DE112011104381T5

DE112011104381T5 - Halbleitermischung

Info

Publication number: DE112011104381T5
Application number: DE112011104381T
Authority: DE
Inventors: Christopher Newsome; Richard Wilson
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-10-02
Also published as: JP2014505750A; TW201245313A; US20130284984A1; KR20140032368A; GB201021277D0; WO2012080701A1; CN103262277A; GB201308923D0; TWI526489B; GB2499153A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Tinte zur Verfügung, umfassed eine Mischung eines Polymermaterials und eines niedermolekularen Halbleitermaterials, welche in einem Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert sind, wobei die Mischung wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials umfasst und wobei die Tintenkonzentration wenigstens 0,4% w/v beträgt. Das Polymermaterial ist vorzugsweise TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]n, und das niedermolekulare Halbleitermaterila weist vorzugsweise die folgende Formel auf:wobei X11 eine Gruppe der Formel CnH2n+1 ist, wobei eine ganze Zahl von 4 bis 16.

Description

Gebiert der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleitermischungen und Halbleitertinten mit einem hohen Gewichtsanteil an Polymer und betrifft Einrichtungen, wie organische Dünnschichttransistoren, bei denen die Halbleiterschicht eine Schicht aus der Halbleitermischung umfasst.
Hintergrund der Erfindung
Transistoren können in zwei Hauptklassen unterteilt werden: Bipolare Transistoren und Feldeffekt-Transistoren. Beide Arten weisen eine übliche Struktur auf, umfassend drei Elektroden, wobei ein Halbleitermaterial zwischen diesen in einem Kanalbereich angeordnet ist. Die drei Elektroden eines bipolaren Transitors sind als Emitter, Kollektor und Basis bekannt, wohingegen die drei Elektroden in einem Feldeffekt-Transistor als Source, Gate und Drain bekannt sind. Bipolare Transistoren können als strombetriebene Einrichtungen beschrieben werden, da der Strom zwischen dem Emitter und dem Kollektor durch den zwischen Basis und Emitter fließenden Strom gesteuert wird. Im Gegensatz dazu können Feldeffekt-Transistoren als spannungsbetriebene Einrichtungen beschrieben werden, da der zwischen Source und Drain fließende Storm durch die Spannung zwischen dem Gate und der Source gesteuert wird.
Transistoren können auch als p-Typ und n-Typ klassifiziert werden, abhängig davon, ob sie ein halbleitendes Material umfassen, welches positive Ladungsträger (Löcher) oder negative Ladungsträger (Elektronen) leitet. Das halbleitende Material kann gemäß seiner Eigenschaft ausgewählt werden, Ladung aufzunehmen, zu leiten oder abzugeben. Die Eigenschaft des halbleitenden Materials Löcher oder Elektronen aufzunehmen, zu leiten oder abzugeben kann durch Dotieren des Materials verstärkt werden. Das für die Source- und Drain-Elektroden verwendete Material kann auch gemäß seiner Eignung ausgewählt werden, Löcher oder Elektronen aufzunehmen oder zu injizieren. Zum Beispiel kann eine Transistoreinrichtung von p-Typ gebildet werden, indem ein halbleitendes Material ausgewählt wird, das beim Aufnehmen, Leiten und Abgeben von Löchern wirksam ist, und indem ein Material für die Source- und Drain-Elektroden ausgewählt wird, welches beim Injizieren von Löchern in und Aufnehmen von Löchern aus dem halbleitenden Material wirksam ist. Eine gute Anpassung des Ferminiveaus der Elektroden an das HOMO-Niveau (höchstes besetztes Orbital eines Moleküls) des Halbleitermaterials kann die Löcherinjektion und -aufnahme verbessern. Im Gegensatz dazu kann eine Transistoreinrichtung vom n-Typ gebildet werden, indem ein halbleitendes Material ausgewählt wird, das beim Aufnehmen, Leiten und Abgeben von Elektronen wirksam ist, und indem ein Material für die Source- und Drain-Elektroden ausgewählt wird, welches beim Injizieren von Elektronen in und Aufnehmen von Elektronen aus dem halbleitenden Material wirksam ist. Eine gute Anpassung des Ferminiveaus der Elektroden an das LUMO-Niveau (niedrigstes unbesetztes Orbital eines Moleküls) des Halbleitermaterials kann die Elektroneninjektion und -aufnahme verbessern.
Transistoren können gebildet werden, indem die Bestandteile in dünnen Schichten abgeschieden werden, um Dünnschichttransistoren zu bilden. Wenn ein organisches Material als das halbleitende Material in solch einer Einrichtung verwendet wie, ist sie als ein organischer Dünnschichttransistor bekann.
Verschiedene Anordnungen für organische Dünnschichttransistoren sind bekannt. Eine solche Einrichtung ist ein Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode, umfassend Source- und Drain-Elektroden mit einem Hableitermaterial, welches zwischen diesen in einem Kanalbereich angeordnet ist, einer Gate-Elektrode, welche auf dem Halbleitermaterial angeordnet ist und eine Schicht isolierendes Material, welches zwischen der Gate-Elektrode und dem Halbleitermaterial in dem Kanalbereich angeordnet ist.
Ein Beispiel solch eines organischen Dünnschichttransistors ist in 1 dargestellt. Die dargestellte Struktur kann auf einem Substrat (nicht dargestellt) abgeschieden werden und umfasst Source- und Drain-Elektroden 2, 4, welche durch einen zwischen diesen angeordneten Kanalbereich 6 voneinander beabstandet sind. Ein organischer Halbleiter 8 ist in dem Kanalbereich 6 abgeschieden und kann sich wenigstens über einen Teil der Source- und Drain-Elektroden 2, 4 erstecken. Eine isolierende Schicht 10 aus dielektrischem Material ist auf dem organischen Halbleiter 8 abgeschieden und kann sich über wenigstens einen Teil der Source- und Drain-Elektroden 2, 4 erstrecken. Schließlich ist eine Gate-Elektrode 12 auf der isolierenden Schicht 10 abgeschieden. Die Gate-Elektrode 12 ist über dem Kanalbereich 6 angeordnet und kann sich über wenigstens einen Teil der Source- und Drain-Elektroden 2, 4 erstrecken.
Die oben beschriebene Struktur ist als ein organischer Top-Gate Dünnschichttransistor bekannt, da das Gate auf einer oberen Seite der Einrichtung angeordnet ist. Alternativ ist es auch bekannt, das Gate auf einer unteren Seite der Einrichtung bereitzustellen, um einen sogenannten organischen Bottom-Gate Dünnschichttransistor bereitzustellen.
Ein Beispiel solch eines organischen Bottom-Gate Dünnschichttransistors ist in der 2 dargestellt. Um die Beziehung zwischen den in den 1 und 2 dargestellten Strukturen deutlicher zu zeigen, wurden gleiche Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet. Die in der 2 dargestellte Bottom-Gate Struktur umfasst eine Gate-Elektrode 12, welche auf einem Substrat 1 abgeschieden ist, wobei eine isolierende Schicht 10 aus dielektrischem Material darauf abgeschieden ist. Source- und Drain-Elektroden 2, 4 sind auf der isolierenden Schicht 10 des dielektrischen Material angeordnet. Die Source- und Drain-Elektroden 2, 4 sind durch einen Kanalbereich 6 voneinander beabstandet, welcher über der Gate-Elektrode angeordnet ist. Ein organischer Halbleiter 8 ist in dem Kanalbereich 6 angeordnet und kann sich über wenigstens einen Teil der Source- und Drain-Elektroden 2, 4 erstrecken.
Die Leitfähigkeit des Kanals kann durch das Anlegen von einer Spannung an das Gate reguliert werden. Auf diese Weise kann der Transistor unter Verwendung einer angelegten Gate-Spannung an- und ausgeschaltet werden. Der Drain-Strom, welcher für eine vorgegebene Spannung erzielt wird, hängt von der Beweglichkeit der Ladungsträger in dem organischen Halbleiter in dem aktiven Bereich der Einrichtung (dem Kanalbereich zwischen den Source- und Drain-Elektroden) ab. Um daher hohe Drain-Ströme bei kleinen Betriebsspannungen zu erzielen, müssen die organischen Dünnschichttransistoren einen organischen Halbleiter aufweisen, welcher sehr bewegliche Ladungsträger in dem Kanalbereich aufweist.
Es gibt verschiedene Verbindungsarten, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, die potentiell als das Halbleitermaterial in den organischen Dünnschichttransistoren verwendet werden können. Eine solche Klasse von besonderer Bedeutung ist der niedermolekulare Halbleiter. Bei diesen handelt es sich um nicht polymere halbleitende organische Moleküle. Typische Beispiele umfassen Pentacenderivate und Thiophenderivate.
Obwohl niedermolekulare Halbleitermaterialien aufgrund ihrer stark kristallinen Natur (insbesondere als thermisch aufgedampfte dünne Film bzw. Dünnschichten) höhere Beweglichkeiten zeigen können, kann es häufig schwierig sein wiederholbare Ergebnisse für aus der Lösung verarbeitete Filme zu erhalten, aufgrund der schlechte Filmbildungseigenschaften dieser. Probleme mit der Materialnetzstruktur von und Adhäsion an Substrate, Filmrauhigkeit und Filmdickeänderungen können die Leistung dieser Materialien in den Einrichtungen beschränken. Die Filmrauhigkeit kann des Weiteren ein Problem für organische Top-Gate Dünnschichttransistoreinrichtungen sein, da die Anreicherungsschicht auf der obersten Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet wird.
Um die Probleme der schlechten Filmbildungseigenschaften der niedermolekularen Halbleitermaterialien zu überwinden, wurde die Verwendung von Halbleitermischungen mit kleinen Molekülen und Polymeren entwickelt. Mischungen kleiner Moleküle mit Polymeren zeigen überragende Filmbildungseigenschaften an den niedermolekularen Bestandteil, aufgrund der ausgezeichneten Filmbildungseigenschaften der Polymermaterialien.
Einige Beispiele solcher Mischungen (Halbleiter-Halbleiter oder Halbleiter–Isolator) in der Literatur umfassen Smith et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 253301 (2008); Russell et. al., Applied Physics Letters, Band 87, 222109 (2005); Ohe et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 053303 (2008); Madec et. al., Journal of Surface Science & Nanotechnology, Band 7, 455–458 (2009) und Kang et. al., J. Am. Chem. Soc., Band 130, 12273–75 (2008). In diesen Beispielen beträgt die Menge des niedermolekularen Halbleiters, welcher in der Mischung vorhanden ist, wenigstens 50 Gew.-%.
Die WO 2004/057688 offenbart Mischungen verschiedener halbleitender Polymere und niedermolekularer Verbindungen. Die meisten Beispiele zeigen Mischungen mit einem Verhältnis von Polymer:niedermolekularer Halbleiter von zwischen 40:60 bis 60:40, und vorzugsweise 50:50 Gewichtsteilen. Ein Beispiel zeigt jedoch eine Mischung mit einem Verhältnis von Polymer:niedermolekularer Halbleiter von 70:30, obwohl gezeigt wird, dass dieses eine schlechtere Leistung erzielt als die anderen Mischungen.
Es gibt einen Bedarf an Halbleitermischungen mit ausgezeichneten Mischungsbildungseigenschaften, welche geringere Mengen an niedermolekularen Halbleitern aufweisen, da sie im Allgemeinen teuerer zu synthetisieren und in der Handhabung sind und im Allgemeinen eine geringere Löslichkeit als Polymere aufweisen, was zu einer Ausfällung in der Lösung führen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass es möglich ist, dieses Problem durch die Herstellung von Halbleitermischungen anzugehen, mit größeren Anteilen des Polymers in der Mischung, als die zuvor im Stand der Technik beschriebenen. Dies wird erzielt, indem die gesamte Feststoffmenge der Halbleitermischung erhöht wird, welche bei der Abscheidung durch Aufschleudern viel bessere Eigenschaften zeigt, mit einer Leistung, welche mit einer an niedermolekularer Verbindung-reichen Mischung vergleichbar ist.
Gemäß eines ersten Gegenstandes der vorliegenden Erfindung wird eine Tinte zum Tintenstrahldrucken oder Schleuderbeschichten, wie in den Ansprüchen 1 bis 32 spezifiziert, bereitgestellt.
Gemäß eines zweiten Gegenstandes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Tinte, wie in Anspruch 33 spezifiziert, bereitgestellt.

(1) Daher umfasst eine Halbleitermischung in einer ersten Ausführungsform zum Beispiel ein niedermolekulares Halbleitermaterial und ein Polymermaterial, wobei die Mischung wenigstens 75 Gew.-% des Polymermaterials umfasst.

Bevorzugte Beispiele umfassen:

(2) eine Halbleitermischung nach (1), wobei die Mischung von 75 bis 85 Gew.-% des Polymermaterials umfasst;
(3) eine Halbleitermischung nach (1) bis (2), wobei das Polymermaterial ein halbleitendes Polymermaterial ist;
(4) eine Halbleitermischung nach (3), wobei das halbleitendes Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend eine Wiederholungseinheit der Formel (I)
wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Wasserstoff, einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, einer Arylgruppe mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer 5- bis 7-gliedrigen Heteroarylgruppe, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome, die Arylgruppe oder Heteroarylgruppe unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen;
(5) eine Halbleitermischung nach (4), wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend die Wiederholungseinheit (I), wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Wasserstoff, einer Alkylgruppe mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, die Phenylgruppe unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen;
(6) eine Halbleitermischung nach (4), wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend die Wiederholungseinheit (I), wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, die Phenylgruppe unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen;
(7) eine Halbleitermischung nach einer von (4) bis (6), wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend die Wiederholungseinheit (I), wobei das Polymermaterial des Weiteren eine Wiederholungseinheit der Formel (II) umfasst:
wobei Ar¹ und Ar² gleich oder verschieden sind und jedes gewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus einer Arylgruppe mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer 5- bis 7-gliedrigen Heteroarylgruppe, enthaltend 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome, die Arylgruppe oder Heteroarylgruppe optional mit einem oder mehren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 1 to 16 Kohlenstoffatomen R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen ist, welche unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen; und n eine ganze Zahl von 1 oder mehr als 1 ist, vorzugsweise 1 oder 2;
(8) eine Halbleitermischung nach (7), wobei jedes von Ar¹ und Ar² eine Phenylgruppe ist und R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe ist, welche unsubstituiert oder mit einer Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein kann;
(9) eine Halbleitermischung nach (7), wobei das halbleitende Polymermaterial TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist;
(10) eine Halbleitermischung nach einem von (1) bis (9), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus substituierten Pentacenen und organischen halbleitenden Verbindungen der Formel (III):
wobei Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ unabhängig monozyklische aromatische Ringe umfassen und wenigstens eines von Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ mit wenigstens einem Substituenten X substituiert ist, welcher in jedem Auftreten gleich oder verschieden sein kann und gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus (i) unsubstituierten oder substituierten geraden, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppen, mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, die unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, von denen jede gleich oder verschieden sein kann, Amidogruppen, Silylgruppen und Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen oder (ii) einer polymerisierbaren oder reaktiven Gruppe, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und Stannylgruppen, und wobei jedes Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ optional an einen oder mehrere weitere monozyklische aromatische Ringe kondensiert sein können, und wobei wenigstens eines von Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ eine 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppe umfasst, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome;
(11) eine Halbleitermischung nach (10), wobei Ar⁵ an eine weitere Arylgruppe Ar⁷ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (IV) bereitzustellen:
wobei Ar⁷ einen monozyklischen aromatischen Ring darstellt, unsubstituiert oder substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X, der monozyklische aromatische Ring Ar⁷ vorzugsweise eine 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppe ist, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome;
(12) eine Halbleitermischung nach (11), wobei Ar⁶ an eine weitere Arylgruppe Ar⁸ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (V) bereitzustellen:
wobei Ar⁸ einen monozyklischen aromatischen Ring darstellt, unsubstituiert oder substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X, der monozyklische aromatische Ring Ar⁸ vorzugsweise eine 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppe ist, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome;
(13) eine Halbleitermischung nach (12), wobei Ar⁷ an eine weitere Arylgruppe Ar⁹ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (VI) bereitzustellen:
wobei Ar⁷ an eine weitere Arylgruppe Ar⁹ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (VI) bereitzustellen;
(14) eine Halbleitermischung nach einem von (10) bis (13), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei X¹ und X² gleich oder verschieden sein können und gewählt sind aus Substituenten X, wie in (10) definiert; Z¹ und Z² unabhängig S, O, Se oder NR⁴ sind; und W¹ und W² unabhängig S, O, Se, NR⁴ oder -CR⁴=CR⁴- sind, wobei R⁴ H oder ein Substituent ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituierten oder substituierten geraden, verzweigten zyklischen Alkylgruppen mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, die unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, von denen jede gleich oder verschieden sein kann, Amidogruppen, Silylgruppen und Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen;
(15) eine Halbleitermischung nach einem von (10) bis (13), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei X¹ und X² wie in (14) definiert sind, Z¹, Z², W¹ und W² wie in (14) definiert sind und V₁ und V₂ unabhängig S, O, Se oder NR⁵ sind, wobei R⁵ H oder ein Substituent ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituierten oder substituierten geraden, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppen mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, welche unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, von denen jede gleich oder verschieden sein kann, substituiert sein können, Amidogruppen, Silylgruppen und Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen;
(16) eine Halbleitermischung nach einem von (10) bis (13), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei X¹ und X² wie in (14) definiert sind und Z¹, Z², W¹ und W² wie in (14) definiert sind;
(17) eine Halbleitermischung nach einem von (10) bis (13), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei Z¹, Z², W¹ und W² wie in (14) definiert sind und X¹-X¹⁰, welche gleich oder verschieden sein können, von den Substituenten X ausgewählt sind, wie in (10) definiert;
(18) eine Halbleitermischung nach (10), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist:
wobei A eine Phenylgruppe oder eine Thiophengruppe ist, die Phenylgruppe oder Thiophengruppe nicht kondensiert ist oder mit einer Phenylgruppe oder einer Thiophengruppe kondensiert ist, welche unsubstituiert sein kann, oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹, und/oder mit einer Gruppe kondensiert ist, gewählt aus einer Phenylgruppe, einer Thiophengruppe und einer Benzothiophengruppe, wobei jede der Phenyl-, Thiophen- und Benzothiphengruppen unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist; und jede Gruppe X¹¹ gleich oder verschieden sein kann und aus Substituenten X gewählt ist, wie in (10) definiert, und vorzugsweise eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist;
(19) eine Halbleitermischung nach (18), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist, wobei A gewählt ist, aus: einer Thiophengruppe, die mit einer Phenylgruppe kondensiert ist, substituiert mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹; oder einer Phenylgruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, die Phenylgruppe des Weitern optional mit einer Thiophengruppe kondensiert sein kann, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, und/oder mit einer Benzothiophengruppe kondensiert sein kann, wobei die Benzothiphengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist, wobei X eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl 1 bis 16 ist;
(20) eine Halbleitermischung nach (18), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist, gewählt aus den folgenden Gruppen:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist;
(21) eine Halbleitermischung nach (1), wobei: das Polymermaterial ein halbleitendes konjugiertes Polymer ist, welches die Wiederholungseinheit (I), wie in (4) definiert, umfasst, wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, wobei die Phenylgruppe unsubstituiert oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wobei das halbleitende konjugierte Polymer des Weiteren die Widerholungseinheit der Formel (II), wie in (7) definiert, umfasst, wobei jedes von Ar¹ und Ar² eine Phenylgruppe ist und R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe, welche unsubstituiert oder mit einer Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert ist; das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist:
wobei A eine Phenylgruppe oder eine Thiophengruppe ist, die Phenylgruppe oder die Thiophengruppe optional mit einer Phenylgruppe oder einer Thiophengruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, kondensiert ist und/oder mit einer Gruppe kondensiert ist, gewählt aus einer Phenylgruppe, einer Thiophengruppe und einer Benzothiophengruppe, wobei jede der Phenyl-, Thiophen- und Benzothiophengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist; und jede Gruppe X¹¹ gleich oder verschieden sein kann und aus Substituenten X gewählt ist, wie in (10) definiert, und vorzugsweise eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist, die Halbleitermischung wenigstens 75 Gew.-% des halbleitenden konjugierten Polymermaterials umfasst;
(22) eine Halbleitermischung nach (21), wobei: das halbleitende konjugierte Polymer TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist; das niedermolekulare Halbleitermaterial eine Verbindung der Formel (VII) ist, wie in (21) definiert, wobei A gewählt ist, aus: einer Thiophengruppe, die mit einer Phenylgruppe kondensiert ist, substituiert mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹; einer Phenylgruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, wobei die Phenylgruppe des Weiteren optional mit einer Thiophengruppe kondensiert sein kann, welche unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, und/oder mit einer Benzothiophengruppe kondensiert sein kann, wobei die Benzothiophengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist, wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 16 ist die Halbleitermischung wenigstens 75 Gew.-% des halbleitenden konjugierten Polymermaterials umfasst;
(23) eine Halbleitermischung nach (22), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist; und die Halbleitermischung wenigstens 75–85 Gew.-% des halbleitenden konjugierten Polymermaterials umfasst;
(24) eine Halbleitermischung nach (23), wobei das halbleitende konjugierte Polymermaterial TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist, das niedermolekulare Halbleitermaterial die folgende Formel aufweist:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist; und die Halbleitermischung wenigstens 75–85 Gew.-% des halbleitenden konjugierten Polymermaterials umfasst; und
(25) eine Halbleitermischung nach (24), wobei jede Gruppe X¹¹ eine Hexylgruppe ist und die Halbleitermischung wenigstens 75 Gew.-% des halbleitenden konjugierten Polymermaterials umfasst.
(26) In einem weiteren Beispiel wird eine Tinte bereitgestellt, umfassend eine Mischung eines Polymermaterials und eines niedermolekulare Halbleitermaterials, welche in einem Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert ist, wobei die Mischung wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials umfasst, wobei die Konzentration in dem Lösungsmittel so ausgewählt ist, dass die Sättigungsbeweglichkeit eine abgeschiedenen Schicht der Mischung höchstens 10% weniger beträgt, als für eine Schicht erhalten wird, welche eine gewichtsbezogene 50:50 Mischung des gleichen Polymermaterials und des gleichen niedermolekularen Halbleitermaterial umfasst, abgeschieden aus einer Tinte mit einer Konzentration in dem gleichen Lösungsmittel, die der Hälfte der Konzentration der Mischung entspricht, welche wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials aufgelöst oder dispergiert in dem Lösungsmittel umfasst.

Bevorzugte weitere Beispiele umfassen:

(27) eine Tinte nach (26), wobei die Mischung wenigstens 70 bis 85 Gew.-% des Polymermaterials umfasst;
(28) eine Tinte nach (26), wobei die Mischung wenigstens 75 Gew.-% des Polymermaterials umfasst;
(29) eine Tinte nach einem von (26) bis (28), wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel gewählt wird, so dass die Lösungsbeweglichkeit einer abgeschiedenen Schicht höchsten 5% weniger beträgt, als die Sättigungsbeweglichkeit für eine Schicht beträgt, umfassend eine Mischung umfassend eine gewichtsbezogene 50:50 Mischung des gleichen Polymermaterials und des gleichen niedermolekularen Halbleitermaterials, abgeschieden aus einer Tinte, welche eine Konzentration in dem gleichen Lösungsmittel aufweist, die der Hälfte der Konzentration der wenigstens 70 Gew.-% des in dem Lösungsmittel aufgelösten oder dispergierten Polymermaterials umfassenden Mischung entspricht;
(30) eine Tinte nach einem von (26) to (28), wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel so gewählt ist, dass die Sättigungsbeweglichkeit einer abgeschiedenen Schicht der Mischung wenigstens der Sättigungsbeweglichkeit entspricht, welche für eine Schichterhalten wird, enthaltend eine Mischung umfassend eine gewichtsbezogene 50:50 Mischung des gleichen Polymermaterials und des gleichen niedermolekularen Halbleitermaterials, abgeschieden aus einer Tinte, welche eine Konzentration in dem gleichen Lösungsmittel aufweist, die der Halte der Konzentration der wenigstens 70 Gew.-% des in dem Lösungsmittel aufgelösten oder dispergierten Polymermaterials umfassenden Mischung entspricht;
(31) eine Tinte nach einem von (26) bis (30), wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel wenigstens 0.6% w/v beträgt;
(32) eine Tinte nach einem von (26) bis (30), wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel wenigstens 0.8% w/v beträgt;
(33) eine Tinte nach einem von (26) bis (32), wobei das Polymermaterial ein halbleitendes Polymermaterial ist;
(34) eine Tinte nach (33), wobei das halbleitende Polymermaterial ein Halbleiterpolymermaterial nach einem der obigen (4) bis (9) ist;
(35) eine Tinte nach einem von (26) bis (34), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein niedermolekulares Halbleitermaterial nach einem von (10) bis (20) ist;
(36) eine Tinte nach einem von (26) to (35), wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Methylbenzolen (wie Toluol, Xylol oder Trimethylbenzol), C_1-4 Alkoxybenzole und C_1-4 Alkyl-substituierte C_1-4 Alkoxybenzole (wie such Anisol, Methylanisol, di- oder tri-Methylanisol, di- oder tri-Methoxybenzol oder Ethoxybenzol), halogenierte Benzole (wie mono-, di- or tri-Chlorbenzol oder Brombenzol, Chlor- oder Bromtoluol), nicht aromatische Verbindungen (wie Decahydronaphthalin, Octan, Nonan, Decan oder Dodecan), halogenierte nicht-aromatische Verbindungen (wie Chloroform oder Dichlormethan) und kondensierte Benzole (wie 1-Methylnaphthalin oder 1-Methoxynaphthalin);
(37) eine Tinte nach (36), wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Toluol, Anisol, Ethoxybenzol, Chlorbenzol, Decahydronaphthalin, Octan, Chloroform und 1-Methylnaphthalin;
(38) eine Tinte nach einem von (26) bis (37), wobei: das Polymermaterial ein halbleitendes konjugiertes Polymer ist, welches die Wiederholungseinheit (I), wie in (4) definiert, umfasst, wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, wobei die Phenylgruppe unsubstituiert oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wobei das halbleitende konjugierte Polymer des Weiteren die Widerholungseinheit der Formel (II), wie in Anspruch 10 definiert, umfasst, wobei jedes von Ar¹ und Ar² eine Phenylgruppe ist und R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe, welche unsubstituiert oder mit einer Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert ist; das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist:
wobei A eine Phenylgruppe oder eine Thiophengruppe ist, die Phenylgruppe oder die Thiophengruppe optional mit einer Phenylgruppe oder einer Thiophengruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, kondensiert ist und/oder mit einer Gruppe kondensiert ist, gewählt aus einer Phenylgruppe, einer Thiophengruppe und einer Benzothiophengruppe, wobei jede der Phenyl-, Thiophen- und Benzothiophengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist; und jede Gruppe X¹¹ gleich oder verschieden sein kann und aus Substituenten X gewählt ist, wie in (10) definiert, und vorzugsweise eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist; die Halbleitermischung wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials umfasst; das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Toluol, Anisol, Ethoxybenzol, Chlorbenzol, Decahydronaphthalin, Octan, Chloroform und 1- Methylnaphthalin; wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel so gewählt ist, dass die Sättigungsbeweglichkeit einer abgeschiedenen Schicht der Mischung höchsten 10% weniger als die Sättigungsbeweglichkeit beträgt, welche für eine Schicht erhalten wird, enthaltend eine Mischung umfassend eine gewichtsbezogene 50:50 Mischung des gleichen Polymermaterials und des gleichen niedermolekularen Halbleitermaterials, abgeschieden aus einer Tinte, welche eine Konzentration in dem gleichen Lösungsmittel aufweist, die der Hälfte der Konzentration der wenigstens 70 Gew.-% des in dem Lösungsmittel aufgelösten oder dispergierten Polymermaterials umfassenden Mischung entspricht;
(39) eine Tinte nach (38), wobei: das halbleitende konjugierte Polymer TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist; das niedermolekulare Halbleitermaterial eine Verbindung der Formel (VII) ist, wie in (38) definiert, wobei A gewählt ist, aus: einer Thiophengruppe, die mit einer Phenylgruppe kondensiert ist, substituiert mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹; einer Phenylgruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X substituiert sein kann, wobei die Phenylgruppe des Weiteren optional mit einer Thiophengruppe kondensiert sein kann, welche unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X substituiert sein kann, und/oder mit einer Benzothiophengruppe kondensiert sein kann, wobei die Benzothiophengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X substituiert ist, wobei X eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 16 ist; die Halbleitermischung wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials umfasst; das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Toluol, Anisol, Ethoxybenzol, Chlorbenzol, Decahydronaphthalin, Octan, Chloroform und 1- Methylnaphthalin; und wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel so gewählt ist, dass die Sättigungsbeweglichkeit einer abgeschiedenen Schicht der Mischung höchsten 5% weniger als die Sättigungsbeweglichkeit beträgt, welche für eine Schicht erhalten wird, enthaltend eine Mischung umfassend eine gewichtsbezogene 50:50 Mischung des gleichen Polymermaterials und des gleichen niedermolekularen Halbleitermaterials, abgeschieden aus einer Tinte, welche eine Konzentration in dem gleichen Lösungsmittel aufweist, die der Hälfte der Konzentration der wenigstens 70 Gew.-% des in dem Lösungsmittel aufgelösten oder dispergierten Polymermaterials umfassenden Mischung entspricht
(40) eine Tinte nach (39), wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist; die Halbleitermischung wenigstens 70–85 Gew.-% des Polymermaterials umfasst; das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Toluol, Anisol, Ethoxybenzol, Chlorbenzol, Decahydronaphthalin, Octan, Chloroform und 1- Methylnaphthalin; und wobei die Konzentration der Mischung in dem Lösungsmittel so gewählt ist, dass die Sättigungsbeweglichkeit einer abgeschiedenen Schicht der Mischung wenigstens der Sättigungsbeweglichkeit entspricht, welche für eine Schicht erhalten wird, enthaltend eine Mischung umfassend eine gewichtsbezogene 50:50 Mischung des gleichen Polymermaterials und des gleichen niedermolekularen Halbleitermaterials, abgeschieden aus einer Tinte, welche eine Konzentration in dem gleichen Lösungsmittel aufweist, die der Hälfte der Konzentration der wenigstens 70 Gew.-% des in dem Lösungsmittel aufgelösten oder dispergierten Polymermaterials umfassenden Mischung; und
(41) eine Tinte nach (39) bis (40 wobei das halbleitende konjugierte Polymermaterial TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist, das niedermolekulare Halbleitermaterial die folgende Formel aufweist:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist; die Halbleitermischung wenigstens 70 Gew.-% des halbleitenden konjugierten Polymermaterials umfasst; das Lösungsmittel aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Toluol, Anisol, Ethoxybenzol, Chlorbenzol, Decahydronaphthalin, Octan, Chloroform und 1- Methylnaphthalin; und die Konzentration der Halbleitermischung in dem Lösungsmittel wenigstens 0,6% w/v beträgt;
(42) eine Tinte nach (41), wobei jede Gruppe X¹¹ eine Hexylgruppe und die Halbleitermischung 75 Gew.-% des Polymermaterials umfasst; und Die Konzentration der Halbleitermischung in dem Lösungsmittel wenigstens 0,8% w/v beträgt.

In einem dritten Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine aus einer Tinte gemäß einem von (26) bis (42) abgeschiedene Halbleitermischung bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Mischung aus der Tinte durch Aufschleudern abgeschieden.
In einem vierten Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitereinrichtung bereitgestellt, bei welcher die Halbleiterschicht eine Schicht einer Halbleitermischung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitermischung eine Halbleitermischung nach einem der (1) bis (25) ist. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses vierten Gegenstandes der vorliegenden Erfindung, ist die Einrichtung ein organischer Dünnschichttransistor, der organische Dünnschichttransistor umfasst Source- und Drain-Elektroden mit einem Kannalbereich zwischen diesen, welcher eine Kanallänge aufweist, eine Gate-Elektrode, eine dielektrische Schicht, angeordnet zwischen den Source- und Drain-Elektroden, und dem Kanalbereich und der Gate-Elektrode und eine halbleitende Schicht, wobei die halbleitende Schicht eine Schicht aus einer Halbleitermischung nach einem von (1) bis (25) umfasst.
In einem fünften Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitereinrichtung zur Verfügung gestellt, bei welcher die halbleitende Schicht eine Schicht einer Halbleitermischung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitermischung aus einer Tinte gemäß einem der (26) bis (42) abgeschieden wird. In einem bevorzugten Gegenstand ist die Einrichtung ein organischer Dünnschichttransistor, der organische Dünnschichttransistor umfasst Source- und Drain-Elektroden mit einem Kanalbereich zwischen diesen, mit einer Kanallänge, eine Gate-Elektrode, eine dielektrische Schicht, angeordnet zwischen der Source- und Drain-Elektrode und einem Kanalbereich und der Gate-Elektrode und einer halbleitenden Schicht, wobei die halbleitende Schicht eine Schicht einer Halbleitermischung umfasst, abgeschieden aus einer Tinte nach einem von (26) bis (42). Vorzugsweise wird die halbleitende Schicht aus der Tinte mittels Aufschleudern abgeschieden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Gegensatz zu der Lehre des Standes, welche feststellt, dass es zur Herstellung von Halbleitermischungen mit einer guten Leistung notwendig ist, wenigstens 50 Gew.-% des niedermolekularen Halbleiters aufzuweisen, haben wir herausgefunden, dass es möglich ist Mischungen herzustellen, die wenigstens 75 Gew.-% Polymer enthalten. Die gute Leistung der polymerreichen Halbleitermischung wird erhalten, indem die gesamte Feststoffmenge der Mischung erhöht wird, so dass eine Leistung erzielt wird, die mit der einer an kleinem Molekül bzw. niedermolekularer Verbindung-reichen Mischung vergleichbar ist.
Durch Verwendung einer polymerreichen Mischung (wenigstens 70 Masse-% Polymer), kann die Beweglichkeit der organischen Dünnschichttransistoren (OTFTs) und anderer Einrichtungen, umfassend eine Halbleiterschicht, verbessert werden, indem die Schicht aus einer Tinte abgeschieden wird, welche einen höheren gesamten Feststoffgehalt der Halbleitermischung aufweist. Die Auswirkung den gesamten Feststoffgehalt in der Tinte zu steuern, hat einen Schlüsseleinfluss auf die Sättigungsbeweglichkeit der Einrichtungen, da Halbleitermischungen mit wenigstens 70 Masse-% Polymer, die aus Tinten mit geringem gesamten Feststoffgehalt der Mischung in der Tinte abgeschieden werden, eine geringe Sättigungsbeweglichkeit aufweisen (wie im Stand der Technik gelehrt), wenn dagegen die gleiche Mischung aus einer Tinte mit hoher Konzentration abgeschieden wird, führt dies zu einer deutlich höheren Beweglichkeit (typischerweise bis zu einer Größenordnung höher). In dem Zusammenhang der vorliegenden Erfindung bezieht sich der gesamte Feststoffgehalt der Halbleitermischung auf die Konzentration der Mischung in der Tinte, gemessen als% w/v (d. h. Feststoffgewicht/Volumen des Lösungsmittels).
WO 2004/057688 , wie oben diskutiert, lehrt, dass ein Mischungssystem wenigstens 30 Masse-% des niedermolekularen Bestandteils in der Mischung erfordert (und dass dies zu schlechten Ergebnissen führt), und die besten Ergebnisse werden für Mischungen erzielt mit einem Verhältnis von Polymer:niedermolekularer Halbleiter von 40:60 bis 60:40. In der vorliegenden Erfindung haben wir gezeigt, dass Mischungen enthaltend 25 Gew.-% des niedermolekularen Halbleiters oder weniger, verwendet werden können, um Einrichtungen mit großer Beweglichkeit zu erzielen. Dies wird durch die Verwendung von Tinten erzielt, welche eine sehr viel höheren gesamten Feststoffgehalt des Polymers aufweisen, d. h. wenigstens doppelt so hoch.
Die genaue Konzentration der Mischung in der Tinte verändert sich abhängig von der Menge des Polymers in der Mischung, der chemischen Struktur und dem Molekulargewicht des Polymers und und der chemischen Struktur des niedermolekularen Halbleiters und der gewünschten Beweglichkeit, welche in der Mischung erzielt werden soll. Zum Beispiel beträgt bei einem TFB Polymer mit einem Molekulargewicht von ca. 300000, welches eine ähnliche Sättigungsbeweglichkeit aufweisen soll wie mit einer Schicht erzielt wird, die eine 75:25 Mischung des niedermolekularen Halbleiters A(nachfolgende Struktur):TFB aufweist, die Tintenkonzentration, die notwendig ist um eine Schicht umfassend eine 25:75 Mischung des niedermolekularen Halbleiters A:TFB zur Erzielung einer Schicht der Halbleitermischung mit einer ähnlichen Beweglichkeit abzuscheiden, 0.8% w/v in o-Xylol, d. h. die doppelte Konzentration der Tinte, welche verwendet wird, um die Schicht umfassen die 75:25 niedermolekularer Halbleiter A:TFB Mischung abzuscheiden.
Die vorliegende Erfindung stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber bekannten Mischungen und Tinten zu Verfügung, da eine geringere Menge des niedermolekularem Materials für das Mischungssystem verwendet werden kann. Dies weist zwei Hauptvorteile gegenüber dem an niedermolekularen Material-reichen Mischungsansatz auf, wie folgt:

(i) weniger niedermolekulares Material muss verwendet werden, wodurch die Kosten des Halbleitermischungsmaterials potentiell reduziert werden (da die Polymersynthese ein gereifteres Verfahren ist); und
(ii) eine niedrigere effektive Konzentration des niedermolekularen Materials liegt in Lösung vor und daher wird die Kristallisationswahrscheinlichkeit des niedermolekularen Materials in Lösung verringert.

Das bei der Herstellung der Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Polymermaterial kann ein isolierendes Material oder ein Halbleitermaterial sein. Es kann jedes Polymermaterial sein, welches dem Zweck geeignet ist, die geringe Löslichkeit und die schlechten Filmbildungseigenschaften der organischen niedermolekularen halbleitenden Verbindung zu überwinden, z. B. solche die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, wie in dem Stand der Technik beschrieben, wie in Smith et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 253301 (2008); Ohe et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 053303 (2008); Madec et. al., Journal of Surface Science & Nanotechnology, Band 7, 455–458 (2009) und Kang et. al., J. Am. Chem. Soc., Band 130, 12273–75 (2008).
Wenn es ein halbleitendes Polymer ist, ist es vorzugsweise ein konjugiertes Polymer umfassend eine Wiederholungseinheit der Formel (I) wie oben in (4) definiert. Vorzugsweise umfasst das konjugierte Polymer, welches eine Widerholungseinheit der Formel (I) umfasst, des Weiteren eine Wiederholungseinheit der Formel (II), wie oben in (7) definiert. Bevorzugte Halbleitermaterialien zur Verwendung umfassen TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n.
Das niedermolekulare Halbleitermaterial, welches bei der Herstellung der Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann jedes niedermolekulare Halbleitermaterial sein, welches zu diesem Zweck geeignet ist, z. B. solche, welche Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, wie oben in dem Stand der Technik beschriebenen oder die niedermolekularen Halbleiter, wie in der WO 2010/061176 beschrieben. Bevorzugte Beispiel des niedermolekularen Halbleitermaterials zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind organische halbleitende Verbindungen der Formeln (III) bis (VII), wie in den obigen (10) bis (20) definiert. Besonders bevorzugt sind solche, wie in (20) definiert.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Alkylgruppen in den Definitionen von R¹, R², R³, An¹ und Ar² Alkylgruppen mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, deren Beispiele Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl umfassen.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Alkylgruppen in den Definitionen von Ar³, Ar⁴, Ar⁵, Ar⁶, Ar⁷, Ar⁸, Ar⁹, X, X¹, X², R⁴ und R⁵ Alkylgruppen mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, deren Beispiele Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl umfassen.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Arylgruppen in den Definitionen von R¹, R², R³, Ar¹ und Ar² Arylgruppen mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen. Beispiele umfassen Phenyl-, Indenyl-, Naphthyl-, Phenanthrenyl- und Anthracenylgruppen. Bevorzugtere Arylgruppen umfassen Phenylgruppen.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Heteroarylgruppen in den Definitionen von R¹, R², Ar¹ und Ar² sind 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppen enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome, und von Ar³, Ar⁴, Ar⁵, Ar⁶, Ar⁷, Ar⁸ und Ar⁹ sind 5- bis 7-gliedrige Herteroarylgruppen von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome. Beispiele umfassen Furyl-, Thienyl-, Pyrrolyl-, Azepinyl-, Pyrazolyl-, Imidazolyl-, Oxazolyl-, Isoxazolyl-, Thiazolyl-, Isothiazolyl-, 1,2,3-Oxadiazolyl-, Triazolyl-, Tetrazolyl-, Thiadiazolyl-, Pyranyl-, Pyridyl-, Pyridazinyl-, Pyrimidinyl- und Pyrazinylgruppen. Bevorzugtere Heteroarylgruppen umfassen Furyl, Thienyl, Pyrrolyl und Pyridyl, und besonders bevorzugt ist Thienyl.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Alkoxygruppen in den Definitionen von R¹, R², R³, Ar¹ and Ar² Alkoxygruppen mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, von denen Beispiele Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy und Butoxy umfassen.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Alkoxygruppen in den Definitionen von X, X¹, X², R⁴ and R⁵ Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, von denen Beispiel Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy und Butoxy umfassen.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die Alkenylgruppen in den Definitionen von X, X¹, X², R⁴ and R⁵ Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, von denen Beispiel Ethenyl, Propenyl und 2-Methylpropenyl umfassen.
In den Polymeren und den niedermolekularen Halbleitern, wie in (4) bis (9) und (10) bis (20) jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung offenbart, sind die unsubstituierten oder substituierten Aminogruppen in den Definitionen von X, X¹, X², R⁴ and R⁵ Aminogruppen die unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen substituiert sein können, welche gleich oder verschieden sind, jeweils von 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisen, vorzugsweise von 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Bevorzugte Beispiele umfassen Amino, Methylamino, Ethylamino und Methylethylamino.
In den Verbindungen der Formeln (III) bis (VI) gemäß den obigen (10) bis (17), sind die Alkylgruppen gerade, verzweigte oder zyklische Gruppen mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und sie können unsubstituiert oder substituiert sein. Beispielhafte Verbindungen umfassen Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Halogenatome, Aminogruppen, die unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen substituiert sein können, welche gleich oder verschieden sein können, jeweils von 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisen, Acylaminogruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, Nitrogruppen, Alkoxycarbonylgruppen mit von 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, Carboxylgruppen, Arylgruppen mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen und 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppen enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome.
In den Verbindungen der Formeln (III) bis (VI) gemäß den obigen (10) bis (13), umfassen die Ar³, Ar⁴, Ar⁵, Ar⁶, Ar⁷, Ar⁸ und Ar⁹ monozyklische aromatische Ringe. Diese werden bevorzugt gewählt aus 5- bis 7-gliedrigen Heteroarylgruppen enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome; die monozyklischen Ringe werden noch bevorzugter gewählt aus O Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome Phenyl, Indenyl, Naphthyl, Phenanthrenyl, Anthracenyl, Furyl, Thienyl, Pyrrolyl und Pyridyl, und besonders bevorzugt Phenyl oder Thienyl.
Lösungsmittel, die zur Verwendung bei der Herstellung der Tinten der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Methylbenzole (wie Toluol, Xylol oder Trimethylbenzol), C_1-4 Alkoxybenzole und C_1-4 Alkyl-substituierte C_1-4 Alkoxybenzole (wie Anisol, Methylanisol, di-, tri-Methylanisol, di-, tri-Methoxybenzol oder Ethoxybenzol), halogenierte Benzole (wie mono-, di- oder tri-Chlorbenzol oder Brombenzol, Chlor- oder Bromtoluol), nicht aromatische Verbindungen (wie Decahydronaphthalin, Octan, Nonan, Decan oder Dodecan), halogenierte nicht aromatische Verbindungen (wie Chloroform oder Dichlormethan) und kondensierte Benzole (wie 1-Methylnaphthalin oder 1-Methoxynaphthalin).
Lösungsmittel, die zur Verwendung bei der Herstellung der Tinten der vorliegenden Erfindung besonders geeignet sind, sind alle Lösungsmittel, die die Polymere und niedermolekulare Halbleiter der Erfindung auflösen können, und ermöglichen, dass die Mischungen auf herkömmliche Weise (z. B. Aufschleudern) abgeschieden werden und dann verdampfen dann. Besonders bevorzugte Lösungssmittel sind C_1-4 Alkoxybenzole und C_1-4 Alkyl-substituierte C_1-4 Alkoxybenzole.
C_1-4 Alkoxybenzole sind Benzolgruppen, substituiert durch eine Alkoxygruppe mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Beispiele dieser umfassen Methoxybenzol, Ethoxybenzol, Propoxybenzol, Isopropoxybenzol und Butoxybenzol. Bevorzugte Beispiele sind Anisol und Ethoxybenzol und Anisol ist besonders bevorzugt.
C_1-4 Alkyl-substituierte C_1-4 Alkoxybenzole sind die obigen, welche mit einer einzelnen Alkylgruppe mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert sind, der Beispiele Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl- und Butylgruppen. Bevorzugte C_1-4 Alkyl-substituierte C_1-4 Alkoxybenzole umfassen Anisol substituiert an der 2-, 3- oder 4-Stellung durch eine Methyl- oder Ethylgruppe und Ethoxybenzol substituiert an der 2-, 3- oder 4-Stellung durch eine Methyl- oder Ethylgruppe. 2-Methylanisol und 4-Methylanisol sind besonders bevorzugt.
Die organischen Dünnschichttransistoren gemäß der vorliegenden Erfindung können organische Dünnschichttransistoren sein, die eine organische Halbleiterschicht umfassen. Die Transistoren können einen p-Typ oder n-Typ aufweisen. Geeignete Transistorstrukturen umfassen Top-Gate Transitoren und Bottom-Gate Transistoren. Der Aufbau dieser wurde in dem Hintergrund der Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Erfindung kann unter Berücksichtigung der folgenden Beispiele unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen weiter nachvollzogen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Top-Gate/Bottom-Contact Dünnschichttransistor;
2 zeigt einen Bottom-Gate/Bottom-Contact Dünnschichttransistor;
3 zeigt den Polymerbestandteil TFB und den niedermolekularen Halbleiterbestandteil A, welche bei der Herstellung der Halbleitermischungen verwendet werden, die in den Beispielen der vorliegenden Anmeldung hergestellt werden;
4 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen Top-Gate Dünnschichttransistors, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Darstellung der Sättigungsbeweglichkeit (cm²/Vs) (aufgenommen im Sättigungsgebiet der Einrichtung) gegen die Kanallänge (μm) gemessen für Einrichtungen, welche unter Verwendungen von Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung und anderen Mischungen, welche außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, erhalten wurden; und
6 zeigt eine Darstellung der durchschnittlichen Sättigungsbeweglichkeit (cm²/Vs) gegen die Gew.-% des niedermolekularen Halbleiters A in der Halbleitermischung, gemessen für Einrichtungen der vorliegenden Erfindung.
Beispiele
Die folgenden Beispiele richten sich auf die Verwendung bestimmter Mischungen der vorliegenden Erfindung, um organische Dünnschichttransistor (OTFT) Einrichtungen mit hoher Beweglichkeit zu erhalten. Zwei spezifische Beispiele eines niedermolekulare Verbindung – Polymer Mischungssystem, werden als Arbeitsbeispiele angeführt, auf der Basis der Ergebnisse der Einrichtung, welche in einem gemäß des folgenden päparativen Verfahrens hergestellten Top-Gate/Bottom-Contact Einrichtungsaufbau erzielt wurden.
TFT-Herstellung
Vorreinigen der OTF Substrate und Vorbehandlungen der selbstorganisierenden Monoschicht (SAM)
Der erste Schritt der Heerstellung der Einrichtung erfordert eine Vorreinigung der Einrichtungssubstrate und die Verwendung von selbstorganisierenden Monoschichten, um sicherzustellen, dass eine gleichmäßige Oberflächenenergie in dem Kanalbereich erhalten wird und dass der Übergangswiderstand minimiert wird. Die Substrate bestehen aus goldenen Source- und Drain-Elektroden, welche direkt auf der Glasoberfläche abgeschieden werden. Die Substrate werden mittels Sauerstoffplasma gereinigt, um sicherzustellen, dass alles restliche Photoresistmaterial (welches zur Abgrenzung der Sourc-Drain Elektrode verwendet wurde) entfernt wurde.
Nach der Plasmabehandlung wurde eine Kanalbereich SAM (Phenethyltrichlorsilan) aus einer Lösungsphase mit einer Konzentration von 20 mM aufgebracht, indem das Substrat in der Toluollösung für 2 Minuten geflutet wurde. Die Lösung wurde entfernt, indem das Substrat auf einem Schleuderbeschichter schnell gedreht wurde, anschließend in Toluol gefolgt von Isopropanol gespült wurde. Das gleiche Verfahren wurde wiederholt, um das Elektroden-SAM-Material (Pentafluorbenzolthiol) mit der gleichen Konzentration in Isopropanol über einen Zeitraum von 2 Minuten aufzubringen. Wieder wurde das Substrat in Isopropanal gespült, um alles nicht reagierte Material von dem Substrat zu entfernen. Alle Schritte wurden in Luft durchgeführt. Die Proben wurden dann in eine trockene Stickstoffatmosphäre befördert und bei 60°C für 10 Minuten gebrannt (gebacken), um sicherzustellen, dass sie Proben dehydriert waren.
Herstellung und Aufschleudern der Lösung der Halbleitermaterialmischung
In dieser Offenbarung wurden fünf Arten von Halbleitermischungen betrachtet, um die Bedeutung der Zusammensetzung der Mischungen mit geringem Volumenanteil an niedermolekularen Halbleiter hervorzuheben (siehe nachfolgende Tabelle 1).

Die Mischungen aus niedermolekularer Verbindung und Polymermaterialien wurden hergestellt, indem zunächst separate Lösungen (separate Tinten) der einzelnen Bestandteile (TFB und niedermolekularer Halbleiter A) in wasserfreiem o-Xylol mit den gewünschten Konzentrationen (% w/v) hergestellt wurden und diese einzelnen Tinten in Bezug auf das Volumen vermischt wurden. Table 1

Mischungsprobe	Verhältnis der Bestandteile (niedermolelkularer Halbleiter A/TFB)	Tintenkonzentratiom (% w/v)	Effektive niedermolekulare Halbleiter A – Konzentration in der Mischung (mg/ml)
S5	75/25	0,4	3
S1	50/50	0,4	2
S2	25/75	0,4	1
S3	25/75	0,6	1,5
S4	25/75	0,8	2

Für jede Mischung wurden die einzelnen Bestandteile in Lösung mit der jeweiligen Tintenkonzentration der Mischung hergestellt, z. B. entspricht eine 0,4% w/v 4 mg des Feststoffes (TFB und niedermolekulare Verbindung A) in 1 ml des Lösungsmittels, 0,8% w/v entspricht 8 mg Feststoff je 1 ml des Lösungsmittels. Die Bestandteile wurden in Bezug auf das Volumen vermischt, um das gewünschte Zielmischungsverhältnis zu erzielen.
Die Abscheidung jeder Mischung wurde unter Verwendung eines Schleuderbeschichters mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 600 U/min für einen Zeitraum von 30 Sekunden durchgeführt, anschließend bei 80°C für einen Zeitraum von 10 Minuten getrocknet. Eine dielektrische Schicht wurde anschließend auf diesem Halbleiterfilm abgeschieden.
Abscheidung der dielektrischen Schicht
Das verwendete dielektrische Material war das fluorierte Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE).
Andere geeignete fluorierte Polymere, die hätten verwendet werden können, umfassen perfluoriertes zyklisches oxyaliphatisches Polymer (CYTOP), Perfluoralkoxypolymerharz (PFA), fluoriertes Ethylen-propylen (FEP), Polyethylentetrafluorethylen (ETFE), Polyvinylfluorid (PVF), Polyethylenchlortrifluorethylen (ECTFE), Polyvinylidenfluoride (PVDF), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), perfluorierte Elastomere (FFKM), wie Kalrez (RTM) oder Tecnoflon (RTM), Fluorelastomere, wie Viton (RTM), Perfluorpolyether (PFPE) und ein Polymer aus Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid (THV).
Fluorierte Polymere sind eine attraktive Wahl als das dielektrische Material, insbesondere auf dem Gebiet der organischen Dünnschichttransistoren (OTFTs), da sie eine Anzahl vorteilhafter Eigenschaften aufweisen, einschließlich:

(i) Ausgezeichneter Aufschleudereigenschaften, z. B.: (a) Benetzung auf einer breiten Vielzahl von Oberflächen; und (b) Filmbildung, mit der Option Multilayer-Beschichtungen durchzuführen.
(ii) Chemische Inertheit.
(iii) Quasi-totale Lösungsmittel Orthogonalität: folglich ist die Gefahr, dass sich die Halbleiterschicht von dem zum Aufschleudern des Dielektrikum verwendeten Lösungsmittel aufgelöst wird, minimal.
(iv) Hohe Hydrophobe Eigenschaft: dies kann vorteilhaft sein, da es zu einer geringen Wasseraufnahme und geringen Beweglichkeit in ionischen Verunreinigungen in dem fluorierten Polymerdielektrikum führt (resultier in einer niedrigen Hysterese).

Abscheidung der Gate-Elektrode
Schließlich wurde die Gate-Elektrode durch thermisches Aufdampfen von 5 nm Chrom gefolgt von 200 nm Aluminium durch eine Lochmaske abgeschieden, um den gewünschten organischen Dünnschichttransistor zu erhalten, wie in schematischer Form in 4 dargestellt, wobei 13 und 14 die Source- und Drain-Elektroden sind, 15 die Elektrode SAM ist, 16 der Kanal SAM ist, 17 die Halbleitermischungsschicht ist, 18 die dielektrische Schicht ist und 19 die Gate-Elektrode ist.
Eigenschaften der Einrichtung
Wie oben hergestellte Einrichtungen wurden in Umgebungsbedingungen gemessen (keine Verkapselung der Einrichtung wurde verwendet), unter Verwendung eines Hewlett Packard 4156C Halbleiterparameteralalysators, indem die Output- und Transfereigenschaften der Einrichtung gemessen wurden. Die Beweglichkeit der Einrichtung wurde aus den Transferwerten in dem Sättigungsbereich berechnet. Die Sättigungsbeweglichkeit, wie in den Überschriften der 5 und 6, welche nachfolgend diskutiert werden, gezeigt, beziehen sich auf die Beweglichkeit in dem Sättigungsbereich, wobei die Drain-Elektrode auf –40 V unter Bezug auf die Source-Elektrode vorgespannt ist. In diesem Bereich wird der Drain-Strom als „gesättigt” in Bezug auf die Drain-Vorspannung angesehen, so dass eine höhere Drain-Vorspannung nicht zu einem höheren Drain-Strom führt. Des Weiteren ist die Beweglichkeit ein Maß dafür, wie viel Strom durch die Einrichtung fließt, und muss sich nicht notwendigerweise auf die intrinsische Beweglichkeit des Halbleitermaterials selbst beziehen (obwohl dies in vielen Fällen zutrifft). Zum Beispiel kann eine Einrichtung mit dem gleichen Halbleitermaterial in dem Kanalbereich einen höheren Überganswiderstand im Vergleich mit einer anderen Einrichtung aufweisen, welche daher eine niedrigere „Einrichtungs-”beweglichkeit aufweist.
Beispiel 1
Die Sättigungsbeweglichkeit als eine Funktion der Kanallänge wurde für alle fünf Halbleitermischungen gemessen, wie oben beschrieben. Die Resultate sind für jede der Mischungen in der 5 dargestellt. Die Beweglichkeit für Einrichtungen mit kurzer Kanallänge (d. h. 10 μm und weniger) ist für Anwendungen am interessantesten von dem Gesichtspunkt aus, die Auflösung eines Displays zu maximieren. Die Verringerung der Beweglichkeit mit der Verringerung der Kanallänge ist eine Folge der Anwesenheit des Überganswiderstandes in der Einrichtung (dies zeigt sich an der Grenzfläche zwischen Halbleiter und Source- oder Drain-Elektroden).
Unter Berücksichtigung der Einrichtungen, welche unter Verwendung der Mischungsproben S5, S1 und S2 hergestellt wurden, wurde beobachtet, dass entweder ein 75% (S5) oder 50% Gehalt (S1) des niedermolekularen Bestandteils zu einer sehr ähnlichen Beweglichkeitsleistung führte. Die Einrichtungen mit einer 25% niedermolekularen Mischung (S2) zeigten eine um einen Faktor 2 bis 3 erheblich geringere Mobilität bei allen Kanallängen. Unter Berücksichtigung der in dem Dokument des Standes der Technik, WO 2004/057688 , angeführten Resultate, in welchen berichtet wird, dass der niedermolekulare Bestandteil wenigstens 30 Masse-% der Mischung betragen sollte, erscheint dies aufgrund des geringen Gehalts des niedermolekularen Materials in der Mischung ein vorhersehbares Ergebnis zu sein.
Mit Blick auf das gleich Verhältnis des Polymers und der niedermolekularen Bestandteile in der Mischung, wie in S2 (d. h. 75:25 TFB:niedermolekularer Halbleiter A), jedoch mit einem erhöhten gesamten Feststoffanteil der Mischungslösung, wie in S3 und S4, zeigen die in 5 dargestellten Werte, dass die Beweglichkeit der Einrichtung auf das ursprüngliche Niveau zurückgeführt werden kann, wie bei der an niedermolekularen Verbindung-reichen Mischung (d. h. 75% niedermolekulare Halbleiter A-S5).
Die hohe Beweglichkeit einer Mischung mit niedermolekularem Gehalt in einer Einrichtung steht im Gegensatz zu dem, was in dem Stand der Technik, wie der WO 2004/057688 , gezeigt ist, bei welcher wenigstens 30 Masse-% des niedermolekularen Bestandteils gefordert sind, um hohe Einrichtungsbeweglichkeiten zu erzielen. Ohne an eine Theorie gebunden zu werden, nehmen wir an, dass dies auf der Notwendigkeit beruhen kann, eine gute Bedeckung der niedermolekularen Verbindung an der Filmoberfläche zu erhalten, um hohe Einrichtungsbeweglichkeiten zu erzielen. Wenn Mischungen mit einem geringen niedermolekularen Anteil aus Tinten mit niedriger Konzentration abgeschieden werden, ist einfach nicht genug an niedermolekulare Verbindung in dem resultierenden Film vorhanden, um eine gute niedermolekulare Schicht zu bilden. Indem der Feststoff(TFB und niedermolekulare Verbindung A)-Gehalt der Halbleitermischung erhöht wird, ist ausreichend niedermolekulares Material vorhanden, um diese kritische Schicht zu bilden.
Vorteile des Ansatzes Mischungen der vorliegenden Erfindung mit niedermolekularem Anteil zu verwenden, umfasst das Potential einer verbesserten Lösungsstabilität und verringerte Materialkosten. Eine verbesserte Lösungsstabilität kann realisiert werden, wenn die Löslichkeit des niedermolekularen Bestandteils in Bezug auf das Polymermaterial gering ist. In diesem Fall neigt der niedermolekulare Halbleiter weniger dazu in der Lösung zu kristallisieren oder auszufallen, wenn die Mischung eher Polymer-reich als an niedermolekularer Verbindung-reich ist.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde die durchschnittliche Sättigungsbeweglichkeit von Einrichtungen, welche wie oben beschrieben hergestellt wurden, gemessen, für Mischungen mit unterschiedlichen Mengen an niedermolekularem Halbleiter A in der Mischung, um die Wirkung des Gehaltes des niedermolekularen Halbleiters A in der Mischung auf die Sättigungsbeweglichkeit zu bestimmen. Die erzielten Resultate sind in 6 dargestellt. Wie aus 6 deutlich wird, werden für Mischungen des niedermolekularen Halbleiters A und TFB überragende Sättigungsbeweglichkeiten erzielt, wenn der Anteil des niedermolekularen Halbleiters A von 15 bis 30% in der polymerreichen Halbleitermischung beträgt.
Beispiel 3
Die gleichen Verfahren wurden auf die gleiche Art, wie in den Beispielen 1 und 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle des niedermolekularen Halbleiters A gleiche Mengen des folgenden niedermolekularen Halbleiters B substituiert wurden, um OTFT-Einrichtungen herzustellen, welche Mischungen mit unterschiedlichen Verhältnissen des niedermolekularen Halbleiters B:TFB aufwiesen.
Die Sättigungsbeweglichkeit als eine Funktion der Kanallänge wird für alle Halbleitermischungen wie oben beschrieben gemessen, wie auch die Sättigungsbeweglichkeit einer Einrichtung, welche wie oben beschrieben hergestellt wurde, für Mischungen mit unterschiedlichen Mengen an niedermolekularem Halbleiter A in der Mischung, um die Wirkung der Sättigungsbeweglichkeit auf den Anteil des niedermolekularen Halbleiters A in der Mischung zu bestimmen. Verschiedene Modifikationen und Verbesserungen können durchgeführt werden, ohne sich von dem Umfang der hier beschriebenen Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel können Tintenstrahldrucken oder Flexodrucken anstelle des Aufschleuderns zur Herstellung der Einrichtung verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/057688 [0014, 0026, 0067, 0069]
WO 2010/061176 [0031]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Smith et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 253301 (2008) [0013]
Russell et. al., Applied Physics Letters, Band 87, 222109 (2005) [0013]
Ohe et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 053303 (2008) [0013]
Madec et. al., Journal of Surface Science & Nanotechnology, Band 7, 455–458 (2009) [0013]
Kang et. al., J. Am. Chem. Soc., Band 130, 12273–75 (2008) [0013]
Smith et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 253301 (2008) [0029]
Ohe et. al., Applied Physics Letters, Band 93, 053303 (2008) [0029]
Madec et. al., Journal of Surface Science & Nanotechnology, Band 7, 455–458 (2009) [0029]
Kang et. al., J. Am. Chem. Soc., Band 130, 12273–75 (2008) [0029]

Claims

Tinte zum Tintenstrahldrucken oder Schleuderbeschichten, umfassend eine Mischung eines Polymermaterials und eines niedermolekulare Halbleitermaterials, welche in einem Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert ist, wobei die Mischung wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials umfasst und wobei die Tintenkonzentration wenigstens 0,4% w/v beträgt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Mischung wenigstens 75 Gew.-% des Polymermaterials umfasst.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Mischung wenigstens 80 Gew.-% des Polymermaterials umfasst.
Tinte nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Tintenkonzentration wenigstens 0,6% w/v beträgt.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Tintenkonzentration wenigstens 0,8% w/v beträgt
Tinte nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial ein halbleitendes Polymermaterial ist.
Tinte nach Anspruch 6, wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend eine Wiederholungseinheit der Formel (I)
wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Wasserstoff, einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, einer Arylgruppe mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer 5- bis 7-gliedrigen Heteroarylgruppe, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome, die Arylgruppe oder Heteroarylgruppe unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen.
Tinte nach Anspruch 7, wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend die Wiederholungseinheit (I), wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Wasserstoff, einer Alkylgruppe mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, die Phenylgruppe unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Tinte nach Anspruch 7, wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend die Wiederholungseinheit (I), wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, die Phenylgruppe unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen.
Tinte nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das halbleitende Polymermaterial ein konjugiertes Polymer ist, umfassend die Wiederholungseinheit (I), wobei das Polymermaterial des Weiteren eine Wiederholungseinheit der Formel (II) umfasst:
wobei Ar¹ und Ar² gleich oder verschieden sind und jedes gewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus einer Arylgruppe mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer 5- bis 7-gliedrigen Heteroarylgruppe, enthaltend 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome, die Arylgruppe oder Heteroarylgruppe optional mit einem oder mehren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 1 to 16 Kohlenstoffatomen; R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit von 5 bis 14 Kohlenstoffatomen ist, welche unsubstituiert ist oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert ist, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 1 bis 16 Kohlenstoffatomen; und n eine ganze Zahl von 1 oder mehr als 1 ist, vorzugsweise 1 oder 2.
Tinte nach Anspruch 10, wobei jedes von Ar¹ und Ar² eine Phenylgruppe ist und R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe ist, welche unsubstituiert oder mit einer Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein kann.
Tinte nach Anspruch 10, wobei das halbleitende Polymermaterial TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus substituierten Pentacenen und organischen halbleitenden Verbindungen der Formel (III):
wobei Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ unabhängig monozyklische aromatische Ringe umfassen und wenigstens eines von Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ mit wenigstens einem Substituenten X substituiert ist, welcher in jedem Auftreten gleich oder verschieden sein kann und gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus (i) unsubstituierten oder substituierten geraden, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppen, mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, die unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, von denen jede gleich oder verschieden sein kann, Amidogruppen, Silylgruppen und Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen oder (ii) einer polymerisierbaren oder reaktiven Gruppe, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und Stannylgruppen, und wobei jedes Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ optional an einen oder mehrere weitere monozyklische aromatische Ringe kondensiert sein können, und wobei wenigstens eines von Ar³, Ar⁴, Ar⁵ und Ar⁶ eine 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppe umfasst, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome.
Tinte nach Anspruch 13, wobei Ar⁵ an eine weitere Arylgruppe Ar⁷ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (IV) bereitzustellen:
wobei Ar⁷ einen monozyklischen aromatischen Ring darstellt, unsubstituiert oder substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X, der monozyklische aromatische Ring Ar⁷ vorzugsweise eine 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppe ist, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome.
Tinte nach Anspruch 14, wobei Ar⁶ an eine weitere Arylgruppe Ar⁸ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (V) bereitzustellen:
wobei Ar⁸ einen monozyklischen aromatischen Ring darstellt, unsubstituiert oder substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X, der monozyklische aromatische Ring Ar⁸ vorzugsweise eine 5- bis 7-gliedrige Heteroarylgruppe ist, enthaltend von 1 bis 3 Schwefelatome, Sauerstoffatome, Selenatome und/oder Stickstoffatome.
Tinte nach Anspruch 15, wobei Ar⁷ an eine weitere Arylgruppe Ar⁹ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (VI) bereitzustellen:
wobei Ar⁷ an eine weitere Arylgruppe Ar⁹ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (VI) bereitzustellen.
Tinte nach einem der Ansprüche 13 to 16, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei X¹ und X² gleich oder verschieden sein können und gewählt sind aus Substituenten X, wie in Anspruch 13 definiert, Z¹ und Z² unabhängig S, O, Se oder NR⁴ sind; und W¹ und W² unabhängig S, O, Se, NR⁴ oder -CR⁴=CR⁴- sind, wobei R⁴ H oder ein Substituent ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituierten oder substituierten geraden, verzweigten zyklischen Alkylgruppen mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, die unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, von denen jede gleich oder verschieden sein kann, Amidogruppen, Silylgruppen und Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Tinte nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei X¹ und X² wie in Anspruch 17 definiert sind, Z¹, Z², W¹ und W² wie in Anspruch 17 definiert sind und V₁ und V₂ unabhängig S, O, Se oder NR⁵ sind, wobei R⁵ H oder ein Substituent ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituierten oder substituierten geraden, verzweigten oder zyklischen Alkylgruppen mit von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, welche unsubstituiert oder mit einer oder zwei Alkylgruppen mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, von denen jede gleich oder verschieden sein kann, substituiert sein können, Amidogruppen, Silylgruppen und Alkenylgruppen mit von 2 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Tinte nach einem der Ansprüche 13 to 17, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei X¹ und X² wie in Anspruch 17 definiert sind und Z¹, Z², W¹ und W² wie in Anspruch 17 definiert sind.
Halbleitermischung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial die Struktur umfasst:
wobei Z¹, Z², W¹ und W² wie in Anspruch 17 definiert sind und X¹–X¹⁰, welche gleich oder verschieden sein. können, von den Substituenten X ausgewählt sind, wie in Anspruch 13 definiert.
Tinte nach Anspruch 13, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenederivat der Formel (VII) ist:
wobei A eine Phenylgruppe oder eine Thiophengruppe ist, die Phenylgruppe oder Thiophengruppe nicht kondensiert ist oder mit einer Phenylgruppe oder einer Thiophengruppe kondensiert ist, welche unsubstituiert sein kann, oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹, und/oder mit einer Gruppe kondensiert ist, gewählt aus einer Phenylgruppe, einer Thiophengruppe und einer Benzothiophengruppe, wobei jede der Phenyl-, Thiophen- und Benzothiphengruppen unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist; und jede Gruppe X¹¹ gleich oder verschieden sein kann und aus Substituenten X gewählt ist, wie in Anspruch 13 definiert, und vorzugsweise eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist.
Tinte nach Anspruch 21, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist, wobei A gewählt ist, aus: einer Thiophengruppe, die mit einer Phenylgruppe kondensiert ist, substituiert mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹; oder einer Phenylgruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, die Phenylgruppe des Weitern optional mit einer Thiophengruppe kondensiert sein kann, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, und/oder mit einer Benzothiophengruppe kondensiert sein kann, wobei die Benzothiphengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist, wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl 1 bis 16 ist.
Tinte nach Anspruch 21, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist, gewählt aus der folgenden Gruppe:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Polymermaterial ein halbleitendes konjugiertes Polymer ist, welches die Wiederholungseinheit (I), wie in Anspruch 7 definiert, umfasst, wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jedes aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und einer Phenylgruppe, wobei die Phenylgruppe unsubstituiert oder mit einem oder mehreren Substituenten substituiert, gewählt aus einer Alkylgruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und einer Alkoxygruppe mit von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wobei das halbleitende konjugierte Polymer des Weiteren die Widerholungseinheit der Formel (II), wie in Anspruch 10 definiert, umfasst, wobei jedes von Ar¹ und Ar² eine Phenylgruppe ist und R³ eine Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe, welche unsubstituiert oder mit einer Alkylgruppe mit von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert ist; das niedermolekulare Halbleitermaterial ein Benzothiophenderivat der Formel (VII) ist:
wobei A eine Phenylgruppe oder eine Thiophengruppe ist, die Phenylgruppe oder die Thiophengruppe optional mit einer Phenylgruppe oder einer Thiophengruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, kondensiert ist und/oder mit einer Gruppe kondensiert ist, gewählt aus einer Phenylgruppe, einer Thiophengruppe und einer Benzothiophengruppe, wobei jede der Phenyl-, Thiophen- und Benzothiophengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist; und jede Gruppe X¹¹ gleich oder verschieden sein kann und aus Substituenten X gewählt ist, wie in Anspruch 13 definiert, und vorzugsweise eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist.
Tinte nach Anspruch 24, wobei: das halbleitende konjugierte Polymer TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist; das niedermolekulare Halbleitermaterial eine Verbindung der Formel (VII) ist, wie in Anspruch 24 definiert, wobei A gewählt ist, aus: einer Thiophengruppe, die mit einer Phenylgruppe kondensiert ist, substituiert mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹; einer Phenylgruppe, die unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, wobei die Phenylgruppe des Weiteren optional mit einer Thiophengruppe kondensiert sein kann, welche unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert sein kann, und/oder mit einer Benzothiophengruppe kondensiert sein kann, wobei die Benzothiophengruppe unsubstituiert oder mit wenigstens einer Gruppe der Formel X¹¹ substituiert ist, wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 16 ist.
Tinte nach Anspruch 25, wobei das niedermolekulare Halbleitermaterial aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist.
Tinte nach Anspruch 26, wobei das halbleitende konjugierte Polymermaterial TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist, das niedermolekulare Halbleitermaterial die folgende Formel aufweist:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist.
Tinte nach Anspruch 27, wobei jede Gruppe X¹¹ eine Hexylgruppe ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei das Lösungsmittel gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus C_1-4 Alkoxybenzole und C_1-4 Alkyl substitutierte C_1-4 Alkoxybenzole.
Tinte nach Anspruch 29, wobei das Lösungsmittel gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Anisol, 2-Methylanisol und 4-Methylanisol.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das halbleitende konjugierte Polymermaterial TFB [9,9'-Dioctylfluoren-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin]_n ist und das niedermolekulare Halbleitermaterial die folgende Formel aufweist:
wobei X¹¹ eine Gruppe der Formel C_nH_2n+1 ist, wobei n eine ganze Zahl von 4 bis 16 ist.
Tinte nach Anspruch 31, wobei jede Gruppe X¹¹ eine Hexylgruppe ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tinte nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Vermischen einer ersten Lösung des niedermolekularen Halbleiters in einem Lösungsmittel und einer weiteren Lösung des Polymermaterials in dem gleichen Lösungsmittel umfasst, wobei die Mischung wenigstens 70 Gew.-% des Polymermaterials umfasst und wobei die Tintenkonzentration wenigstens 0,4% w/v beträgt.