CN104685649A - 有机半导体配制剂 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施方案一般涉及用于有机电子器件的并且更具体地是在有机场效应晶体管中的有机半导体层的配制剂,涉及由这样的配制剂制备的有机半导体层,以及涉及包含这样的有机半导体层的有机电子器件和有机场效应晶体管。

Description

有机半导体配制剂
技术领域
根据本发明的实施方案一般涉及用于有机电子器件的并且更具体地是在有机场效应晶体管中的有机半导体层的配制剂,涉及由这样的配制剂制备的有机半导体层,以及涉及包含这样的有机半导体层的有机电子器件和有机场效应晶体管。
背景
近年来存在着对有机电子(OE)器件,例如用于显示器件或逻辑功能(capable)电路的背板的有机场效应晶体管(OFET),和有机光伏(OPV)器件增长的兴趣。常规的OFET具有栅电极,由电介质材料(也被称为“电介质”或“栅极电介质”)制成的栅极绝缘体层,源和漏电极,由有机半导体(OSC)材料制成的半导体层,以及经常是在上述层之上以保护它们免受环境影响和/或来自随后器件制造步骤的损坏的钝化层。
对于OE器件,可溶液加工的OSC层是特别需要的。OSC材料应是基于溶液的,并应适合于基于溶液的沉积方法,如旋涂、缝模涂布和刮刀涂布,或者更宽的区域印刷方法,如柔性版印刷、凹版印刷和丝网印刷。在这种溶液加工的层中使用的OSC材料的关键要求是OSC溶剂对下器件层的正交性,和OSC对OSC以上和以下提供的器件层例如栅极电介质层或钝化层良好的粘合性。
帕利灵(聚(对二甲苯))是在OE器件例如OFET的电介质或钝化层中通常使用的电介质材料。帕利灵是可商购的电介质,当被沉积在基板上时其由蒸气化的对二甲苯单体聚合。帕利灵的优点是其相对简单的加工,导致得到高度纯和均匀的薄膜,其是优异的化学阻隔层,即热稳定又UV稳定。
然而,帕利灵对于通常使用的可溶液加工的OSC组合物的粘合性通常非常低。
因此,希望提供用于制备OE器件中的OSC层的溶液可加工OSC配制剂,其对于在这种器件的电介质层或钝化层中使用的帕利灵层显示了改进的粘合性。
概述
根据本发明的实施方案涉及包含有机半导体(OSC)和具有一种或多种反应性侧基的多环烯烃聚合物的配制剂,所述配制剂任选包含溶剂。
根据本发明的一些实施方案涉及通过使用前述配制剂获得的OSC层。
根据本发明的一些实施方案涉及由前述配制剂制备OSC层的方法。
根据本发明的一些实施方案涉及包含通过使用包含溶剂、OSC和具有一种或多种反应性侧基的多环烯烃聚合物的配制剂获得的OSC层的有机电子(OE)器件,所述OE器件进一步包含通过将对二甲苯气相沉积至所述OSC层上获得的电介质层或钝化层。
根据本发明的一些实施方案还涉及制造OE器件的方法,包括通过使用前述OSC配制剂提供OSC层以及提供通过将对二甲苯气相沉积到所述OSC层上获得的电介质层或钝化层。
前述OE器件例如为有机场效应晶体管(OFET),包括有机薄膜晶体管(OTFT),有机发光二极管(OLED),有机光电探测器(OPD)或有机光伏(OPV)器件。对于OFET,这种器件包括顶栅OFET或底栅OFET二者。
本发明的实施方案还涉及含有上下文所述的OE器件的产品或组件。这样的产品或组件为集成电路(IC),射频识别(RFID)标签,含有RFID标签的安全标记或安全器件,平板显示器(FPD),FPD的背板,FPD的背光,电子照相器件,电子照相记录器件,有机存储器件,压力传感器,光学传感器,化学传感器,生物传感器或生物芯片。
附图的简要说明
以下参照下列附图描述本发明的实施方案。
图1是根据本发明顶栅OFET器件实施方案的图示;
图2是根据本发明底栅OFET器件实施方案的图示;
图3a是实施例1的顶栅OFET器件的传输曲线;
图3b描述了在电应力前后实施例1的顶栅OFET器件的传输特性;
图4a是实施例2的顶栅OFET器件的传输曲线;
图4b描述了在电应力前后实施例2的顶栅OFET器件的传输特性。
发明详述
如本文所用的,术语“有机场效应晶体管(OFET)”将理解为包括已知称为“有机薄膜晶体管(OTFT)”的这样的器件的子类。
此外,将理解的是,术语“电介质”和“绝缘”在本文可互换使用。因而提及绝缘材料或层是包括电介质材料或层。此外,如本文所用的,术语“有机电子器件”将理解为包括术语“有机半导体器件”和这种器件的几个具体实施方案例如如上所定义的OFET。
应当理解术语“帕利灵”和“聚(对二甲苯)”在本文可互换使用。因此提及帕利灵是包括聚(对二甲苯),反之亦然。帕利灵是一系列化学气相沉积的聚(对二甲苯)的总称商品名。帕利灵通常由如下结构的对二甲苯中间体的化学气相沉积制备
其任选地按照如下所述被取代。对二甲苯中间体可以从以下结构的[2.2]对环芳烷(paracyclophane)衍生
所述对二甲苯的亚苯基环和/或亚甲基也可以被取代。所述聚合物还可以包含两种或更多种不同类型的未取代和/或取代的对二甲苯重复单元。例如,帕利灵N表示以下结构的未取代的聚(对二甲苯)
而帕利灵C和帕利灵D分别表示以下结构的单氯代或二氯代的聚(对二甲苯)
另外的帕利灵类型包括例如其中所述亚苯基或亚甲基被氟代的那些,如帕利灵AF-4、帕利灵SF或帕利灵HT,它们都包含二氟代的亚甲基,或包含氟代亚苯基的帕利灵VT。另外的帕利灵类型包括包含未取代的对二甲苯单元(如在帕利灵N中),和其中所述亚苯基环被反应性基团取代,例如被胺(帕利灵A)、甲胺(帕利灵AM)或乙炔基(帕利灵Ⅹ)取代的对二甲苯单元的反应性共聚物。
除非另有说明,如下文中使用的术语“帕利灵”和“聚(对二甲苯)”将理解为包括未取代的和取代的帕利灵类型,例如包括但不限于帕利灵N、C、D、AF-4、SF、HT、VT、A、AM和X。
如本文所使用的,术语“正交”和“正交性”将理解为表示化学正交性。例如,正交溶剂是指,当用于将溶于其中的材料的层沉积到先前沉积的层上时,不溶解所述先前沉积的层的溶剂。
如本文所用的,术语“聚合物”将理解为是指包括一种或多种不同类型的重复单元(分子的最小结构单元)的骨架的分子,且包括公知的术语“低聚物”、“共聚物”、“均聚物”等。此外,将会理解的是,除了聚合物本身之外,术语聚合物还包括少量来自引发剂的残余物、催化剂和与该聚合物的合成相关的其它成分,其中该残余物被理解为不共价键合到其上。此外,尽管这样的残余物和其它成分在聚合后纯化过程中通常被除去,但可以发现少量这些材料与所述聚合物混合或混杂的,使得当其在容器之间或者在溶剂或分散介质之间转移时它们一般保持与聚合物在一起。
如本文所用的,术语“小分子”将理解为是指单体化合物,其通常不含通过其可以反应形成聚合物的反应性基团,并且其被指定以单体形式使用。与此相反,除非另有说明,术语“单体”将理解为是指带有一种或多种反应性官能团的单体化合物,单体化合物通过其可反应形成低聚物或聚合物。
如本文所用的,术语“有机半导体(OSC)配制剂”,也简称为“配制剂”,是指至少一种有机半导体(OSC)化合物和一种或多种加入到所述至少一种OSC化合物中以提供或改性OSC配制剂和/或其中的所述至少一种OSC化合物的特定性能的其他材料。应该理解的是,OSC配制剂也是用于将OSC携带到基板以使得能够在其上形成层或结构的媒介物。示例性的材料包括但不限于溶剂、挥发性表面活性剂和粘合促进剂。
如本文所定义的,术语“多环烯烃”、“多环状烯烃”和“降冰片烯类型”可互换使用并且是指加成可聚合的单体或得到的重复单元,包含至少一种降冰片烯基团,例如通过以下结构A1或A2所示。最简单的降冰片烯类型或多环烯烃单体双环[2.2.1]庚-2-烯(A1)通常称作降冰片烯。
然而,如本文所使用的术语"降冰片烯类型重复单元"或"降冰片烯类型单体"被理解为不仅是指降冰片烯本身,而且还指任何取代的降冰片烯,或取代的和未取代的高级环状衍生物,例如以下分别所示的结构B1或B2,其中m是0或更大的整数。
如将以下讨论的,使用取代的降冰片烯类型的单体形成本发明聚合物的实施方案使得这些实施方案的性能被改变以满足各个应用的需要。已经开发以聚合具有多种官能取代基,例如以下描述的那些的降冰片烯类型单体的工艺和方法显示了卓越的灵活性以及对于多种单体的部分和基团的包容性。除了具有特定侧基的单体的聚合之外,具有多种不同官能的单体还可以无规聚合以形成最终的材料,其中所使用的单体的类型和比率指示了所获得的聚合物的整体性质。
如本文所使用的,“烃基”是指包含碳骨架的基或基团,其中每一个碳被一个或多个氢原子合适地取代。术语“卤代烃基”是指其中一个或多个氢原子(不是全部)已经被卤素(F、Cl、Br或I)替代的烃基。全卤代烃基是指其中每一个氢均已经被卤素代替的烃基。烃基非限制性的实例包括但不限于C1-C25烷基、C2-C24烯基、C2-C24炔基、C5-C25环烷基、C6-C24芳基或C7-C24芳烷基。代表性的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基和十二烷基。代表性的烯基包括,但不限于,乙烯基、丙烯基、丁烯基和己烯基。代表性的炔基包括但不限于乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基和2-丁炔基。代表性的环烷基包括但不限于环戊基、环己基和环辛基取代基。代表性的芳基包括但不限于苯基、二联苯基、萘基和蒽基。代表性的芳烷基包括但不限于苄基、苯乙基和苯丁基。
如本文所使用的术语“卤代烃基”包括上述烃基基团,但存在一定程度的卤化度,其可以是由至少一个氢原子被卤原子代替(例如氟甲基)至其中所有在烃基上的氢原子已经被卤原子代替(例如三氟甲基或全氟甲基),也被称为全卤代的范围。例如,可以用于本发明的实施方案的卤代烷基可以部分或全部卤代的式CeX2e+1的烷基,其中X独立地为卤素或氢,和e选自1-25的整数。在一些实施方案中,每一个X独立地选自氢、氯、氟、溴和/或碘。在其他实施方案中,每一个X独立地为氢或氟。因此,代表性的卤代烃基和全卤代烃基通过其中合适数量的氢原子各自被卤原子代替的上述示例性烃基举例说明。
此外,术语“烃基”、“卤代烃基”和“全卤代烃基”的定义包括其中一个或多个碳原子被独立地选自O、N、P或Si的杂原子替代的基团。这种包含杂原子的基团可以被例如称为“杂原子-烃基”或“杂烃基”,除其他以外包括醚、环氧化物、缩水甘油醚、醇、羧酸、酯、马来酰亚胺、胺、亚胺、酰胺、酚、酰胺酚、硅烷、硅氧烷、膦、膦氧化物、次磷酸酯、次膦酸酯(phosphonite)、亚膦酸酯,亚磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯(phosphinate)和磷酸酯。
另外包含杂原子的示例性烃基、卤代烃基和全卤代烃基包括但不于-(CH2)n-Ar-(CH2)n-C(CF3)2-OH、-(CH2)n-Ar-(CH2)n-OCH2C(CF3)2-OH、-(CH2)n-C(CF3)2-OH、-((CH2)i-O-)k-(CH2)-C(CF3)2-OH、-(CH2)n-C(CF3)(CH3)–OH、-(CH2)n-C(O)NHR*、-(CH2)n-C(O)Cl、-(CH2)n-C(O)OR*、-(CH2)n-OR*、-(CH2)n-OC(O)R*和-(CH2)n-C(O)R*,其中n独立地表示0-12的整数,i为2、3或4,k为1、2或3,Ar为芳基,例如苯基和R*独立地表示氢C1-C11烷基、C1-C11卤代或全卤代烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、C5-C12环烷基、C6-C14芳基、C6-C14卤代或全卤代芳基、C7-C14芳烷基或卤代或全卤代C7-C14芳烷基。
示例性的全卤代烷基包括但不限于三氟甲基、三氯甲基、-C2F5、-C3F7、-C4F9、C6F13、-C7F15和-C11F23。示例性的卤代或全卤代芳基和芳烷基包括但不限于具有式-(CH2)o-C6FpH5-o和-(CH2)o-C6FpH4-p-pCqFrH2q+1-r的基团,其中o、p、r和q分别独立地选自0-5、0-5、0-9和1-4的整数。具体地,这种示例性的卤代或全卤代芳基包括但不限于五氯苯基、五氟苯基、五氟苄基、4-三氟甲基苄基、五氟苯乙基、五氟苯丙基和五氟苯丁基。
本发明的一些优选的实施方案包括含有OSC和聚合添加剂的OSC配制剂,其中所述OSC配制剂可以用于制备OE器件中的OSC层。OSC配制剂尤其适用于其中在OSC层的顶部提供电介质层或钝化层的OE器件,所述电介质层或钝化层包含聚(对二甲苯),也被称为帕利灵,其通过气相沉积对二甲苯来形成。聚合添加剂包括具有一个或多个反应性侧基的多环烯烃聚合物。并且可以用作粘合促进剂以改进OSC层与帕利灵层的粘合性,而无需负面影响OSC层的性能。
不希望被具体理论束缚,认为包含在OSC层中的聚合添加剂的一个或多个反应性基团将与用于形成电介质层或钝化层的对二甲苯的不饱和基团在气相沉积对二甲苯期间在OSC层与电介质层或钝化层之间的界面处反应。进一步认为这导致了OSC层的聚合添加剂和电介质层或钝化层的聚(对二甲苯)之间在这两个层的界面处的化学键合,从而增加了两个层之间的粘合性。
除了充当粘合促进剂,聚合添加剂还可以用作OSC的粘合剂。因此聚合添加剂可以代替常规聚合粘合剂例如聚苯乙烯、聚(4-甲基苯乙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(4-乙烯基二联苯)或聚(三芳基胺),例如其通常与小分子OSC结合使用以改进它们的可加工性和器件中OSC层的结构完整性。
用作在本发明OSC配制剂中的聚合物添加剂的多环烯烃聚合物例如选自降冰片烯类型的聚合物。
在根据本发明一些优选的聚合物实施方案中,降冰片烯类型的聚合物并入两种或更多种不同类型的重复单元。
根据本发明其它优选的聚合物实施方案包括具有一种或多种不同类型的式I的重复单元的降冰片烯类型聚合物。
其中Z选自-CH2-、-CH2-CH2-或-O-,m是0-5的整数,R1、R2、R3和R4的每个独立地选自H、C1-C25烃基、C1-C25卤代烃基或C1-C25全卤代烃基,和其中在至少一个重复单元中,R1-4的一个或多个表示或包含反应性基团。
式I的重复单元由相应的式Ia的降冰片烯类型单体形成,其中Z、m和R1-4如上所定义:
对于根据本发明一些优选的聚合物实施方案,就式I和Ia的重复单元和单体而言,Z是-CH2-和m是0、1或2。对于其它这种实施方案,Z是-CH2-和m是0或1,和对于其它实施方案Z是-CH2-和m是0。
本发明其它优选的聚合物实施方案包括式I的聚合物,其包含重复单元,其中R1-4的一个或多个不同于H,更具体地R1-4的仅一个,例如R1不同于H和R1-4的其它是H。
根据本发明的聚合物实施方案包含单一的降冰片烯类型聚合物或两种或更多种不同的降冰片烯类型聚合物的共混物。其中这些聚合物实施方案包含单一的降冰片烯类型聚合物,这种聚合物可以是均聚物,即聚合物仅包含一种类型的重复单元,或共聚物,即聚合物包含两种或更多种不同类型的重复单元。当这种聚合物实施方案包含不同聚合物的共混物时,“不同”被理解为是指共混的聚合物的每一个包含至少一种类型的重复单元,或重复单元的组合,所述重复单元不同于其他共混聚合物。
根据本发明其它优选的聚合物实施方案包含两种或更多种不同降冰片烯类型聚合物的共混物,其中各个聚合物包含一种或多种不同类型的式I的重复单元
其中Z选自-CH2-、-CH2-CH2-或-O-,m是0-5的整数,R1、R2、R3和R4的每个独立地选自H、C1-C25烃基、C1-C25卤代烃基或C1-C25全卤代烃基,和其中在至少一种聚合物的至少一个重复单元中,R1-4的一个或多个表示或包含反应性基团。
本发明的聚合物实施方案可以有利地被改性以提供不同种类的性能用于许多具体应用的每一个。即具有许多不同类型的侧基的降冰片烯类型单体的不同组合可以被聚合以提供具有多种性能的降冰片烯类型聚合物,提供这样的性能用于获得对于以下性能的控制,所述性能例如柔性、粘合性、介电常数和在有机溶剂中的溶解性等。例如,变化烷基侧基的长度可以允许控制聚合物的模量和玻璃化转变温度(Tg)。此外,选自马来酰亚胺、肉桂酸酯、香豆素、酐、醇、酯和环氧官能团的侧基可以用于促进交联和改变溶解性特性。极性官能团、环氧基和三乙氧基甲硅烷基可以用于在相邻器件层中提供对于金属、硅和氧化物的粘合性。例如氟代基团可以用于有效地改性表面能、介电常数和影响溶液相对于其它材料的正交性。
在根据本发明的一些优选的聚合物实施方案中,降冰片烯类型聚合物掺入一种或多种不同类型的重复单元,其中至少一种这种类型的重复单元包含一个或多个反应性侧基。优选的反应性基团包括含有羟基部分的基团或含有烯烃部分的基团。
在根据本发明的其它优选的聚合物实施方案中,特别是对于其中R1-4的一个或多个不同于H,更具体地其中R1-4的仅一个不同于H的这种实施方案,R1-4的一个或多个表示反应性基团。这种类型优选的反应性基团包含连接部分L和官能部分F。优选L表示或包含选自C1-C12烷基、芳烷基、芳基或杂原子类似物的基团。进一步优选地,F表示或包括羟基基团或乙烯基基团的一个或多个。
如本文所使用的,术语“反应性”,当用于描述某些侧基时,将理解为是指能够进入到与电介质层或钝化层的与对二甲苯进行聚合或交联反应的基团。
包含具有烯烃部分的反应性侧基并且代表式I的优选的示例性的重复单元在聚合期间由降冰片烯类型单体形成,其包括但不限于选自式M1的那些。
其中n是0-8的整数。式M1的降冰片烯类型单体的实例是子式M1a的单体(“己烯基NB”)。
在降冰片烯类型单体的聚合期间,烯烃部分的至少一部分可以经受异构化,结果C=C双键可以由末端位置位移至烯烃链的非末端位置。因此,降冰片烯类型聚合物可以包含具有异构的烯基的重复单元和具有非异构化烯基的重复单元二者。
包含具有烯烃部分的反应性侧基并且代表式I的优选的示例性的重复单元是式P1(异构化之前或之后)和式P2(异构化之后)的那些。
其中n是0-8的整数,a和b彼此独立地为0-7的整数,和其中a+b≤7。
式P1和P2降冰片烯类型重复单元的优选的实例选自以下子式:
所述降冰片烯类型聚合物可以包含式P1或其子式的重复单元,和式P2或其子式的重复单元。
包含具有羟基部分的反应性侧基并且代表式I的优选的示例性的重复单元为选自以下子式的那些:
其中Y是具有1-20个C原子的烷基或烷氧基或具有2-20个C原子的烷基羰基,n是0-8的整数,和c和d彼此独立地为0或1。
优选的式P3-P5的降冰片烯类型重复单元的实例是以下子式的重复单元
其中n1为0、1、2、3、4或5。
在根据本发明其它优选的聚合物实施方案中,尤其是其中聚合物包含式I的重复单元,在式I中R1-4的一个或多个不同于H或R1-4的仅一个不同于H,R1-4的一个或多个表示烃基。在这些聚合物实施方案中,R1-4的一个或多个例如表示烃基,其为C1-C25烷基、C2-C24烯基、C2-C24炔基、C5-C25环烷基、C6-C24芳基或C7-C24芳烷基。在其它聚合物实施方案中,烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基和十二烷基。在仍然其它聚合物实施方案中,烯基包括但不限于乙烯基、丙烯基、丁烯基和己烯基。在仍然其它聚合物实施方案中,炔基包括但不限于乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基和2-丁炔基。在仍然其它聚合物实施方案中,环烷基包括但不限于环戊基、环己基和环辛基取代基。在仍然其它聚合物实施方案中,芳基包括但不限于苯基、二联苯基、萘基和蒽基。在仍然其它聚合物实施方案中,芳烷基包括但不限于苄基、苯乙基和苯丁基。
代表式I并且包含烃基的优选的示例性的重复单元包括但不限于选自下式的那些:
根据本发明其它优选的聚合物实施方案包括一种或多种第一不同类型的式I的重复单元,其中R1-4的一个或多个不同于H,更具体地R1-4的仅一个不同于H并且表示反应性基团,和一个或多个第二不同类型的式I的重复单元,其中R1-4的一个或多个不同于H,更具体地R1-4的仅一个不同于H并且表示烃基。该实施方案的聚合物包括具有选自以上子式P1、P1a、P2、P2a、P2b、P2c、P2d、P3、P3a、P3b、P3c、P4、P4a和P5的第一类型的重复单元和选自以上子式1-10(分别是NB、MeNB、BuNB、HexNB、OctNB、DecNB、CNB、PNB、PENB、PBNB)的一种的第二类型的重复单元的那些。
在包含具有根据式I的第一和第二不同类型的重复单元的聚合物的一些优选的聚合物实施方案中,这种第一和第二类型的重复单元的比为95:5至5:95。在其它优选的实施方案中,这种第一和第二类型重复单元的比为80:20至20:80。在仍然其它优选的实施方案中,这种第一和第二类型的重复单元的比为60:40至40:60。在仍然其它优选的实施方案中,这种第一和第二类型的重复单元的比为55:45至45:55。
虽然以上提供的式I和Ia以及子式和通式的每一个没有指明任何立体化学描述,但应当指出通常每一个单体,除非另有指明,以对映体混合物获得,这些对映体混合物当转化成重复单元时保留它们的构型。由于这种对映体混合物的外型和内型异构体可以具有略微不同的性能,所以其应当进一步理解通过使用富集外型或内型异构体的异构体的混合物,或基本上是纯的有利的异构体的单体来利用这种差异作出了本发明优选的实施方案。
在本文中提供了用于它们合成的合适的降冰片烯单体、聚合物和方法的实例,并且也可以在US 6,455,650、US 2011/0104614 A1、US2007/0066775 A1、US 2008/0194740 A1、US 2012/0056249 A1和US2012/0056183 A1中找到,其通过引用并入到本申请中。例如采用VIII族过渡金属催化剂的示例性的聚合方法描述在先前提及的US2006/0020068 A1中。
形成了本发明聚合物的实施方案,其具有适于它们用途的重均分子量(Mw)。通常,发现5000-500000的Mw适于某些实施方案,而对于其它实施方案其它Mw范围可以是有利的。例如,在某些优选的实施方案中,聚合物具有至少30000的Mw,而在其它优选的实施方案,聚合物具有至少60000的Mw。在其它优选的实施方案中,聚合物Mw的上限最高达为400000,而在其它优选的实施方案中,聚合物Mw的上限最高达250000。将理解的是,因为合适的Mw是在固化的聚合物,衍生于此的膜、层或结构中所需物理性能的函数,其是设计选择并且因此以上提供的在范围内的任何Mw都在本发明的范围内。
根据本发明其它优选的实施方案涉及OSC配制剂,除了各自OSC和多环烯烃聚合物之外还包含流延或印刷溶剂。
在根据本发明一些优选的配制剂实施方案中,溶剂选自有机溶剂。在其它实施方案中,溶剂包括但不限于环己基苯、均三甲苯、茚满、二甲苯、四氢化萘、二乙苯或前述的组合。
在根据本发明其它优选的配制剂实施方案中,OSC在配制剂中的浓度是0.5-5%。
在其它根据本发明优选的配制剂实施方案中,在配制剂中的多环烯烃聚合物的浓度为0.05至1%。
先前提及的浓度值是指包含溶剂和所有的固体组分例如OSC和多环烯基聚合物的OSC配制剂。
在其它根据本发明优选的配制剂实施方案中,在配制剂中多环烯烃聚合物与OSC的比例为1:40至1:1。
在一些根据本发明优选的配制剂实施方案中,OSC可以是n-类型或p-类型的OSC。有效的OSC显示出大于1x10-5cm2V-1s-1的FET的迁移率。
根据本发明器件实施方案所采用的OSC材料可以是任何共轭分子,例如含有两个或更多个,更具体地至少三个芳环的芳族分子。在本发明一些优选的OSC实施方案中,OSC包含选自5-,6-或7-元芳环的芳环,而在其它优选的实施方案中,OSC包含选自5-或6-元芳环的芳环。OSC材料可以是单体、低聚物或聚合物,包括一种或多种单体、低聚物或聚合物的混合物、分散体和共混物。
OSC芳环的每一个任选包含一个或多个选自Se、Te、P、Si、B、As、N、O或S,通常选自N、O或S的杂原子。此外,芳环可以任选被氟、氰基、烷基、烷氧基、多烷氧基、硫代烷基、甲硅烷基、乙炔基甲硅烷基、任选取代的仲或叔烷基胺或芳基胺,芳基或取代的芳基所取代,其中乙炔基甲硅烷基由-C≡C-SiR′R"R"′表示,和取代的仲或叔烷基胺或芳基胺由-N(R′)(R")表示,其中R′和R"各自独立地为H、任选氟代的C1-12烷基或任选氟代的C6-10芳基。
先前提及的芳环可以是稠合环或与共轭连接基团例如-C(T′)=C(T")-、-C≡C-、-N(R"")-、-N=N-、(R"")=N-、-N=C(R"")-相连,其中T′和T"各自独立地表示H、Cl、F、-C≡N或低级烷基例如C1-4的烷基和R""如上所定义。
在其它根据本发明优选的配制剂实施方案中,可以使用的OSC材料包括选自以下的化合物、低聚物和化合物衍生物:稠合芳烃例如并四苯、、并五苯、芘、苝、六苯并苯,或先前提及的可溶取代的和/或杂环衍生物;低聚对位取代的亚苯基例如对联四苯(对-4P)、对五联苯(对-5P)、对六联苯(对-6P)或这些可溶取代的衍生物;联苯胺化合物;茋化合物;三嗪;取代的金属或无金属卟吩,酞菁,氟酞菁,萘菁或氟萘菁;C60和C70富勒烯;N,N′-二烷基,取代的二烷基,二芳基或取代的二芳基-1,4,5,8-萘-四羧酸二酰亚胺和氟衍生物;N,N′-二烷基,取代的二烷基,二芳基或取代的二芳基3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺;红菲绕啉;二苯醌;1,3,4-二唑;11,11,12,12-四氰基-萘并-2,6-醌二甲烷;α,α′-双(二噻吩并[3,2-b2′,3′-d]噻吩);2,8-二烷基,取代的二烷基,二芳基或取代的二芳基双噻吩蒽;2,2′-二苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩。当OSC的液体沉积技术是希望的时,来自以上列表的化合物和其衍生物限制于可溶于合适的溶剂或合适溶剂的混合物的那些。
在其它根据本发明优选的配制剂实施方案中,OSC材料是取代的低聚并苯(oligoacene)例如五并苯、四并苯或蒽,或其杂环衍生物,更具体地是用烷基甲硅烷基乙炔基取代的低聚并苯例如双(三烷基甲硅烷基乙炔基)低聚并苯或双(三烷基甲硅烷基乙炔基)杂并苯,例如任选氟代的双(三烷基甲硅烷基乙炔基)双噻吩蒽,如例如在US6,690,029、WO 2005/055248 A1或US 7,385,221中所公开的。
当合适的和需要调节OSC配制剂的流变性能时,如例如在WO2005/055248 A1中所描述的,本发明的一些实施方案采用了除了多环烯烃聚合物还包含一种或多种有机粘合剂的OSC配制剂。在其它实施方案中,OSC配制剂除了多环烯烃聚合物之外不包括有机粘合剂。
根据本发明其它优选的实施方案涉及通过使用根据本发明的OSC配制剂获得的OSC层。
根据本发明其它优选的实施方案涉及制备OSC层的方法,包括将根据本发明的OSC配制剂沉积在基板上,和在OSC配制剂包含溶剂的情况下,移除溶剂。
在根据本发明一些优选的OSC层的实施方案中,使用溶液加工技术进行OSC层的沉积和/或形成。例如,可以使用优选的技术,其包括但不限于,浸涂、缝模涂布旋涂、喷墨印刷、凸版印刷、丝网印刷、刮刀涂布、辊筒印刷、反向辊印刷、胶版印刷、柔性版印刷、卷筒纸印刷、喷涂、刷涂或移印,将OSC材料和多环烯烃聚合物的配制剂(其通常是包含一种或多种有机溶剂的溶液)沉积或成形,随后蒸发采用的溶剂以形成这样的溶液。例如,可以通过旋涂、柔性版印刷和喷墨印刷技术以适合于所形成的器件的顺序将OSC材料、堤(bank)结构材料和有机电介质材料各自沉积或成形。
在根据本发明其它优选的OSC层实施方案中,在沉积和移除溶剂之后多环烯烃聚合物在OSC层中的浓度为2.5至25%,更具体地为10-15%。
根据本发明其它优选的实施方案涉及包含OSC层和电介质层或钝化层的OE器件,其中通过使用根据本发明的OSC配制剂获得OSC层,和电介质层或钝化层通过气相沉积对二甲苯,从而形成聚(对二甲苯)的层而获得。
在一些根据本发明优选的OE器件的实施方案中,聚(对二甲苯)是帕利灵C。
用于对二甲苯的气相沉积方法的合适的工艺条件是技术人员已知的并在文献中有描述,例如在P.Kramer等,Journal of PolymerScience:Polymer Chemistry Edition,第22卷(1984),第475-491页中。
在根据本发明的一些优选的OE器件实施方案中,所述OE器件包含OSC层和电介质层或钝化层,其中所述OSC层通过使用包含OSC和具有一个或多个反应性基团的多环烯烃聚合物的OSC配制剂获得,和所述电介质层或钝化层通过将对二甲苯气相沉积在OSC层上,从而在OSC层上形成聚(对二甲苯)的层而获得,并且其中多环烯烃聚合物的反应性基团与对二甲苯的不饱和基团在气相沉积对二甲苯期间在OSC层和电介质层或钝化层之间的界面处反应,在OSC层和所述电介质层或钝化层之间的界面处得到OSC层的多环烯烃聚合物与电介质层或钝化层的聚(对二甲苯)的化学键合。
根据本发明优选的OE器件的实施方案包括但不限于有机场效应晶体管(OFET)、有机薄膜晶体管(OTFT)、其可以是顶栅或者底栅晶体管、有机发光二极管(OLED)、有机光电探测器(OPD)或者有机光伏(OPV)器件。
根据本发明一些优选的OE器件实施方案例如可以是OFET,其中OSC被用作有源沟道材料;OPV器件,其中OSC被用作载流子材料或有机整流二极管(ORD),其中OSC是这种二极管的层元件。这些实施方案的OSC可以通过先前讨论的沉积方法的任一种沉积,但因为它们通常作为覆盖层沉积或形成,通常采用溶剂涂覆方法,例如喷涂、浸涂、卷筒纸涂布或旋涂,或印刷方法,例如喷墨印刷、柔性版印刷或凹版印刷以允许环境温度加工。
在一些优选的OE器件的实施方案中,OE器件是包含含有聚(对二甲苯)的栅电介质层的顶栅OFET。
在其它优选的OE器件的实施方案中,OE器件是包含含有聚(对二甲苯)的钝化层的底栅OFET。
根据本发明其它优选的实施方案涉及制造OE器件的方法,所述OE器件包含通过将对二甲苯气相沉积获得的电介质层或钝化层,所述OE器件进一步包含通过使用根据本发明的OSC配制剂获得的OSC层。
本发明其它优选的实施方案涉及制造OE器件的方法,包括:
a)将如上下文所述的OSC配制剂沉积到基板上以形成有机半导体OSC层,
b)在OSC配制剂包含溶剂的情况下,移除溶剂,
c)任选地,对所述OSC层进行退火,
d)通过气相沉积将对二甲苯的层沉积到OSC层上。
根据本发明一个优选的实施方案的顶栅OFET示意性地描绘在图1中,而根据本发明的另一个实施方案的底栅OFET示意性地描绘在图2中。
现在参照图1,提供了根据本发明的优选实施方案的顶栅OFET器件的示意性和简化的图示。这样的OFET器件包括基板(1),源和漏极电极(2a,2b),通过使用如上下文所描述的配制剂获得的OSC层(3),电介质层(4)(其包含聚(对二甲苯)并用作栅绝缘体),和栅电极(5)。
根据本发明其它优选的实施方案涉及制造顶栅OFET器件的方法,例如在图1中所例示,该方法包括以下步骤:
a)在基板(1)上形成源和漏电极(2a,2b),
b)在源和漏电极(2a,2b)上由上下文所述的OSC配制剂形成OSC层(3),
c)通过将对二甲苯气相沉积在OSC层(3)上形成电介质层(4),
d)在电介质层(4)上形成栅电极(5)。
现在参照图2,提供了根据本发明的另一个优选实施方案的底栅OFET器件的示意性和简化的图示。这样的OFET器件包括基板(1),栅电极(5),用作栅极绝缘体的电介质层(4),源和漏电极(2a,2b),通过使用如上下文所述的配制剂获得的OSC层(3),和包含聚(对二甲苯)的钝化层(6)。
根据本发明的其它优选的实施方案涉及制造底栅OFET器件的方法,例如在图2中所例示,该方法包括以下步骤:
a)在基板(1)上形成栅电极(5),
b)在基板(1)和栅电极(5)上形成电介质层(4),
c)在电介质层(4)上形成源和漏电极(2a,2b),
d)在源和漏电极(2a,2b)和电介质层(4)上由根据本发明的配制剂形成OSC层(3),
e)通过将对二甲苯气相沉积在OSC层(3)上形成钝化层(6)。
在先前提及的方法中,例如将电极(2a,2b,5)通过溅射工艺施加到基板(1)或电介质层(4)上,并且可以通过蚀刻和/或平板印刷图案化。可以通过如上所述的涂覆或印刷工艺施涂OSC层(3)和电介质层(4)上。
OE和OFET器件的其它组件或功能层如基板和栅极、源和漏电极可以选自标准材料,并且可以通过标准方法制造和施加到器件上。这些组件和层的合适的材料和制造方法是本领域技术人员已知的,并在文献中有描述。示例性沉积方法包括先前描述的液体涂覆方法以及化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积方法。
根据本发明的OFET器件实施方案中的栅极、源和漏电极可以通过液体涂覆例如喷涂、浸涂、卷筒纸涂布或旋涂,或通过真空沉积法包括但不限于物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或热蒸发法来沉积或形成。适当的电极材料和沉积方法是本领域技术人员熟知的。适当的电极材料包括但不限于无机或有机材料或两者的复合材料。示例性的电极材料包括聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT)或掺杂的共轭聚合物,另外的石墨分散体或糊,或金属例如Au、Ag、Cu、Al、Ni或它们的混合物的颗粒,以及溅射涂覆或蒸发的金属例如Cu、Cr、Pt/Pd、Ag、Au或金属氧化物例如氧化铟锡(ITO)、F-掺杂的ITO或Al-掺杂的ZnO。也可以使用有机金属前体并且其从液相中沉积。
在根据本发明一些优选的OE和OFET器件实施方案中,功能层,例如栅电介质层或OSC层的厚度通常为0.001(在单层的情况下)至10μm;在其它优选的实施方案中,这样的厚度为0.001至1μm,和在其它优选的实施方案中为5nm至500nm,尽管其它的厚度或厚度范围也是可预期的并且因此在本发明的范围内。
各种基板可以用于制造本发明的电子器件实施方案。例如,玻璃或聚合物材料是最常使用的。合适和优选的聚合物材料包括,但不限于,醇酸树脂、烯丙酯、苯并环丁烯、丁二烯-苯乙烯、纤维素、乙酸纤维素、环氧化物、环氧聚合物、乙烯-氯代三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、玻璃纤维增强的塑料、碳氟聚合物、六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、高密度聚乙烯、帕利灵、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚醚砜、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚环烯烃、硅酮橡胶和硅酮,其中已经发现聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚环烯烃和聚萘二甲酸乙二醇酯材料是最合适的。另外,对于本发明的一些优选的实施方案,基板可以涂有一种或多种上述所列材料的任何合适的材料,例如塑料、金属或玻璃材料。将理解的是,在形成这样的基板方面,可以采用方法如挤出、拉伸、摩擦或光化学技术用以提供均匀的表面用于器件制造以及用以提供有机半导体材料的预配向以增强其中的载流子迁移率。
除非上下文另有明确说明,如本文所使用的术语的复数形式在此应解释为包括单数形式,反之亦然。
将意识到的是,可对本发明前述的实施方案进行改变,而仍落在本发明的范围内。在本说明书中公开的每一个特征,除非另有说明,可被用于相同、等同或类似目的的可选特征代替。因此,除非另有说明,每一个公开的特征仅是等同或类似特征的上位系列的一个实例。
在该说明书中公开的所有特征可以以任何组合结合,除了其中这样的特征和/或步骤的至少一些是互相排斥的组合之外。特别是,本发明的特征适用于本发明所有的方面并可以任何组合使用。同样,以非必要组合描述的特征可以单独地(不以组合形式)使用。
现在通过参考下列实施例更详细地描述本发明,所述实施例仅仅用于举例说明而非限制本发明的范围。
上下文中,除非另有说明,百分比是重量百分比,温度以摄氏度(℃)计给出。电介质常数ε(“介电常数”)的值是指在20℃和1000Hz下取的值。
实施例1
聚合物1(聚(苯乙基降冰片烯[94%]-共-己烯基降冰片烯[6%]))如下制备。
将LiFABA([Li(Et2O)2.5][B(C6F5)4],20mg)和苯乙基降冰片烯(PENB,27.6g,139mmol)以及式M1a的己烯基降冰片烯("己烯基NB",2.73g,16.0mmol)的甲苯(总溶液体积110mL)溶液加热至80℃。随后将[(烯丙基)钯(三萘基膦)(三氟乙酸盐)](5.5mg)在1mL甲苯的溶液加入到反应混合物中。将反应混合物在80℃下搅拌16小时。允许反应混合物冷却至室温。将反应混合物倒入丙酮中(~10倍过量)。过滤沉淀的聚合物,随后在50℃下真空烘箱中干燥过夜得到白色粉末。收率:30.1g(99%)。GPC:Mw=98,000,Mn=17,000,Mw/Mn=5.84。通过1H NMR方法测定聚合物包含94%的PENB和6%己烯基NB。通过1H NMR方法测定与己烯基NB侧基相关的末端与异构化烯烃的比为1.5/1。
实施例2
聚合物2(聚(苯乙基降冰片烯[71%]-共-己烯基降冰片烯[29%]))如下制备。
将LiFABA([Li(Et2O)2.5][B(C6F5)4],21mg)和苯乙基降冰片烯(PENB,21.9g,111mmol)以及式M1a的己烯基降冰片烯("己烯基NB",8.34g,47.0mmol)的甲苯(总溶液体积109mL)溶液加热至80℃。随后将[(烯丙基)钯(三萘基膦)(三氟乙酸盐)](5.6mg)在1mL甲苯的溶液加入到反应混合物中。将反应混合物在80℃下搅拌16小时。允许反应混合物冷却至室温。将反应混合物倒入丙酮中(~10倍过量)。过滤沉淀的聚合物,随后在50℃下真空烘箱中干燥过夜得到白色粉末。收率:29.9g(99%)。GPC:Mw=131000,Mn=22,000,Mw/Mn=5.99。通过1H NMR方法测定聚合物包含71%的PENB和29%己烯基NB。通过1H NMR方法无法测得与己烯基NB侧基相关的异构化烯烃共振。
实施例3
聚合物3(聚(苯基乙基降冰片烯[82%]-共-己烯基降冰片烯[18%]))如下制备。
将LiFABA([Li(Et2O)2.5][B(C6F5)4],20mg)和苯乙基降冰片烯(PENB,24.6g,124mmol)以及式M1a的己烯基降冰片烯("己烯基NB",5.46g,31.0mmol)的甲苯(总溶液体积108mL)溶液加热至80℃。随后将[(烯丙基)钯(三萘基膦)(三氟乙酸盐)](5.3mg)在1mL甲苯的溶液加入到反应混合物中。将反应混合物在80℃下搅拌16小时。允许反应混合物冷却至室温。将反应混合物倒入丙酮中(~10倍过量)。过滤沉淀的聚合物,随后在50℃下真空烘箱中干燥过夜得到白色粉末。收率:28.5g(99%)。GPC:Mw=108,000,Mn=13,000,Mw/Mn=8.29。通过1H NMR方法测定聚合物包含82%的PENB和18%己烯基NB。通过1H NMR方法测定与己烯基NB侧基相关的末端与异构化烯烃的比为2/1。
实施例4
聚合物4(聚(苯基降冰片烯[78%]-共-己烯基降冰片烯[22%]))如下制备。
将LiFABA([Li(Et2O)2.5][B(C6F5)4],92mg)和苯基降冰片烯(PNB,23.8g,140mmol)以及式M1a的己烯基降冰片烯("己烯基NB",6.18g,35.1mmol)的甲苯(总溶液体积110mL)溶液加热至80℃。随后将[(烯丙基)钯(三萘基膦)(三氟乙酸盐)](25mg)在1mL甲苯的溶液加入到反应混合物中。将反应混合物在80℃下搅拌16小时。允许反应混合物冷却至室温。将反应混合物倒入丙酮中(~10倍过量)。过滤沉淀的聚合物,随后在50℃下真空烘箱中干燥过夜得到白色粉末。收率:28.3g(94%)。GPC:Mw=65,000,Mn=10,000,Mw/Mn=6.24。通过1H NMR方法测定聚合物包含78%的PNB和22%己烯基NB。通过1H NMR方法无法测得与己烯基NB侧基相关的异构化烯烃共振。
实施例5-7
聚合物5-7(具有不同比例的如在表1中所示的两种单体的聚(苯乙基降冰片烯-共-己烯基降冰片烯))如下制备。
将LiFABA([Li(Et2O)2.5][B(C6F5)4],参见表1)和苯乙基降冰片烯(PENB,24.6g,124mmol)以及式M1a的己烯基降冰片烯("己烯基NB",5.46g,31.0mmol)和1-己烯(参见表1)的甲苯(总溶液体积参见表1)溶液加热至80℃。随后将[(烯丙基)钯(三萘基膦)(三氟乙酸盐)](参见表1)在甲苯中的溶液加入到反应混合物中。将反应混合物在80℃下搅拌希望的时间(参见表)。允许反应混合物冷却至室温。将反应混合物用THF稀释至200mL总体积并且倒入丙酮中(~10倍过量)。过滤沉淀的聚合物,随后在50℃下真空烘箱中干燥过夜得到白色粉末。收率:参见表1。GPC:参见表21。通过1H NMRT方法测定聚合物组成(参见表1)。通过1H NMR方法测定与己烯基NB侧基相关的末端与异构化烯烃的比(参见表1)。
表1
用途实施例1:具有含有聚降冰片烯粘合剂的OSC的顶栅OFET, 所述聚降冰片烯粘合剂具有己烯基(反应性)侧基和苯乙基(非反应 性)侧基。
在甲醇中洗涤Teonex膜(可获自DuPont TeijinFilmsTM)。
通过旋涂(1500rpm,30s)将1微米P014-MAK-175平面化材料的层沉积在Teonex膜上,随后在70℃下烘焙8分钟并且UV曝光4分钟(UVA 0.011W/cm2,峰在365nm处)。
将大约60nm厚的金源漏电极蒸发在具有20μm宽1mm长的平行板几何形状的P014-MAK-175层上。
使用M001自组装电荷注入材料处理电极1分钟,干燥并且在70℃热板上退火2分钟。
随后将包含(w/w)1.60%的2,8-二氟-5,11-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)蒽二噻吩、0.20%的聚合物1(来自实施例1)、78.56%的环己基苯和19.64%的均三甲苯的OSC配制剂在如上所述的膜上的源/漏电极的阵列上印刷为5×5cm宽面积块料,其中使用采用6cm3/m2负荷的卷筒纸辊和以70m/min的速度运行的Cyrel HiQS柔性印垫的RKFlexiproof 100柔性版印刷。然后将印刷的OSC层在70℃下退火5分钟。
然后使用由Speciality Coating Systems制造的PDS 2010将帕利灵C的800nm层化学气相沉积在OSC层上。
最后将40nm厚的金栅电极阵列蒸发在电介质帕利灵C层之上,以使其完全覆盖器件的有源沟道-源和漏电极之间的区域。
在-5V(线性区域)和-60V(饱和区域)的偏置电压下记录传输特性。传输特性示于图3a。
随后使用30V的源/栅电压将器件施加电应力12小时,在该应力之后直接记录在-5V(线性区域)的偏置电压下的另一传输特性以对比在应力之前-5V偏置电压下的先前特性。在应力前后记录的传输特性的对比示于图3b。
图3a中所示的晶体管的传输特性显示了良好的晶体管性能,其空穴迁移率大于0.5cm2/Vs。由图3b,可以看出实施例1的OFET器件是电稳定的并且仅可以观察到小的阈值电压偏移。
使用Mecmesin MultiTest-i粘合测试体系测量帕利灵C对OSC膜的粘合性。为了这一目的,将具有合适的粘性和限定宽度的胶带4965施加到帕利灵膜的顶表面上,并通过连接到负载传感器的夹具以90°角夹持。在测量过程中,测试平台以预设的速度移动,同时将所述胶带从基板剥离。平台运动保持胶带垂直于测试样本。通过10N负载传感器记录剥离顶层所需的得到的力,并用于量化两个膜之间的粘合性。
结果,帕利灵C对该实施例中所描述的OSC膜的粘合力在0.3至0.5N范围内,而5,11-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)蒽二噻吩和该材料与常用的粘合剂的共混物的粘合力接近0N(通常低于检测极限),所述粘合剂例如聚苯乙烯、聚(4-甲基苯乙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(4-乙烯基二联苯)和聚(三芳基胺)。这表明,OSC膜中存在聚合物1显著改进帕利灵C对OSC膜的粘合性。
用途实施例2:具有含有聚降冰片烯粘合剂的OSC的顶栅OFET, 所述聚降冰片烯粘合剂具有己烯基(反应性)侧基和苯乙基(非反应 性)侧基。
在甲醇中洗涤Teonex膜(可获自DuPont TeijinFilmsTM)。
通过旋涂(1500rpm,30s)将1微米P014-MAK-175平面化材料的层沉积在Teonex膜上,随后在70℃下烘焙8分钟并且UV曝光4分钟(UVA 0.011W/cm2,峰在365nm处)。
将大约60nm厚的金源漏电极蒸发在具有20μm宽1mm长的平行板几何形状的P014-MAK-175层上。
使用M001自组装电荷注入材料处理电极1分钟,干燥并且在70℃热板上退火2分钟。
随后将包含(w/w)1.60%的2,8-二氟-5,11-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)蒽二噻吩、0.20%的聚合物2(来自实施例2)、78.56%的环己基苯和19.64%的均三甲苯的OSC配制剂在如上所述的膜上的源/漏电极的阵列上印刷为5×5cm宽面积块料,其中使用采用6cm3/m2负荷的卷筒纸辊和以70m/min的速度运行的Cyrel HiQS柔性印垫的RKFlexiproof 100柔性版印刷。然后将印刷的OSC层在70℃下退火5分钟。
然后使用由Speciality Coating Systems制造的PDS 2010将帕利灵C的800nm层化学气相沉积在OSC层上。
最后将40nm厚的金栅电极阵列蒸发在电介质帕利灵C层之上,以使其完全覆盖器件的有源沟道-源和漏电极之间的区域。
在-5V(线性区域)和-60V(饱和区域)的偏置电压下记录传输特性。传输特性示于图4a。
随后使用30V的源/栅电压将器件施加电应力12小时,在该应力之后直接记录在-5V(线性区域)的偏置电压下的另一传输特性以对比在应力之前-5V偏置电压下的先前特性。在应力前后记录的传输特性的对比示于图4b。
图4a中所示的晶体管的传输特性显示了良好的晶体管性能,其空穴迁移率大于0.5cm2/Vs。由图4b,可以看出实施例1的OFET器件是电稳定的并且仅可以观察到小的阈值电压偏移。
使用Mecmesin MultiTest-i粘合测试体系测量帕利灵C对OSC膜的粘合性。为了这一目的,将具有合适的粘性和限定宽度的胶带4965施加到帕利灵膜的顶表面上,并通过连接到负载传感器的夹具以90°角夹持。在测量过程中,测试平台以预设的速度移动,同时将所述胶带从基板剥离。平台运动保持胶带垂直于测试样本。通过10N负载传感器记录剥离顶层所需的得到的力,并用于量化两个膜之间的粘合性。
结果,帕利灵C对该实施例中所描述的OSC膜的粘合力在0.4至0.6N范围内,而5,11-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)蒽二噻吩和该材料与常用的粘合剂的共混物的粘合力接近0N(通常低于检测极限),所述粘合剂例如聚苯乙烯、聚(4-甲基苯乙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(4-乙烯基联苯)和聚(三芳基胺)。这表明,OSC膜中存在聚合物2显著改进帕利灵C对OSC膜的粘合性。
用途实施例3:.
使用实施例5-7的聚合物5-7,如在用途实施例1中所描述的制备OSC膜。使用Mecmesin MultiTest-i粘合测试体系测量帕利灵C对OSC膜的粘合性。为了这一目的,将具有合适的粘性和限定宽度的胶带4965施加到帕利灵膜的顶表面上,并通过连接到负载传感器的夹具以90°角夹持。在测量过程中,测试平台以预设的速度移动,同时将所述胶带从基板剥离。平台运动保持胶带垂直于测试样本。通过10N负载传感器记录剥离顶层所需的得到的力,并用于量化两个膜之间的粘合性。
结果,帕利灵C对于该实施例中描述的OSC膜的粘合力在0.4-0.6N的范围。

Claims (23)

1.配制剂,其包含有机半导体(OSC)和包含一个或多个侧基反应性基团的多环烯烃聚合物。
2.根据权利要求1的配制剂,其中反应性基团包含羟基部分或烯烃部分。
3.根据权利要求1或2的配制剂,其中多环烯烃聚合物是具有一种或多种不同类型的式I的重复单元的降冰片烯类型聚合物
其中Z选自-CH2-、-CH2-CH2-或-O-,m为0-5的整数,R1、R2、R3和R4的每个独立地选自H,C1至C25的烃基,C1至C25的卤代烃基或C1至C25的全卤代烃基,和其中在至少一种重复单元中,R1-4的一个或多个表示或包含反应性基团。
4.根据权利要求1-3的一项或多项的配制剂,其中多环烯烃聚合物包含一种或多种选自下式的重复单元
其中Y是具有1-20个C原子的烷基或烷氧基,或具有2-20个C原子的烷基羰基,n是0-8的整数,a和b彼此独立地为0-7的整数,其中a+b≤7,以及c和d彼此独立地为0或1。
5.根据权利要求4的配制剂,其中多环烯烃聚合物包含一种或多种选自下式的重复单元
其中n1为0、1、2、3、4或5,a和b彼此独立地为0-7的整数,和其中a+b≤7。
6.根据权利要求3-5的一项或多项的配制剂,其中多环烯烃聚合物包含一种或多种选自下式的重复单元
7.根据权利要求4、5或6的配制剂,其中多环烯烃聚合物包含一种或多种选自权利要求4和5所定义的式P1至P5或式P1a至P4a的第一不同类型的重复单元,和一种或多种选自权利要求6所定义的式1-10的式I的第二不同类型的重复单元。
8.根据权利要求1-7的一项或多项的配制剂,其中OSC包含小分子。
9.根据权利要求8的配制剂,其中OSC包含任选被两个或更多个烷基甲硅烷基乙炔基取代的低聚并苯。
10.根据权利要求1-9的一项或多项的配制剂,进一步包含一种或多种有机溶剂。
11.根据权利要求10的配制剂,其中有机溶剂选自环己烯、均三甲苯、二甲苯、二乙基苯、茚满和四氢化萘。
12.通过使用根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂获得的OSC层。
13.制备OSC层的方法,包括将根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂沉积在基板上,和在配制剂包含溶剂的情况下移除溶剂。
14.包含OSC层的有机电子(OE)器件,所述OSC层是通过使用根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂获得,所述OE器件进一步包含通过将对二甲苯气相沉积在所述OSC层上获得的电介质层或钝化层。
15.制造根据权利要求14的OE器件的方法,包括通过使用根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂提供OSC层,和提供通过将对二甲苯气相沉积在所述OSC层获得的电介质层或钝化层。
16.制造根据权利要求14的OE器件的方法,包括:
a)将根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂沉积在基板上以形成OSC层,
b)在配制剂包含溶剂的情况下移除溶剂,
c)任选地将OSC层退火,
d)通过气相沉积将对二甲苯的层沉积在OSC层上。
17.根据权利要求14的有机电子器件,其是有机场效应晶体管(OFET)、有机薄膜晶体管(OTFT)、有机发光二极管(OLED)、或有机光伏(OPV)器件,或有机光电探测器(OPD)。
18.根据权利要求17的有机电子器件,其是顶栅OFET或底栅OFET。
19.根据权利要求18的顶栅OFET,其包含基板(1),源电极和漏电极(2a,2b),通过使用根据权利要求1-10的一项或多项的配制剂获得的OSC层(3),包含聚(对二甲苯)并且作为栅绝缘体的电介质层(4),和栅电极(5)。
20.制造根据权利要求19的OFET的方法,其包括:
A)在基板(1)上形成源电极和漏电极(2a,2b),
B)在源电极和漏电极(2a,2b)上由根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂形成OSC层(3),
C)通过将对二甲苯气相沉积在OSC层(3)上形成电介质层(4),
D)在电介质层(4)上形成栅电极(5)。
21.根据权利要求18的底栅OFET,其包含基板(1),栅电极(5),充当栅绝缘体的电介质层(4),源电极和漏电极(2a,2b),通过使用根据权利要求1-10的一项或多项的配制剂获得的OSC层(3),和包含聚(对二甲苯)的钝化层(6)。
22.制造根据权利要求21的OFET的方法,其包括:
A)在基板(1)上形成栅电极(5),
B)在基板(1)和栅电极(5)上形成电介质层(4),
C)在电介质层(4)上形成源电极和漏电极(2a,2b),
D)在源电极和漏电极(2a,2b)和电介质层(4)上由根据权利要求1-11的一项或多项的配制剂形成OSC层(3),
E)通过将对二甲苯气相沉积在OSC层(3)上形成钝化层(6)。
23.包含根据权利要求14、17、18、19和21的一项或多项的OE器件的产品或组件,其是集成电路(IC),射频识别(RFID)标签,含有RFID标签的安全标记或安全器件,平板显示器(FPD),FPD的背板,FPD的背光,电子照相器件,电子照相记录器件,有机存储器件,压力传感器,光学传感器,化学传感器,生物传感器或生物芯片。
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