm und 1000 nm,
bevorzugt zwischen 30 nm und 300 nm, beispielsweise 200 nm, auf.
In einer Ausführungsform beträgt der Dotierungsgrad in
Volumenprozent des p-Dotierstoffs bezogen auf das Volumen des Matrixmaterials zwischen 1 % und 50 %. Dies hat sich als zweckmäßig, insbesondere für eine lochtransportierende
Schicht, herausgestellt. Bevorzugt beträgt der Dotierungsgrad zwischen 5 % und 30 %, noch weiter bevorzugt zwischen 10 % und 20 %, beispielsweise 15 %. Der Dotierungsgrad kann an den für das Bauelement benötigten Ladungstransport angepasst werden. Bei den Bauelementen, insbesondere bei organischen lichtemittierenden Dioden, ist ein ausbalancierter Ladungstransport wichtig, das heißt es muss ein Gleichgewicht zwischen Elektronen und Löchern vorliegen. Zur Erzeugung von Licht in einer
lichtemittierenden Schicht einer organischen
lichtemittierenden Diode ist beispielsweise ein Exziton, gebildet aus einem Loch und einem Elektron, für die Emission von Licht notwendig, so dass möglichst gleich viele
Elektronen und Löcher in der lichtemittierenden Schicht vorhanden sein sollten, um ein effizientes Bauelement zu erhalten. Auch die Lebenszeit des Bauelements kann durch eine gute Ladungsbalance verbessert werden, da überschüssige
Ladungsträger (z.B. Löcher) zur Degradation, beispielsweise durch Oxidation, der Materialien führen kann.
In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine
lochinjizierende Schicht. Die lochinjizierende Schicht kann den p-Dotierstoff oder den p-Dotierstoff und das
Matrixmaterial umfassen. Als Matrixmaterialien können die genannten Matrixmaterialien für eine lochtransportierende und elektronenblockierende Schicht verwendet werden.
In einer Ausführungsform beträgt in der lochinjizierenden Schicht der Dotierungsgrad in Volumenprozent des p- Dotierstoffs bezogen auf das Volumen des Matrixmaterials zwischen 70 % und 100 %.
In einer Ausführungsform besteht die lochinjizierende Schicht aus dem p-Dotierstoff . Gemäß einer Ausführungsform ist das organische elektronische Bauelement aus einer Gruppe ausgewählt, die organische
Transistoren, organische lichtemittierende Dioden, organische lichtemittierende elektrochemische Zellen, organische
Solarzellen und organische Photodetektoren umfasst.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem organischen Transistor um einen Feld-Effekt-Transistor oder einen
bipolaren Transistor. Bipolare Transistoren sind
beispielsweise in DE 10 2010 041 331 AI näher beschrieben.
In einer Ausführungsform ist das organische elektronische Bauelement eine organische lichtemittierende Diode. In einer Ausführungsform umfasst die organische
lichtemittierende Diode eine lichtemittierende Schicht.
In einer Ausführungsform bilden das Matrixmaterial und der p- Dotierstoff eine elektronenblockierende Schicht in dem organischen elektronischen Bauelement. Die
elektronenblockierende Schicht kann den p-Dotierstoff und das Matrixmaterial umfassen oder daraus bestehen.
In einer Ausführungsform ist das Matrixmaterial einer
elektronenblockierenden Schicht zumindest teilweise
elektronenleitend .
Typische Matrixmaterialien einer elektronenblockierenden Schicht sind hierbei:
2, 2', 2' '-(1,3,5-Benzinetriyl)tris (1-phenyl-l-H-benzimidazol) , 2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol, 2, 9-Dimethyl-4 , 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4- (Naphthalen-l-yl) -3, 5-diphenyl-4H-l , 2, 4-triazol,
1, 3-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridin-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzene,
4, 7-Diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l , 2, 4-triazol, Bis (2-methyl-8-quinolinolat ) -4- (phenylphenolato) aluminium, 6,6'-Bis[5- (biphenyl-4-yl) -1,3, 4-oxadiazo-2-yl ] - 2,2' bipyridyl ,
2-phenyl-9, 10-di (naphthalen-2-yl) -anthracen,
2, 7-Bis [2 - (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] -9,9- dimethylfluoren,
1, 3-Bis [2- (4-tert-butylphenyl) -1,3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzene, 2- (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
2, 9-Bis (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin, Tris (2, 4, 6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl ) phenyl) boran,
1 -Methyl-2- (4- (naphthalen-2-yl) phenyl) -lH-imidazo [4,5- f] [ 1 , 10 ] phenanthrolin . Diese Materialien können auch in der lochtransportierenden Schicht als Matrixmaterialien mit dem p-Dotierstoff eingesetzt werden. Eine Blockierung und Begrenzung des Elektronenflusses ist beispielsweise für hoch effiziente organische
lichtemittierende Dioden von hoher Bedeutung.
In einer Ausführungsform umfasst das organische elektronische Bauelement eine Kathode, eine Anode und eine
lochtransportierende Schicht, die das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff umfasst oder daraus besteht.
In einer Ausführungsform ist die lochtransportierende Schicht zwischen der Anode und der Kathode angeordnet.
Dass eine Schicht "zwischen zwei anderen Schichten angeordnet ist", kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht unmittelbar in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zu einem der zwei anderen Schichten und in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt oder elektrischem oder in mittelbarem Kontakt zu anderen Schichten angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem Kontakt dann weitere Schichten zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten angeordnet sein .
In einer Ausführungsform umfasst das organische elektronische Bauelement eine lichtemittierende Schicht. Die
lichtemittierende Schicht ist dazu eingerichtet, in einem Betriebszustand einer organischen lichtemittierenden Diode Licht zu erzeugen.
Als Materialien für die lichtemittierende Schicht eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von
Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Als
phosphoreszierende Materialien eignen sich beispielsweise Iridium- und Platinkomplexe. Die organische lichtemittierende Diode kann auch eine Mehrzahl von lichtemittierenden
Schichten aufweisen.
Die lochtransportierende Schicht ist in einer Ausführungsform zwischen der lichtemittierenden Schicht und der Anode
angeordnet .
In einer Ausführungsform umfasst das organische elektronische Bauelement eine Kathode, eine Anode und eine lochinj izierende Schicht, die das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff oder den p-Dotierstoff umfasst oder aus diesen Materialien
besteht .
In einer Ausführungsform ist die lochinjizierende Schicht zwischen der Anode und der Kathode angeordnet.
In einer Ausführungsform weist die lochinjizierende Schicht einen direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt zur Anode auf.
In einer Ausführungsform ist die lochinjizierende Schicht zwischen der lichtemittierenden Schicht und der Anode
angeordnet .
In einer Ausführungsform umfasst das organische elektronische Bauelement eine Kathode, eine Anode und eine
elektronenblockierende Schicht, die das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff umfasst oder aus diesen Materialien
besteht .
In einer Ausführungsform ist die elektronenblockierende
Schicht zwischen der Anode und der Kathode angeordnet.
In einer Ausführungsform ist die elektronenblockierende
Schicht zwischen der lichtemittierenden Schicht und der
Kathode angeordnet.
In einer Ausführungsform weist die elektronenblockierende Schicht einen direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt zur lichtemittierenden Schicht auf.
In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine Anode, eine lochtransportierende Schicht und eine lochinjizierende Schicht. Die lochinjizierende Schicht ist zwischen der lochtransportierenden Schicht und der Anode angeordnet. Die lochtransportierende Schicht umfasst das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff oder besteht daraus und/oder die
lochinjizierende Schicht umfasst den p-Dotierstoff oder das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff oder besteht daraus. Insbesondere besteht ein direkter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt zwischen der Anode und der
lochinjizierenden Schicht und zwischen der lochinjizierenden Schicht und der lochtransportierenden Schicht.
In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine Anode, eine lochtransportierende Schicht, eine lochinjizierende Schicht und eine elektronenblockierende Schicht. Die
lochinjizierende Schicht ist zwischen der
lochtransportierenden Schicht und der Anode angeordnet. Die lochtransportierende Schicht umfasst das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff oder besteht daraus und/oder die
elektronenblockierende Schicht umfasst das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff oder besteht daraus und/oder die
lochinjizierende Schicht umfasst den p-Dotierstoff oder das Matrixmaterial und den p-Dotierstoff oder besteht daraus. Insbesondere besteht ein direkter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt zwischen der Anode und der
lochinjizierenden Schicht, zwischen der lochinjizierenden Schicht und der lochtransportierenden Schicht und zwischen der lochtransportierenden Schicht und der
elektronenblockierenden Schicht. Ist eine lichtemittierende Schicht vorhanden, steht diese bevorzugt in direktem
mechanischem und/oder elektrischem Kontakt mit der
elektronenblockierenden Schicht. Die organische lichtemittierende Diode kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen ("small molecules") oder Kombinationen daraus aufweisen. Die organische lichtemittierende Diode kann beispielsweise neben den genannten Schichten elektroneninjizierende Schichten, elektronentransportierende Schichten und/oder
lochblockierende Schichten aufweisen. Materialien für diese Schichten sind dem Fachmann bekannt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die organische lichtemittierende Diode ein Substrat auf, auf dem die Anode und die Kathode aufgebracht sind. Das Substrat kann
beispielsweise eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer .
In einer Ausführungsform ist die Anode über dem Substrat angeordnet und steht bevorzugt mit diesem in direktem
mechanischem Kontakt.
Über der Anode und der Kathode, bevorzugt über der Kathode, kann eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein, die die Elektroden und die weiteren Schichten vor schädlichen äußeren Einflüssen wie etwa Feuchtigkeit, Sauerstoff,
Schwefelwasserstoff oder anderen Stoffen schützen kann.
Bevorzugt steht die Verkapselungsanordung in direktem
mechanischem Kontakt mit der Kathode.
Im Hinblick auf den prinzipiellen Aufbau einer organischen lichtemittierenden Diode, dabei beispielsweise im Hinblick auf den Aufbau, die SchichtZusammensetzung und die Materialien des Substrats, der Anode und der Kathode und der Verkapselungsanordnung, wird auf die Druckschrift
WO 2010/066245 AI verwiesen, die insbesondere in Bezug auf den Aufbau, die SchichtZusammensetzung und die Materialien des Substrats, der Anode und der Kathode und der
Verkapselungsanordnung hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen organischen lichtemittierenden Diode;
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen organischen Solarzelle;
Figuren 3A bis 3F zeigen schematische Seitenansichten von
Ausführungsbeispielen eines hier beschriebenen organischen Feld-Effekt-Transistors ;
Figur 4 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie eines
Ausführungsbeispiels eines organischen
elektronischen Bauelements im Vergleich zu einer
Referenz .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer organischen lichtemittierenden Diode 10 gezeigt. Die organische
lichtemittierende Diode 10 umfasst ein Substrat 1,
beispielsweise aus Glas. Über dem Substrat 1 ist eine Anode 2 angeordnet, die aus Indiumzinnoxid, einem transparenten leitenden Oxid (transparent conductive oxide, TCO) , gebildet ist. Über der Anode sind eine lochinjizierende Schicht 3, eine lochtransportierende Schicht 4 und eine
lichtemittierende Schicht 5 angeordnet. Die
lochtransportierende Schicht 4 besteht aus einem
Matrixmaterial HTM-014 und dem p-Dotierstoff 1,2- Bis bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethan folgender Formel
Figure imgf000039_0001
Der p-Dotierstoff liegt zu 15 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des Matrixmaterial vor. Die lochtransportierende Schicht 4 weist eine Schichtdicke von 200 nm auf. Über der lichtemittierenden Schicht 5 ist eine lochblockierende
Schicht 6, eine elektronentransportierende Schicht 7, eine elektroneninjizierende Schicht 8 und eine Kathode 9 aus
Aluminium angeordnet. Die lichtemittierende Schicht 5 kann ein elektronen- und/oder lochtransportierendes Material und einen oder mehrere phosphoreszente oder fluoreszente Emitter enthalten. Materialien für die elektronentransportierende Schicht 7, die elektroneninjizierende Schicht 8 und die lochinjizierende Schicht 3 sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise ist die elektronentransportierende Schicht 7 aus 2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol mit einem n-Dotierstoff NDN-1 oder Ca gebildet, die
elektroneninjizierende Schicht 8 ist aus 2 , 9-Dimethyl-4 , 7- diphenyl-1, 10-phenanthrolin (BCP) gebildet und die
lochinjizierende Schicht 3 aus Poly ( 3 , 4ethylendioxythiophen) .
Zwischen der lochtransportierenden Schicht 4 und der
lichtemittierenden Schicht 5 kann eine elektronenblockierende Schicht angeordnet sein (hier nicht gezeigt) . Materialien für die elektronenblockierende Schicht sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann Bis (2-methyl-8-quinolinolat ) -4- (phenylphenolato) aluminium verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich zur lochtransportierenden Schicht 4 kann die elektronenblockierende Schicht auch aus dem Matrixmaterial HTM-014 und dem p-Dotierstoff 1,2-
Bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethan gebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die lochinjizierende Schicht 3 aus dem Matrixmaterial HTM-014 und dem p-Dotierstoff 1,2- Bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethan gebildet sein. Der p-Dotierstoff liegt in dieser Schicht zu 85 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des Matrixmaterials vor. In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer organischen
Solarzelle mit PIN-Struktur 20 gezeigt, welche Licht 21 in elektrischen Strom umwandelt. Die Solarzelle 20 umfasst oder besteht aus einer Anode aus Indium-Zinn-Oxid 22,
lochtransportierenden Schicht 23, einer Absorptions-Schicht 24, einer dotierten elektronentransportierenden Schicht 25 und einer Kathode 26. Die lochtransportierende Schicht 23 besteht aus einem Matrixmaterial NPB (N, N ' -Bis (naphthalen-1- yl ) -N, ' -bis (phenyl ) -benzidin) und dem p-Dotierstoff P(CeF5)3 und weist eine Schichtdicke von 150 nm auf. Der p-Dotierstoff liegt zu 15 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des
Matrixmaterials vor. Die Materialien für die weiteren
Schichten sind dem Fachmann bekannt. In der Absorptions- Schicht 24 wird Licht aus der Umgebung absorbiert. Durch die Aufnahme des Lichtes geht ein Molekül der Absorptionsschicht 24 in den angeregten Zustand über und es kommt zu einer
Ladungstrennung Bei der Ladungstrennung bildet sich ein
Exziton, also ein Elektronen-Loch-Paar . Diese ungleich geladenen Ladungen müssen nun voneinander getrennt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das Elektron von einem starken Akzeptor aufgenommen wird und/oder das Loch von einem starken Donor aufgenommen wird. Ein solcher starker Akzeptor stellt die mit dem erfindungsgemäßen Dotierstoff dotierte lochtransportierende Schicht 23 dar. Die
lochtransportierende Schicht 23 mit dem erfindungsgemäßen organischen Phosphan als p-Dotierstoff wirkt sich positiv auf die Ladungsextraktion und somit auf die Effizienz von organischen Solarzellen aus.
In den Figuren 3A bis 3F sind Ausführungsbeispiele von organischen Feld-Effekt-Transistoren 30 dargestellt. Auf einem Substrat 31 ist eine Gate-Elektrode 32, ein Gate- Dielektrikum 33, ein Source und Drain-Kontakt (34 und 35) und eine organische Halbleiterschicht 36 aufgebracht. Die
schraffierten Stellen 37 zeigen die lochtransportierende Schicht und somit die Stellen, an denen das Matrixmaterial der organischen Halbleiterschicht 36 mit dem p-Dotierstoff dotiert ist. Beispielsweise ist das Matrixmaterial DPFL-NPB (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9-diphenyl- fluoren) und der p-Dotierstoff P (C6F5) 2 (C6H5) . In Figur 4 ist die Strom-Spannungs-Kennlinie für das
undotierte Matrixmaterial (HTM014, Merck KGaA) (Bezugszeichen I) sowie für das mit dem p-Dotierstoff 1,2- Bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethan dotierte HTM014 (Bezugszeichen II) gezeigt. Auf der x-Achse ist die Spannung in Volt und auf der y-Achse die Stromdichte in milli Ampere pro cm2 aufgetragen. Die Messungen basieren auf folgenden Bauelementen: Das erfindungsgemäße Bauelement besteht aus einem Glassubstrat und darüber angeordnet eine Anode aus ITO. Über der Anode ist die lochtransportierende Schicht
angeordnet, die durch Koverdampfung des Phosphans und des Matrixmaterials hergestellt ist und aus diesen Materialien besteht. Der Anteil an HTM014 an der erhaltenen
lochtransportierenden Schicht beträgt 85 Volumenprozent. Die lochtransportierende Schicht weist eine Schichtdicke von 200 nm auf. Über der lochtransportierenden Schicht ist eine
Aluminiumkathode angeordnet. Das Referenzbauelement ist wie das erfindungsgemäße Bauelement aufgebaut, mit dem
Unterschied, dass die lochtransportierende Schicht aus HTM014 besteht. Beide Bauelemente weisen je 15 separat ansteuerbare Pixel mit einer Fläche von 4 mm2 auf. Die erhaltenen
Kennlinien I und II stellen Mittelwerte der separat
gemessenen Pixel dar. Wie ersichtlich, wird eine sehr gute DotierstoffWirkung des p-Dotierstoffes beobachtet. Die
Stromdichte steigt in dem Bauelement mit der p-dotierten lochtransportierenden Schicht oberhalb und unterhalb von 0 V stark an, während für das Bauelement mit der undotierten lochtransportierenden Schicht eine typische Diodenkennlinie beobachtet wird, bei der eine deutliche Überspannung (built- in voltage) nötig ist, bevor die Stromdichte ansteigt.
Außerdem ist dies bei dem Bauelement mit der undotierten lochtransportierenden Schicht nur bei positiven Spannungen der Fall, während das Bauelement mit der p-dotierten lochtransportierenden Schicht auch bei negativen Spannungen erhöhte Stromdichten zeigt und eine effiziente
Elektroneninjektion auch von der Anode ermöglicht. 1, 2-Bis (bis (pentafluorophenyl) phosphino) ethan ist bei Sigma- Aldrich kommerziell erhältlich. Bevor der p-Dotierstoff eingesetzt wurde, wurde er wie folgt gereinigt. Es wurden 888 mg des Feststoffs eingewogen und im Vakuum bei einem Druck von etwa 5 χ 10"6 mbar und einer Temperatur von 143 bis 145 °C sublimiert. Die Auswaage des erhaltenen Feststoffs lag bei 814 mg. Die 814 mg des erhaltenen Feststoffs wurden wiederum im Vakuum bei einem Druck von etwa 5 χ 10"6 mbar und einer Temperatur von 143 bis 145 °C sublimiert. Das Produkt
sublimierte fast rückstandsfrei und wurde als weißer, amorpher Feststoff erhalten. Die Auswaage betrug 746 mg.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
2 Anode
3 lochinjizierende Schicht
4 lochtransportierende Schicht
5 lichtemittierende Schicht
6 löcherblockierende Schicht
7 elektronentransportierende Schicht
8 elektroneninjizierende Schicht
9 Kathode
10 organische lichtemittierende Diode
20 organische Solarzelle mit PIN-Struktur
21 Licht
22 Anode
23 lochtransportierende Schicht
24 Absorptions-Schicht
25 dotierte elektronentransportierende Schicht 26 Kathode
30 organischer Feld-Effekt-Transistor
31 Substrat
32 Gate-Elektrode
33 Gate-Dielektrikum
34,35 Source and Drain-Kontakt
36 organische Halbleiterschicht
37 lochtransportierende Schicht
I, II Stromspannungskennlinie
U Spannung
V Volt
I Stromdichte
mA milli Ampere
cm2 QuadratZentimeter

Claims

Patentansprüche
Organisches elektronisches Bauelement umfassend ein Matrixmaterial, wobei das Matrixmaterial als p- Dotierstoff ein organisches Phosphan enthält, das mit zumindest einem Halogenatom substituiert ist.
2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das organische Phosphan hinsichtlich des Matrixmaterials als
Elektronenakzeptor wirkt.
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das organische Phosphan folgende Formel I aufweist
Figure imgf000045_0001
wobei R1, R2 und X unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt sind, die CN-, Aryl-,
Heteroaryl-, Heteroalkylaryl- , Alkylaryl-, Alkyl-, Keto- Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl- , Ether-, Thioether-, Ester-, Amid-, Acryl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl- ,
Heterocycloalkenyl- und Alkinylreste umfasst, wobei die Reste R1, R2 und X über ein Kohlenstoffatom an das
Phosphoratom gebunden sind und wobei zumindest einer der Reste R1, R2 oder X mit zumindest einem Halogenatom substituiert ist und
n = 1, 2 oder 3.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei R1, R2 und X unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt sind, die Aryl-,
Heteroaryl-, Alkyl-, Heteroalkyl- , Cycloalkyl-,
Heterocycloalkyl- , Alkenyl-, Cycloalkenyl- ,
Heterocycloalkenyl- und Alkinylreste umfasst.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei R1, R2 unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt sind, die Aryl-, Heteroaryl-, Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl- und Heterocycloalkylreste umfasst und wobei zumindest einer der Reste R1 oder R2 mit zumindest einem Halogenatom substituiert ist.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei X aus einer Gruppe von Resten ausgewählt ist, die Aryl-, Heteroaryl-, Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste umfasst.
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das zumindest eine Halogenatom ein Chlor- oder Fluoratom ist.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das organische Phosphan eine der folgenden Formeln aufweist
Figure imgf000046_0001
Formel I2a Formel I2b Formel I2 c
Figure imgf000046_0002
Figure imgf000047_0001
Figure imgf000047_0002
9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei das organische Phosphan folgende Formel aufweist
Figure imgf000047_0003
Formel I i .
10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei das organische Phosphan folgende Formel aufweist
Figure imgf000047_0004
Formel I 3.
11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei R1, R2 unabhängig voneinander aus einer Gruppe von Resten ausgewählt sind, die fluorsubstituierte Aryl-, Alkyl- und Cycloalkylreste umfasst.
12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial und der p-Dotierstoff eine lochtransportierende Schicht bilden.
13. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement aus einer Gruppe ausgewählt ist, die organische Transistoren, organische
lichtemittierende Dioden, organische lichtemittierende elektrochemische Zellen, organische Solarzellen und organische Photodioden umfasst.
14. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der p-Dotierstoff hinsichtlich des Matrixmaterial als Elektronenakzeptor wirkt.
15. Verwendung eines Phosphans als p-Dotierstoff für ein Matrixmaterial in einem organischen elektronischen Bauelement .
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