WO2017178473A1 - Organisches elektronisches bauteil mit ladungsträger-generationsschicht - Google Patents

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WO2017178473A1
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region
carrier generation
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Dominik Pentlehner
Niels Gerlitzki
Florian Kessler
Anna Maltenberger
Günter Schmid
Sabine Szyszkowski
Dimitrios ZEVGITIS
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Osram Oled GmbH
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Definitions

  • the invention relates to an organic electronic component with a charge carrier generation layer.
  • Carrier generation layers are referred to in English as “charge generation layers” or “CGLs” for short. They are of great importance in the field of organic
  • High performance organic electronic devices require carrier generation layers that provide good charge carrier separation and efficient transport of the charge carriers to the charge carrier generation layer
  • Conductivity doping are also suitable for their use in a charge carrier generation layer, since for this Use a charge pair separation is essential, which is not achieved with all p-dopants.
  • an organic electronic device having a charge carrier generation layer comprising ⁇ indicate a p-type dopant which allows a good conductivity and an efficient charge carrier ⁇ separation in the charge carrier generation layer. This task is done by an organic electronic
  • an organic compound According to one embodiment, an organic compound having
  • the electronic component comprising a first and a second organic functional layer stack indicated. Between the first and second organic functional layer stacks a charge carrier generation layer is arranged.
  • the carrier generation layer comprises an organic p-doped region.
  • the organic p-doped region comprises as the p-type dopant a fluorinated sulfonimide metal salt.
  • the one layer is in indirect contact with one of the two other layers and in direct mechanical and / or electrical Contact or in indirect contact with other layers is arranged.
  • further layers can then be arranged between the one and at least one of the two other layers.
  • Carrier generation layer an n-type region, a doped organic p-type doped region and an intermediate region disposed therebetween or the
  • Carrier generation layer consists of these layers.
  • the intermediate region is designed as an intermediate layer and has a layer thickness between 0.1 nm and 20 nm, preferably between 0.5 nm and 10 nm. The inventors have found that in this
  • the organic p-doped region comprises a fluorinated p-type dopant
  • M is either a divalent or higher valent metal with an atomic mass of greater than 26 g / mol or a monovalent metal with an atomic mass of greater than or equal to 39 g / mol.
  • n indicates the valency of M and the following applies: 1 ⁇ n ⁇ 7, R 1 and R 2 may be selected independently of one another.
  • Ri and R 2 can be from the following group or
  • Alkyl radical a fluoro-substituted arylalkyl radical.
  • the organic p-type region of the carrier generation layer has a fluorinated one
  • n has a value of from 1 to 4 inclusive, more preferably from 1 to 2 inclusive. Higher-value metal cations can in particular have a better doping effect because of the Lewis acid
  • Character is more pronounced. Rather undesirable are in particular oxidizing cations, such as Fe 3+ .
  • the organic electronic component can be, for example, an organic diode, an organic field effect or bipolar transistor, an organic Photodetector or an organic solar cell or organic electrochemical cell act.
  • OLEDs Organic light-emitting diodes
  • OLEDs electrons (as negative charge carriers) are provided by a cathode and "holes" (as positive charge carriers) from the side of the anode which are in the region of an intermediate one
  • Emitter layer recombine. As a result, photons and thus electromagnetic radiation are emitted. It is through the use of carrier generation layers
  • a charge carrier generation layer is arranged in each case between two OLEDs or two organic functional layer stacks. A made in this way
  • Organic electronic device is often called
  • Tandem OLED designates and may be two or more
  • the charge carrier generation layer functions for the OLEDs or organic functional ones connected to it
  • Layer stack as a supplier of positive and negative charges. It thus assumes the same function within the organic electronic component inner anode for the one OLED or the first organic functional layer stack and an inner cathode for the other OLED or the second organic functional layer stack, whereby the series connection of the stacked OLEDs or layer stack is made possible.
  • Charge carrier generation layers can serve as charge carrier suppliers within organic electronic components according to the invention, one side of the charge carrier generation layer providing positive charge carriers and the opposite side of the layer providing negative charge carriers.
  • charge carrier generation layers have their name that charge carrier pairs of positive and negative charge carriers are formed in these layers and
  • charge carrier generation layers ⁇ have for this purpose a hole transporting and an electron transporting region.
  • the hole transporting region according to the invention components comprises a fluorinated sulfonimide metal salt as a p-type dopant, and can therefore
  • the electron-conducting region may be referred to as the n-type region, and an intermediate region is formed between the p-type region and the n-type region
  • the p-doped region has usually a high-energy LUMO ( "lowest unoccupied molecular orbital” ie lowest unoccupied molecular orbital ⁇ ) as well as a highly energy-lying HOMO ("Highest occupied molecular orbital", ie highest
  • the energy of LUMO and HOMO in the adjacent n-type region is generally comparatively low in each case.
  • an electron from the HOMO of the p-doped region can tunnel across the intermediate region into the LUMO of the n-type region.
  • the intermediate area forms an additional tunnel barrier. Tunneling leads to the separation of a charge carrier pair.
  • the p-doped region is a positive, in the n-type region a
  • the positive charge is then transported under the influence of the applied electric field through the p-doped region.
  • the negative charge is transported analogously through the n-type region.
  • the component can have cathode and an anode, wherein the charge ⁇ carrier generation layer between the cathode and the anode is arranged.
  • the first and second functional layer stacks are disposed between the cathode and the anode, and the carrier generation layer is disposed between the first and second functional layer stacks.
  • the component can have additional layers, in particular in the organic functional
  • organic electronic components are common.
  • the organic p-doped region of the charge carrier generation layer has the fluorinated according to the invention
  • the organic p-doped region may, for example, additionally
  • the organic p-doped region has at the same time a matrix material and the p-type dopant, wherein the p-type dopant may be incorporated in the matrix material.
  • the p-type dopant can be present homogeneously, ie evenly distributed in the matrix material.
  • the term p-type dopant includes or means in particular materials which, with regard to the matrix material, have at least partial or complete Lewis acidity or act as Lewis acid and / or are capable of binding,
  • the inventors of the present invention have found that the fluorinated sulfonimide metal salts of the invention surprisingly as p-type dopant in
  • Charge carrier generation layers are suitable.
  • zinc complexes are known as p-type dopants based on Lewis-acidic metal complexes, which at the same time all other necessary conditions for use in charge carrier generation layers as appropriate
  • the inventors have observed that the p-type dopants according to the invention, due to their good p-type dopant strength, permit very good conductivities, in particular hole conductivities, in organic p-doped regions.
  • Matrix materials that are doped with the fluorinated sulfonimide metal salts show excellent conductivities, such as those for use in Lochinj ect
  • Hole transport properties are more central to the p-doped region of a carrier generation layer
  • the inventors of the present invention have discovered that the fluorinated sulfonimide metal salts of the present invention surprisingly enable high tunneling currents at p-n junctions and thus are suitable for carrier generation layers.
  • Sulfonimide metal salts have a particularly low absorption in the visible light range. They are therefore characterized by a very good radiation transmission and are therefore particularly well suited, for example, for use in optoelectronic components, for example
  • Sulfonimide metal salts also have good thermal stability and good vaporizable or easy to sublimate are. They show a uniform evaporation behavior in the deposition in layers from the gas phase. You can also without much technical effort about using
  • Co-evaporation can be deposited together with a matrix material in a layer.
  • Sulfonimide metal salts whose decomposition temperature is generally well above their evaporation temperature, allows easy production of the p-type region of the carrier generation layer by means of
  • the fluorinated sulfonimide metal salts can also be processed in a liquid phase deposition.
  • the good stability and volatility simplifies manufacture of organic electronic components comprising generation layer, the charge carriers according to the invention ⁇ .
  • M is selected from a group: copper, zinc, aluminum, bismuth, potassium,
  • radicals Ri and / or R 2 may each be a trifluoromethane.
  • This fluorinated sulfonimide metal salts ie in particular
  • Trifluoromethanesulfonimide metal salts such as Sn (TFSI) 4, Zn (TFSI) 2, Cu (TFSI) 2, and K (TFSI). These metal salts are commercially available and particularly easy to access. The inventors have recognized that these commercially available metal salts are electrical
  • Matrix materials are doped with the metal salts. moreover enable very efficient charge separation in a carrier generation layer.
  • the fluorinated sulfonimide metal salts according to the invention do not belong to the salts of superacids, since the
  • corresponding acids of the sulfonimide metal salts have an acid constant value pkg> -3, preferably pkg> 0.
  • superacids have a pkg value of ⁇ -3.
  • the radicals R 1 and R 2 are selected independently of one another and from the following group: a linear or branched, at least partially fluorine-substituted alkyl radical having 1 to 10
  • fluoro-substituted aryl radical having 1 to 20 carbon atoms or at least partially fluorine-substituted
  • Arylalkyl radical having 1 to 20 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms.
  • the just-described alkyl radicals, aryl radicals and arylalkyl radicals can also be completely substituted by fluorine and be perfluorinated therewith.
  • R 1 and R 2 are the same substituents and from the following group
  • the sulfonimide anion is preferably selected from the following group:
  • Sulfonimide anion be exemplary only and to
  • sulfonimide anions are not intended to limit the scope of the invention.
  • several identical or different fluorinated sulfonimide anions may be bonded to a metal center M n + .
  • the coordination of individual sulfonimide anions may be different.
  • an anion may simply be bound to the metal via oxygen.
  • the binding can also take place twice over different oxygen atoms.
  • the metal salt can form an ionic bond and / or a complex compound.
  • coordination of the sulfonimide anion can be via two oxygen atoms to the metal. This can also be called chelation.
  • M is selected from the group of divalent or higher valent metals having an atomic mass of greater than 26 g / mol.
  • the positive charge on the metal can assume a value between 2 and 7, inclusive, and is compensated in particular by n perversely charged perfluorinated sulfonimide anions.
  • n takes a value between 2 and 7, inclusive
  • N is preferably 2.
  • the radicals Ri and R 2 are in particular a linear or branched partially or completely fluorinated alkyl substituent having 1 to 10 carbon atoms, a partially or fully fluorinated aryl substituent having 1 to 20 carbon atoms or a partially or fully fluorinated Arylalkylsubstituent with 1 to 20 carbon atoms.
  • M is selected from the group of monovalent metals having an atomic weight of> 39 g / mol.
  • the positive charge on the metal assumes a value of 1, and is in particular due to a singly negatively charged perfluorinated sulfonimide anion
  • R 1 and R 2 are selected from the group consisting of a linear or branched partially or fully fluorinated alkyl substituent of 1 to 10 carbon atoms, a partially or fully fluorinated aryl substituent of 1 to 20 carbon atoms, and a partially or fully fluorinated one
  • Alkylaryl substituents having 1 to 20 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms
  • the p-type dopant comprises a fluorinated sulfonimide metal salt of
  • M is either a divalent or higher valent metal with an atomic mass of greater than 26 g / mol or a monovalent metal with an atomic mass of greater than or equal to 39 g / mol.
  • N indicates the valency of M and 1 ⁇ n ⁇ 7.
  • the p-type dopant comprises a fluorinated sulfonimide metal salt of one of the following formulas:
  • Cu (TSFI) 2 or Zn (TSFI) 2 are found to be particularly efficient as p-dopants in
  • the p-dopants of the invention are commercially available and significantly cheaper than NDP9.
  • a particularly preferred embodiment of the Invention ⁇ proper organic electronic device is characterized by an organic p-doped region, which is an organic p-doped layer.
  • the p-doped layer may in particular be a continuous, area-covering layer.
  • organic p-doped layer has a layer thickness between 1 nm and 300 nm, preferably between 5 nm and 150 nm, more preferably between 10 nm and 100 nm, for example 40 nm.
  • organic electronic component is characterized by an organic p-doped region having an organic hole-conducting matrix, in which the p-type dopant is introduced.
  • the fluorinated sulfonimide Metal salt homogeneously evenly distributed in the
  • the p-doped region may be via co-evaporation of the fluorinated sulfonimide metal salt and the matrix-forming material. So a particularly homogeneous distribution is achievable.
  • the p-doped region may consist of the p-type dopant and the matrix material.
  • Carrier generation layer are particularly suitable materials with good hole transport properties, which are also easy to work and without major technical
  • Expense can be doped with the fluorinated sulfonimide metal salt.
  • the p-doped region of the carrier generation layer can be produced in the gas phase as well as the liquid phase.
  • Vapor deposition both p-type dopant and matrix material together preferably evaporated from different sources in a high vacuum and deposited as a layer.
  • Particularly preferred can be by means of a solvent process ⁇ following hole-conducting matrix materials for the p doped region of the carrier generation layer
  • matrix materials which are referred to as "small molecules" can be processed by means of a solvent process.
  • This class of substances is known to the person skilled in the art and includes, for example, spiro-TAD (2, 2 ', 7, 7'). Tetrakis (N, -diphenylamino) -9.9'- spirobifluorene) and spiro-TTB (2, 2 ', 7, 7' tetrakis (N, N'-di-p-methylphenylamino) -9,9'-spirobifluorene) and others
  • a particularly preferred embodiment of the Invention ⁇ proper organic electronic device comprises an organic p-doped region comprising one of the following organic matrix-forming materials with hole-conducting properties:
  • NPB N, '-Bis (naphthalen-1-yl) -N,' -bis (phenyl) -benzidine
  • ⁇ -NPB N N '-bis (naphthalen-2-yl) -N,' -bis ( phenyl) benzidine
  • TPD N, '- bis (3-methylphenyl) -N,' - bis (phenyl) benzidine
  • spiro-TPD N, '- bis (3-methylphenyl) -N,' - bis (phenyl) benzidine
  • DMFL-NPB ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9,9-dimethyl-fluorene
  • DPFL-NPB N, '- bis (naphthalen-1-yl) -N,' - bis (phenyl) -9, 9-diphenyl-fluorene
  • the possible matrix materials for the organic p-doped region of the carrier generation layer are but not limited to the materials mentioned. Also, other matrix materials such as, for example, commercially available NHT5, NHT49, NHT51 from Novaled, HTM014, HTM081, HTM163 from Merck, EL-301 and EL-022T from Hodogaya and
  • Materials around materials from the group of triarylamines and / or materials from the group of spiro compounds are preferably materials which have both a triaryl group and a spiro center.
  • the degree of doping in vol.% Of the fluorinated sulfonimide metal salt based on the p-doped region in Vol.% Of ⁇ 0.1% to ⁇ 20% is from> 1% by volume to 20% by volume, even more preferably from 2% by volume to 15% by volume, even more preferably from 2% by volume to 10% by volume, and most preferably ⁇ 3 vol.% To ⁇ 6 vol.%. Measurements by the inventors prove that the most suitable conductivities for use in organic electronic components, eg OLEDs, can be achieved in these areas.
  • the n-type region is an organic n-type region.
  • the n-type region may be an n-type
  • the intermediate region is designed as an intermediate layer, in particular as a surface-covering, continuous intermediate layer.
  • the charge carrier pair separation takes place.
  • Both the p-doped region may be a p-doped layer and, at the same time, the n-conductive region may be an n-conducting layer, wherein a p-doped layer and the n-conductive layer form a
  • Intermediate area in the form of an intermediate layer is present.
  • An embodiment of the component according to the invention has an n-doped organic region as the n-type region.
  • the organic n-doped region preferably has an electron-conducting matrix and an n-dopant which is introduced into the electron-conducting matrix.
  • the n-type dopant may be homogeneously distributed in the electron-conducting matrix.
  • the n-doped region may be an n-doped layer.
  • the n-doped region can consist of the n-dopant and the electron-conducting matrix.
  • the organic n-type region has a matrix, in particular an electron-conducting matrix.
  • the electron-conducting matrix may be doped with an n-type dopant, but a sufficiently conductive matrix even without an n-type dopant is conceivable.
  • the material for the electron-conducting matrix of the n-type region and / or the n-type layer may be selected from a group including those commercially available
  • the material for the electron-conducting matrix of the n-type region and / or the n-type layer may be selected from the group of the following materials:
  • the n-type region and / or the n-type layer has as n-dopant one or more materials selected from a group consisting of LiQ (lithium quinolate), LiF, NDN-1, NDN-26 from Novaled, Na, Ca, Mg, Ag, Cs, Li, Mg, Yb, Cs 2 C0 3 and CS 3 PO 4 .
  • a deposition of the electron-conducting matrix and the n-type dopant is by evaporation or
  • the intermediate region is arranged directly, that is to say in direct mechanical and / or electrical contact with the n-conducting region, as well as with the p-doped region.
  • the intermediate area thus has one common interface with the p-doped region and a common interface with the n-type region.
  • the n-type region and the organic p-type region are connected to each other via the intermediate region.
  • the intermediate region it is possible to avoid undesired reactions between the organic p-doped region and the n-conductive region. In this way, a very stable carrier generation layer and thus a very stable component can be provided.
  • the intermediate area can be insulating, organic and inorganic materials
  • Embodiments are given by way of example below.
  • the intermediate area for example designed as
  • Interlayer may include or be formed from insulating materials such as alumina.
  • the intermediate layer constitutes a tunneling barrier for the charge carriers.
  • the intermediate layer separates the n-type region and the p-doped region, which otherwise may react with one another at the interface and thereby lose their function in the component.
  • the intermediate area may also contain organic materials
  • Intermediate layer which have intermediate states that increase the tunneling probability.
  • the charge carriers can then additionally between the p-doped region and the n-conducting region in addition to the "tunneling" by the so-called hopping mechanism of intermediate state to Move intermediate state of the material of the organic intermediate layer. This can increase the efficiency of the device. In this case, the stabilizing effect of the intermediate region can be utilized while at the same time improving the efficiency.
  • the intermediate region may also comprise or best consist of an inorganic material.
  • Intermediate area for example designed as an inorganic intermediate layer, has a second
  • Cargo carrier transport mechanism transports the
  • the charge carrier transport mechanism has no compared to the first charge carrier transport mechanism
  • the first load carrier transport mechanism differs at least partially from the second load carrier transport mechanism.
  • the intermediate area has a positive effect on the stability of the component.
  • the intermediate region is an organic intermediate region.
  • the organic intermediate region has according to a
  • Materials selected from a group include phthalocyanine, at least one or one or more phthalocyanine derivative, naphthalocyanine, at least one, or exactly one
  • the phthalocyanine derivative may be, in particular, vanadyl phthalocyanine.
  • the organic intermediate region comprises or consists of at least one phthalocyanine and / or a phthalocyanine derivative.
  • Phthalocyanine and / or phthalocyanine derivative is each coordinated to a metal or a metal compound.
  • the metal or metal compound is selected from a group comprising copper (Cu), zinc (Zn), cobalt (Co),
  • the phthalocyanine derivative may be, in particular, vanadyl phthalocyanine.
  • the intermediate region is an inorganic intermediate region.
  • the intermediate inorganic region comprises at least one metal or semimetal selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), boron (B), aluminum (AI), silver (Ag),
  • the inorganic intermediate region comprises at least one metal or semimetal selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), beryllium ( Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), boron (B), aluminum (AI), silver (Ag), ytterbium (Yb), gallium (Ga), indium ( In), thallium (Tl) and combinations thereof, or consists thereof.
  • the inorganic intermediate region comprises at least one metal or semimetal selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), beryllium ( Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), boron (B), aluminum (AI), silver (Ag), ytterbium (Yb), gallium (Ga), indium ( In), thallium (
  • the inorganic intermediate region comprises or consists of a non-noble metal.
  • the inorganic intermediate region is set up as an n-dopant.
  • the inorganic intermediate layer is formed of calcium and / or calcium is configured as an n-dopant. Calcium increases the band bending at the interface, that is, it acts on the
  • Interface n-type region as n-type dopant and simultaneously separates the electron-conducting and hole-conducting organic layers from each other, that is, it has an insulating effect.
  • the intermediate region may comprise or consist of two intermediate layers, wherein the first intermediate layer is different from the second intermediate layer in its material.
  • the first intermediate layer is different from the second intermediate layer in its material.
  • Layer thickness of both layers together 20 nm preferably does not exceed 10 nm, otherwise no "tunneling through" the
  • the component has at least two electrodes, an anode and a cathode, with which a voltage can be applied to the component.
  • the emitter layers of the organic functional layer stacks can emit electromagnetic radiation in the form of, for example, visible light, infrared light or UV light
  • the component is then a radiation-emitting component, in particular an organic light-emitting component
  • At least one of the electrodes is transparent.
  • transparent is here and below referred to a layer that
  • transparent layer to be clear translucent or at least partially light-scattering and / or partially light-absorbing, so that the transparent layer may be, for example, diffuse or milky translucent.
  • a layer designated here as transparent is as transparent as possible, so that in particular the
  • Absorption of light generated in the operation of the organic electronic component in the emitter layers is as low as possible.
  • both electrodes are transparent.
  • the light generated in the at least two emitter layers can be radiated in both directions, ie through both electrodes.
  • the organic electronic component has a substrate
  • all layers of the organic electronic component can become transparent be formed so that the component forms a transparent OLED.
  • one of the two electrodes, between which the emitter layers and the charge carrier generation layer are arranged to be non-transparent and preferably reflective, such that the light generated in the at least two emitter layers only in one direction through the transparent electrode can be radiated.
  • this direction is the main beam direction or main direction x.
  • the electrode arranged on the substrate is transparent and the substrate is also transparent, then this is also referred to as a so-called bottom emitter, while in the case where the electrode arranged facing away from the substrate is transparent, this is referred to as a so-called top emitter.
  • one electrode is transparent and the other electrode is reflective
  • the electrode formed as transparent is arranged on a substrate, which is then also transparent.
  • the component is then shaped as a so-called bottom emitter.
  • Transparent conductive oxides are generally metal oxides, such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO)
  • Metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or ⁇ 2 O 3 also include ternary metal oxygen compounds, such as Zr.sub.n SnOzi, CdSnC.sub.3, ZnSnO.sub.3, Mgln.sub.204, GalnC.sub.i, .eta..sub.n.sub.2O.sub.2O.sub.5 or In.sub.4Sn.sub.3O.sub.3 or mixtures of different transparent conducting oxides to the group of the TCOs.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may continue to be p- or n-doped.
  • the transparent material is indium tin oxide (ITO).
  • a preferred embodiment has the following arrangement: The first organic functional layer stack comprising the first emitter layer is arranged on the anode, the charge carrier generation layer is arranged on the first organic functional layer stack and the second organic functional layer stack comprising the second emitter layer is on the first
  • Layer stack arranged.
  • the fact that a layer is arranged, produced or applied "on” or “over” another layer may here and below mean that the one layer is arranged, produced or applied directly in direct mechanical and / or electrical contact with the other layer becomes. Furthermore, it can also mean that the one layer is arranged, produced or applied indirectly on or above the other layer. In this case, further layers can then be arranged between the one and the other layer.
  • the component prefferably has a substrate which, for example, can be applied to the outside of the cathode or anode, in particular in FIG direct neighborhood to the cathode or anode.
  • the anode may be placed directly on the substrate.
  • the n-type region of the carrier generation layer is on the anode
  • the p-doped region is on the cathode-facing side of the carrier generation layer
  • the arrangement described represents an electronic component in which two organic functional layer stacks, which may also be referred to as OLED subunits, are connected in series by means of the charge carrier generation layer
  • the cathode comprises aluminum, copper or silver. Suitable electrode materials are also AgMg alloys. According to a further embodiment, the anode has a
  • ITO indium tin oxide
  • the anode can also consist of a material from said group.
  • the first and second emitter layers each independently
  • organic materials organic or organometallic compounds, such as derivatives of polyfluorene, polythiophene and polyphenylene, for example 2- or 2, 5-substituted poly-p-phenylenvinylen) and / or metal complexes, for example iridium complexes, such as blue phosphorescent FIrPic
  • Ru (dtb-bpy) 3 * 2 (PF6) tris [4, 4'-di-tert-butyl- (2,2'-bipyridine] ruthenium (III) complex
  • blue fluorescent DPAVBi (4, 4 -Bis [4- (di-p-tolylamino) styryl] biphenyl
  • green fluorescent TTPA (9, 10-bis [N, -di (p-tolyl) -amino] anthracene) and / or red fluorescent DCM2 (4 -
  • Dicyanomethylene -2-methyl-6-ololidyl-9-enyl-4H-pyran
  • both emitter layers are identical. However, it is preferred if the emitter layers emit electromagnetic radiation of different wavelengths, ie if the emitter layers are different. In this way, color mixtures can be achieved with the radiation emitted by the component.
  • an emitter layer may also contain two emitter substances which have different radiation
  • Emit wavelength Together with the second Emitter layer can be, for example, white light
  • the organic electronic component has a substrate.
  • one of the two electrodes is arranged on the substrate.
  • the substrate may comprise, for example, one or more materials in the form of a layer, a plate, a foil or a laminate, which are selected from glass, quartz, plastic, metal, silicon, wafers.
  • the substrate comprises or consists of glass.
  • An encapsulation arrangement can be arranged above the anode and the cathode, preferably above the cathode, which protects the electrodes and the further layers from harmful external influences such as moisture, oxygen,
  • Hydrogen sulfide or other substances can protect.
  • the encapsulation assembly is in direct mechanical contact with the cathode.
  • organic functional layer stack a hole injection ⁇ layer, an electron blocking layer, an
  • the Locking blocking layer of the first organic functional layer stack exists between the Locking blocking layer of the first organic functional layer stack and the n-type region of the
  • Carrier generation layer a direct mechanical and / or electrical contact.
  • the second organic functional layer stack has a
  • Electron injection layer a hole blocking layer, an electron transport layer and / or a
  • Electron blocking layer on The use of such layers has proven itself in organic electronic components.
  • the electron blocking layer is on the
  • Carrier generation layer a direct mechanical and / or electrical contact.
  • the material for a hole injection layer may be selected from a group comprising HAT-CN, F16CuPc, LG-101, a-NPD, NPB (N, '-Bis (naphthalen-1-yl) -N,' -bis (phenyl) benzidine), beta-NPB N, N'-bis (naphthalen-2-yl) -N, '-bis (phenyl) -benzidine),
  • TPD N, '- bis (3-methylphenyl) - N,' - bis (phenyl) benzidine
  • spiro TPD N, '- bis (3-methylphenyl) - N,' - bis (phenyl) benzidine
  • Spiro-PB N, '-Bis (naphthalen-1-yl) -N,' -bis (phenyl) -spiro
  • DMFL-TPD ⁇ , ⁇ '-bis (3-methylphenyl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9,9-dimethyl-fluorene
  • DMFL-NPB ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9,9-dimethyl-fluorene
  • DPFL-NPB ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -9, 9-diphenyl-fluorene
  • Hole injection layer comprise the p-type dopant according to the invention or in particular consist of the p-type dopant so the fluorinated sulfonimide metal salt.
  • p-type dopant for the hole injection layer may be one or more materials in question, which consists of a
  • HTM081, HTM163, HTM222, NHT49, NHT51, NET-18, NET-218, ET093, ETM020, ETM033, ETM034, ETM036, NDN-1, the fluorinated sulfonimide metal salt as described above, and NDN-26 are generic names for Products of Merck, Novaled and / or Idemitsu.
  • the material for an electron injection layer may be selected from a group comprising NET-18, NET-218,
  • n-type dopant one or more materials selected from a group consisting of LiQ (lithium quinolate), LiF, NDN-1, NDN-26, Na, Ca, Mg, Ag, Cs, Li, Mg, Yb, Cs 2 C0 3 and Cs 3 P0 4 .
  • an electron blocking layer for example:
  • Suitable materials for the hole transport layer are the hole-conducting matrix materials, which in relation to the
  • organic p-doped region called organic p-doped region.
  • Charge generating layer be constructed. It may thus contain a fluorinated sulfonimide metal salt as a p-type dopant and a matrix material according to the above-mentioned embodiments.
  • a fluorinated sulfonimide metal salt as a p-type dopant
  • a matrix material according to the above-mentioned embodiments.
  • Hole transport layer the p-type dopant in particular a proportion between 1 vol .-% and inclusive
  • Suitable materials for the electron transport layer are the electron-conducting matrix materials which are mentioned in relation to the organic p-doped region.
  • the component has at least one further charge carrier generation layer and at least one further organic functional one
  • Layer stack comprising a further emitter layer.
  • An arrangement of this type has a total of at least three emitter layers and at least two charge carrier generation ⁇ layers.
  • FIG. 1 schematically shows the principle of charge carrier generation in a charge carrier generation layer
  • FIG. 2 to 5 show schematic representations
  • FIG. 6 shows the attachment of a fluorinated sulfonimide metal salt to a matrix material according to one embodiment.
  • Figure 7 shows a fluorinated sulfonimide metal salt according to one embodiment.
  • FIGS. 8 to 11 show current-voltage characteristics
  • FIG. 12A shows a schematic representation of a
  • FIG. 12B shows a current-voltage characteristic as used for a p-type dopant suitable for
  • FIGs. 13A and 13B show the current-voltage characteristics for
  • Figures 14A and 14B show the current-voltage characteristics for Zn (TSFI) 2 as the p-dopant introduced a matrix (HTM081 and NHT51, respectively).
  • Figures 15A, 15B, 15C show characteristic
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the principle of charge carrier generation in a charge carrier generation layer.
  • the scheme shows the energy levels as a function of location within a carrier generation layer. In the diagram the energy (E) is against the place (0)
  • Charge carrier generation layer occupy the LUMO ("lowest unoccupied molecular orbital”, ie the lowest lying energetically lying unoccupied molecular orbital) as well as the HOMO ("highest occupied molecular orbital”, ie the energetically highest occupied molecular orbital) respectively
  • the energy levels of LUMO and HOMO within the n-type region 5b of the carrier generation layer are significantly lowered.
  • the HOMO of the p-type region 5a and the LUMO of the n-type region 5b are energetic
  • Carrier generation layer possible.
  • the choice of the p-type dopant plays a central role in the position of the described energy levels and thus forms a central prerequisite for the occurrence of a tunneling current in the charge carrier generation layer.
  • the positive charge within the p-type organic region 5a may be influenced by an external electric field through the p-type region 5a of FIG.
  • Carrier generation layer are transported, while in an analogous manner, the negative charge, that is, the electron, through the n-type region 5b of
  • Carrier generation layer can be transported. Between the p-doped region 5a and the n-type
  • Region 5b is a thin intermediate layer (with a thickness of a few nanometers) arranged (not shown here).
  • Figure 2 shows a schematic representation of the layer ⁇ arrangement in an organic according to the invention
  • the charge carriers ⁇ generation layer 5 includes at least an organic p-doped region 5a, which contains fluorinated sulfonimide metal salt of the invention as a p-type dopant.
  • the organic p-doped region 5a may comprise an organic hole-conducting matrix containing an organic hole-conducting matrix material into which the
  • fluorinated sulfonimide metal salt as a p-type dopant
  • the charge carrier generation layer 5 furthermore has an n-type region 5b, for example designed as an organic n-doped region. Between the n-type region 5b and the p-type region 5a, an intermediate region 5c is arranged. The intermediate region 5c is preferably configured as an intermediate layer. Also, the n-type region 5b and the p-type region 5a are each preferably configured as layers.
  • the component further comprises at least one anode 2 and one cathode 8, the charge carrier generation layer 5 being arranged between anode 2 and cathode 8.
  • FIG. 3 illustrates a schematic illustration of an embodiment of an organic electronic component 100 according to the invention.
  • the component has a substrate 1, which may be, for example, a glass substrate.
  • an anode 2 is arranged, which, for example indium tin oxide (ITO, "indium tin oxide”) may have.
  • ITO indium tin oxide
  • a first organic functional layer stack Sl is arranged on the anode 2.
  • the layer stack S1 has a hole injection layer 3
  • a first emitter layer 4 is arranged.
  • the first emitter layer 4 is set up to emit light in the visible range of the electromagnetic spectrum during operation of the component.
  • Above the first organic functional layer stack S1 is a
  • Charge carrier generation layer 5 is arranged.
  • the charge ⁇ carrier generation layer 5 consists of a p-doped organic region 5a, an intermediate region 5c and an n-type region 5b.
  • the n-type region 5b is arranged in direct mechanical contact with the first functional layer stack S1.
  • the intermediate layer 5c is connected to the areas 5a and 5b over the entire surface. This serves to avoid undesired reactions between materials of the regions 5a and 5b and thus provides for improved stability of the charge carrier generation layer 5.
  • a second organic functional layer stack S2 is arranged on the charge carrier generation layer 5.
  • the second organically functional layer stack S2 comprises a second emitter layer 6, which is followed by an electron injection layer 7.
  • the second emitter layer 6 is set up in the operation of the component light in the visible range of
  • Such an organic electronic component 100 thus comprises at least two emitter layers, between which a charge carrier generation layer is arranged.
  • Such a component can be regarded as a component composed of several OLEDs, wherein the first organic layer stack S1 forms a first OLED and the second organic layer stack S2 forms a second OLED over the charge carrier generation layer 5. The first connected to the anode 2 OLED or the first
  • Organic functional layer stacks Sl is supplied by the anode 2 with positive charge carriers while it is supplied by the charge carrier generation layer 5 with electrons, ie negative charge carriers.
  • the second OLED or the second organic functional layer stack S2 on the charge carrier generation layer ⁇ 5 by the cathode 8 is supplied with electrons while the necessary positive Charge carrier from the carrier generation layer 5 refers.
  • Such organic electronic components offer the advantage that two and not only one exciton can be generated in the component per injected positive or negative charge carrier. The same current thus leads to a higher light output, but at the expense of a higher applied voltage. The voltage is due to the voltage drop along in series
  • FIG. 4 schematically shows a further embodiment of an organic electronic component 100 according to the invention.
  • the component 100 as shown in FIG. 4, is similar in all essential properties to the component of FIG. 3, but the second one has organic functional properties
  • Layer stack S2 only the second emitter layer 6.
  • the component in FIG. 4 has a third organic layer stack S3 comprising a third emitter layer 10 and an electron injection layer 7.
  • the carrier generation layer 9 is disposed between the second organic layer stack S2 and the third organic layer stack S3.
  • a component having at least three emitter layers has the advantage that can be achieved with the same current with her particularly high color intensities ⁇ the advantage. It is possible, for example, that all three emitter layers electromagnetic radiation of the same wavelength
  • the three emitter layers electromagnetic radiation of different spectral ranges ie
  • Wavelength ranges color mixtures are formed.
  • FIG. 5 illustrates a schematic illustration of an embodiment of an organic electronic component 100 according to the invention.
  • the component 100 has a component
  • Substrate 1 for example made of glass.
  • anode 2 is arranged, which, for example, from
  • the layer stack S1 has a hole injection layer 3
  • Hole injection layer 3 an electron blocking layer 11 is arranged, followed by a first emitter layer 4. About the first emitter layer 4, a hole blocking layer 12 is arranged. Above the first organic functional
  • the carrier generation layer 5 consists of a p-doped organic region 5a, a
  • the intermediate region 5c and an n-type region 5b are in direct mechanical Contact with the first functional layer stack Sl arranged.
  • the intermediate layer 5c is connected to the areas 5a and 5b over the entire surface. This serves to avoid undesired reactions between materials of the regions 5a and 5b and thus ensures an improved stability of the charge carrier generation layer 5.
  • a second organic functional layer stack S2 is arranged.
  • the second organically functional layer stack S2 has a further electron blocking layer 13 and a second emitter layer 6 arranged above it. Over the second emitter layer 6, a further hole blocking layer 14 and above an electron injection layer 7 are arranged. Above the second organic functional layer stack S2, a cathode 8 is arranged.
  • Component therefore comprises at least two emitter layers, between which a charge carrier generation layer
  • the emitter layers are adapted to emit light during operation of the component. Also, this component can be considered analogous to those of Figures 3 or 4, a composite of several OLEDs component.
  • Organic electronic components as shown in Figures 3, 4 and 5, are often referred to as so-called tandem OLEDs.
  • Organic electronic components based on this construction principle stand out in comparison to
  • FIG. 6 shows the formation of a positive charge and its delocalization on the example of the hole-conducting Matrix material NPD and the example of fluorinated
  • TFSI Sulphonimide anions
  • m Sulphonimide anions
  • the hole can be transferred from one to the next NPD molecule by the so-called hopping mechanism.
  • a conductivity path is advantageous, but not absolutely necessary due to the possible hopping mechanism.
  • the coordination number of zinc may change during charge transfer, for example, by releasing a TFSI ligand.
  • Hole transporter as matrix material can also bind via a p-bond to the metal of the fluorinated sulfonimide metal salt.
  • the zinc complex as p-type dopant serves here only as
  • Example and should not be limiting.
  • the mechanism can also be transferred to other fluorinated sulfonimide metal salts. From Figure 6 it can be seen that the
  • fluorinated sulfonimide metal salt coordinates or binds to the matrix material, thereby transferring a positive charge to the matrix material.
  • the fluorinated sulfonimide metal salt can cleave again, leaving the positive charge localized on the matrix material.
  • the lower right and left structural formulas of Figure 4 show a mesomerized stabilization of the positively charged one
  • Matrix molecule freely movable and can by the so-called hopping mechanism on the next matrix molecule
  • Sulfonimide metal salt needed to form a free positive charge carrier, ie holes or electron deficiencies, in the hole-conducting matrix material, in particular an organic light-emitting diode.
  • the matrix material in this case the hole-conducting matrix material NPD, can also bind to M of the metal salt via a ⁇ bond.
  • Figure 7 shows the spatial arrangement of a fluorinated sulfonimide metal salt according to one embodiment. It is zinc di [bis (trifluoromethylsulfonyl) imide] (CAS number: 168106- 25-0) shown. The coordination possibilities of the sulfonimide anion to the metal zinc are shown.
  • Oxygen atom In this example, four sulfonimide ligands bind to only one zinc (II) center. This would lead to a double negative charge. However, the singly bound sulfonimide ligands can bind to another zinc center, resulting in the sum of a kind of coordination polymer of the formula [Zn (TFSI) 2] n . In the layer, this polymer is completely or partially split by the hole-conducting matrix material. This is simplified in this application as Zn (TFSI) 2 reproduced. Depending on the metal, a bond of N or S of the sulfonimide to the metal is conceivable. Due to the large number of metals in the periodic table a high structural diversity is given. The choice of
  • metal With its charge, metal also influences the number of singly negatively charged sulfonimide anions.
  • TFSI anion especially the TFSI anion, the sublimation temperature, the solubility and doping strength.
  • these parameters are adjustable within wide limits and can be to the desired
  • Processing type for example, the liquid processing, or the vacuum deposition and to various
  • the fluorinated sulfonimide metal salts are characterized by high thermal stability and are available in particular for vacuum processing.
  • FIG. 7 shows the coordination of the perfluoroalkylsulfonimides to the metal, for example zinc.
  • the sulfonimides can be chelated via two oxygen atoms to the central atom copper
  • FIG. 8 shows conductivity measurements on
  • fluorinated sulfonimide metal salt doped hole conductive matrix materials according to the invention.
  • organic region within a charge carrier generation ⁇ layer is that the dopant has a sufficient p-type dopant material and allows good hole conductivities in the doped region. Only then can those in the
  • Charge generator generation layer generated positive charges efficiently and in the adjacent area
  • FIG. 8 shows a current-voltage characteristic according to several embodiments and comparative examples.
  • the current density in mA / cm ⁇ is shown as a function of the voltage U in V.
  • the fluorinated sulfonimide metal salt serves as a p-type dopant and HTM014 serves as a hole-conducting matrix material.
  • the proportion of the fluorinated sulfonimide metal salt is 15% by volume.
  • the matrix material has a content of 85% by volume.
  • Curve Xl shows the current-voltage characteristic of
  • Sulfonimide metal salt in the matrix material HTM014.
  • the following fluorinated sulfonimide metal salts were used as the p-type dopant:
  • Curve 6-1 copper di [bis (trifluoromethylsulfonyl) imide]
  • Curve 6-2 potassium [bis (trifluoromethylsulfonyl) imide] K (TFSI), curve 6-3: zinc di [bis (trifluoromethylsulfonyl) imide]
  • Curve 6-4 Magnesium [bis (trifluoromethylsulfonyl) imide]
  • Curves 6-6 sodium [bis (trifluoromethylsulfonyl) imide]
  • Metal salts a pKs value of greater than -3, preferably greater than 0 on. These are not super acids. Have two or higher metals
  • Atomic mass of> 26 g / mol are suitable as a p-type dopant.
  • Monovalent metals are less Lewis acidic and thus only suitable as a p-type dopant at an atomic mass> 39 g / mol.
  • the atomic mass also increases the atomic number and thus the number of protons in the atomic nucleus. The higher the number of protons, the easier it is for an atom to pick up an additional electron. Therefore, only metal salts are suitable from a certain sufficiently high atomic mass. Preparation of fluorinated sulfonimide metal salts
  • Zn (TFSI) 9 Zn (TFSI) 2 (CAS: 168106-25-0) is commercially available from Sigma-Aldrich.
  • the solid was sublimed under high vacuum.
  • the initial weight is 800 mg, the weight 156 mg.
  • the temperature is 174 to 178 ° C at a pressure of about 5 x 10 -4 mbar.
  • the product was obtained as a white amorphous solid.
  • the first sublimation was carried out with a weight of 580 mg and a weight of 331 mg at a temperature of 115 to 145 ° C. The product was obtained as a white amorphous solid.
  • the second sublimation was carried out at a weight of 331 mg and a weight of 266 mg at a temperature of 115 to 145 ° C. The product was obtained as a white amorphous solid.
  • the first distillation was carried out at a
  • the white Li (TFSI) is liquid at 225 to 230 ° C and distilled at 250 to 270 ° C as a white amorphous solid.
  • the first distillation was carried out at a
  • K (TFSI) (CAS: 90076-67-8) is commercially available from Sigma-Aldrich. The solid was distilled twice in a high vacuum in a Kugelrohr. The first distillation was carried out at a weight of 482 mg and a weight of 366 mg. The white K (TFSI) is liquid at 205 ° C and distilled at 270 to 290 ° C. The second distillation was carried out at a
  • the component has a substrate 1 made of glass.
  • the substrate 1 is an anode 2 of ITO (indium tin oxide)
  • the anode 2 is an organic layer
  • the organic layer has a layer thickness of approximately 200 nm.
  • the organic layer 3 is a cathode 8 made
  • Pixels and a pixel area of 4 mm ⁇ Pixels and a pixel area of 4 mm ⁇ .
  • FIGS. 9 to 11 show the current-voltage characteristics of this corresponding reference component as a solid characteristic x-1. 7. Doping of the matrix material HTM-014 with Zn (TFSI)?
  • FIG. 9 shows the current-voltage characteristic of the
  • Embodiment 7-1 (dashed line). It is the current density I in mA / cm ⁇ as a function of the voltage U in V shown.
  • the organic electronic component is a Maj soladladuntersstill component. In order to demonstrate the doping effect in this component, it has glass as the substrate 1, as the anode 2 ITO, a 200 nm thick organic layer 3 of a matrix material HTM-014 doped with 15 vol .-% Zn (TFSI) 2 and a cathode 8 made of aluminum. Two components with 15 pixels each and a pixel area of 4 mm were produced.
  • Majority load carrier component constructed with the following architecture:
  • Pixel surface made of 4 mm ⁇ .
  • FIG. 10 shows the dashed line 8-1
  • FIG. 11 shows the current-voltage characteristic of a comparative example. To the low doping effect too demonstrating that a majority load carrier component has been constructed with the following component architecture:
  • Lithium trifluoromethylsulfonimide this dopant is excluded according to the invention.
  • Charge carrier generation layers of organic electronic components according to the invention.
  • the conductivity must be added as a second property ⁇ that the complexes must be suitable at the pn junction of a charge carrier generation layer one
  • FIG. 12A shows a test arrangement with which this question can be examined.
  • the test arrangement of Figure 12A simulates the polarity of a tandem OLED. It requires a p-type dopant and allows determination of whether a p-type dopant is suitable for use in a carrier generation layer.
  • the test arrangement comprises a glass substrate S followed by an indium tin oxide anode A, followed by an electron transporting layer ETL 2 with a thickness of 25 nm. This is followed by a
  • the intermediate layer ZS in the present case is a 4 nm thick phthalocyanine derivative layer.
  • the hole transporting layer HTL 1 having a thickness of 50 nm is doped with the p-type dopant to be tested.
  • the layer can be obtained, for example, by co-evaporation of the hole-conducting matrix material with the p-type dopant.
  • This layer is followed by a hole-transporting layer HTL 2 with 25 nm thickness.
  • the conclusion forms the cathode K.
  • the electron or hole transporting layer ETL 2 or HTL 2 have a significantly lower electron or
  • FIG. 12B shows a theoretical, ideal curve for a p-dopant suitable for the p-doped region of a charge carrier generation layer.
  • Curve shows a significant increase in current density for high positive voltages, which is due to the so-called tunnel effect.
  • Conventional p-dopants that are not suitable for carrier generation layers, show no or only extremely low tunneling currents T. In them, a corresponding current waveform does not look like in Figure 12B: The high positive current densities at positive potentials are not given, instead, the graph, viewed around an axis - applied at 0 V - symmetric.
  • CGL charge generation layer effect
  • fluorinated sulfonimide metal salts according to the invention.
  • the current density I in mA / cm.sup.-3 is shown as a function of the voltage U in V.
  • the measurements were carried out in each case in the measuring arrangement described in FIG. 12A, wherein the fluorinated sulfonimide metal salts were introduced into the HTL 1 layer as p-type dopant.
  • Hole conductor matrix materials were HTM081 from Merck and NHT51 from Novaled. These matrix materials were used because tunneling current does not occur with these materials without p-type dopant. Thus, the tunneling current occurring in the measurements in each case on the inventive p-type dopant or on the combination of the applied
  • Attributable matrix material with the p-type dopant according to the invention results for Cu (TFSI) 2 in FIGS. 13A and 13B and for Zn (TFSI) 2 in FIGS. 14A and 14B are shown, whose concentration in the
  • Matrix material is given in each case in volume percent.
  • Matrix materials without or without suitable p-type dopant does not occur.
  • the inventive p-type dopants prove to be an alternative to commercially available from Novaled p-type dopant NDP9, which is a purely organic dopant and shows a similar strong CGL effect.
  • Zn (TFSI) 2 as well as Cu (TFSI) 2 are available commercially as hydrates and inexpensively. As described above, the Zn (TFSI) 2 as well as Cu (TFSI) 2 can pass through the hydrates
  • Figs. 15A, 15B and 15C show characteristic ones
  • Test arrangement determined according to Figure 5.
  • anode 2 a 130 nm-thick ITO layer was used, and a cathode 8 of aluminum having a layer thickness of 200 nm was used.
  • the first emitter layer 4 and the second emitter layer 6 emit light in the red during operation of the component
  • the organic p-doped region 5a has a layer thickness of 105 nm and consists in each case of those given in the tables
  • Matrix material and p-type dopant are Matrix material and p-type dopant.
  • the tested components are characterized in that only a voltage of about 9 volts must be applied to achieve a current density I of 20 mA / cm 2 .
  • a voltage of more than 20 V is necessary to achieve such current densities.
  • the fluorinated sulfonimide metal salts according to the invention allow high p-dopant strengths in hole-conducting matrix materials and thus excellent hole transport properties. At the same time they allow to pn junctions in charge carrier generation ⁇ layers to achieve high tunnel currents, so a strong CGL effect. Furthermore, they are characterized by low absorption and, at the same time, outstanding optical properties for use in organic electronic components, also in the field of optoelectronics.

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Abstract

Es wird ein organisches elektronisches Bauteil (100) umfassend einen ersten (S1) und einen zweiten organischen funktionellen Schichtenstapel (S2) und eine dazwischen angeordnete Ladungsträgergenerationsschicht (5) angeben. Die Ladungsträgergenerationsschicht (5) weist einen einen n-leitenden Bereich (5b), einen dotierten organischen p-dotierten Bereich (5a) und einen dazwischen angeordneten Zwischenbereich (5c) mit einer Schichtdicke von 0,1 nm bis 20nm auf, wobei der dotierte organische p-dotierten Bereich (5a) als p-Dotierstoff ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz der folgenden Formel 1 aufweist: -wobei M entweder ein zweiwertiges oder höherwertiges Metall mit einer Atommasse von größer 26 g/mol oder ein einwertiges Metall mit einer Atommasse von größer oder gleich 39 g/mol ist, -wobei 1 ≤ n ≤ 7 ist, und -wobei R1, R2 unabhängig voneinander und aus einer Gruppe ausgewählt sind, die einen fluorsubstituierten Arylrest, einen fluorsubstituierten Alkylrest und einen fluorsubstituierten Arylalkylrest umfasst.

Description

Beschreibung
Organisches elektronisches Bauteil mit Ladungsträger¬ generationsschicht
Die Erfindung betrifft ein organisches elektronisches Bauteil mit einer Ladungsträgergenerationsschicht.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 106 917.5, deren Offenbarungs¬ gehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Ladungsträgergenerationsschichten werden englischsprachig als „Charge generation layers" oder kurz „CGLs" bezeichnet. Sie sind von großer Bedeutung auf dem Gebiet der organischen
Elektronik und können in verschiedenartigen Bauteilen, wie beispielsweise in organischen lichtemittierenden Dioden oder organischen Feldeffekttransistoren, verwendet werden. Häufig finden sie Anwendung in Bauteilen für die Umwandlung von elektrischem Strom in elektromagnetische Strahlung.
Leistungsfähige organische elektronische Bauteile erfordern Ladungsträgergenerationsschichten, die eine gute Ladungsträgertrennung und einen effizienten Transport der Ladungs- träger zu den an die Ladungsträgergenerationsschicht
angrenzenden Schichten erlauben.
Damit die Ladungsträgergenerationsschicht diese Aufgaben erfüllen kann, bedarf sie leistungsfähiger p-Dotierstoffe . Dabei sind nicht alle p-Dotierstoffe, die sich für eine
Leitfähigkeitsdotierung eignen auch für deren Einsatz in einer Ladungsträgergenerationsschicht geeignet, da für diesen Einsatz eine Ladungspaartrennung wesentlich ist, die nicht mit allen p-Dotierstoffen erreicht wird.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein organisches elektronisches Bauteil mit einer Ladungsträgergenerations¬ schicht umfassend einen p-Dotierstoff anzugeben, der eine gute Leitfähigkeit und eine effiziente Ladungsträger¬ auftrennung in der Ladungsträgergenerationsschicht erlaubt. Diese Aufgabe wird durch ein organisches elektronisches
Bauteil gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein organisches
elektronisches Bauteil umfassend einen ersten und einen zweiten organischen funktionellen Schichtenstapel angegeben. Zwischen dem ersten und dem zweiten organischen funktionellen Schichtenstapel ist eine Ladungsträgergenerationsschicht angeordnet. Die Ladungsträgergenerationsschicht umfasst einen organischen p-dotierten Bereich. Der organische p-dotierte Bereich umfasst als p-Dotierstoff ein fluoriertes Sulfonimid- Metallsalz.
Dass eine Schicht "zwischen zwei anderen Schichten angeordnet ist", kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht unmittelbar in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt zu einer der zwei anderen Schichten angeordnet ist. Alternativ kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht in mittelbarem Kontakt zu einer der zwei anderen Schichten und in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zu anderen Schichten angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem Kontakt dann weitere Schichten zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Ladungsträgergenerationsschicht einen n-leitenden Bereich, einen dotierten organischen p-dotierten Bereich und einen dazwischen angeordneten Zwischenbereich oder die
Ladungsträgergenerationsschicht besteht aus diesen Schichten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich als Zwischenschicht ausgestaltet und weist eine Schichtdicke zwischen 0,1 nm und 20 nm, bevorzugt zwischen 0,5 nm und 10 nm auf. Die Erfinder haben festgestellt, dass in diesem
Bereich der Schichtdicke hinreichend hohe Tunnelströme für eine gute Effizienz des Bauteils erreicht werden können und zugleich eine gute Trennung des n-leitenden und des p- dotierten Bereichs erzielt werden kann, sodass die
Materialien dieser Bereiche keine unerwünschten Reaktionen miteinander eingehen. Zwischenschichten dieser Schichtdicke erlauben also gute Effizienz und zugleich eine hohe
Stabilität der Ladungsträgergenerationsschicht und somit des sie enthaltenden Bauteils. Noch weiter bevorzugt ist eine Schichtdicke von 1 nm bis 8 nm und am meisten bevorzugt ist eine Schichtdicke von 2 bis 6 nm, beispielsweise 4 nm. Die Balance zwischen Effizienz und Lebensdauer ist in diesen Bereichen besonders gut ausgeprägt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der organische p-dotierte Bereich als p-Dotierstoff ein fluoriertes
Sulfonimid-Metallsalz der folgenden Formel 1:
Figure imgf000006_0001
Dabei ist M entweder ein zweiwertiges oder höherwertiges Metall mit einer Atommasse von größer 26 g/mol oder ein einwertiges Metall mit einer Atommasse von größer oder gleich 39 g/mol. Dabei gibt n die Wertigkeit von M an und es gilt: 1 < n < 7, Ri und R2 können unabhängig voneinander ausgewählt sein. Ri und R2 können aus der folgenden Gruppe oder
Kombinationen daraus ausgewählt sein: einem
fluorsubstituierten Arylrest, einem fluorsubstituierten
Alkylrest, einem fluorsubstituierten Arylalkylrest .
Mit anderen Worten weist der organische p-dotierte Bereich der Ladungsträgergenerationsschicht ein fluoriertes
Sulfonimid-Metallsalz, also ein Metallkation und ein oder mehrere Sulfonimid-Anionen, auf. Das Sulfonimid-Anion ist einfach negativ geladen. Das Metallkation ist n-fach positiv geladen und benötigt entsprechend n fluorierte Sulfonimid- Anionen um ein neutrales Metallsalz zu bilden. Insbesondere weist n einen Wert von einschließlich 1 bis einschließlich 4, besonders bevorzugt von einschließlich 1 bis einschließlich 2, auf. Höherwertige Metallkationen können insbesondere eine bessere Dotierwirkung aufweisen, weil der Lewis-saure
Charakter besser ausgeprägt ist. Eher unerwünscht sind insbesondere oxidierende Kationen, wie Fe3+.
Bei dem organischen elektronischen Bauteil kann es sich beispielsweise um eine organische Diode, einen organischen Feldeffekt- oder Bipolartransistor, ein organischer Fotodetektor oder eine organische Solarzelle bzw. organische elektrochemische Zelle handeln.
Es kann sich zudem um ein organisches elektronisches Bauteil handeln, dass elektrischen Strom in elektromagnetische
Strahlung umwandelt.
Im Folgenden soll zunächst der Begriff der Ladungsträgergenerationsschicht erläutert werden.
Organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) stellen ein
Beispiel für solche Bauteile dar. In OLEDs werden von einer Kathode Elektronen (als negative Ladungsträger) und von Seite der Anode „Löcher" (als positive Ladungsträger) bereit- gestellt, die im Bereich einer dazwischen liegenden
Emitterschicht rekombinieren. In der Folge werden Photonen und somit elektromagnetische Strahlung emittiert. Durch den Einsatz von Ladungsträgergenerationsschichten ist es
beispielsweise möglich zwei oder mehrere solcher organischer lichtemittierender Dioden übereinander zu stapeln und
miteinander in Serie zu schalten. Zu diesem Zweck wird jeweils zwischen zwei OLEDs beziehungsweise zwei organischen funktionellen Schichtenstapeln eine Ladungsträgergenerations¬ schicht angeordnet. Ein auf diese Weise gebildetes
organisches elektronisches Bauelement wird oftmals als
Tandem-OLED bezeichnet und kann zwei oder mehrere
übereinander gestapelte OLED-Einheiten beziehungsweise organische funktionelle Schichtenstapel aufweisen. Dabei fungiert die Ladungsträgergenerationsschicht für die mit ihr verbundenen OLEDs oder organischen funktionellen
Schichtenstapel als Lieferant von positiven und negativen Ladungen. Sie übernimmt somit innerhalb des organischen elektronischen Bauteils gleichermaßen die Funktion einer inneren Anode für die eine OLED oder den ersten organischen funktionellen Schichtenstapel und einer inneren Kathode für die andere OLED oder den zweiten organischen funktionellen Schichtenstapel, wodurch die Serienschaltung der übereinander angeordneten OLEDs bzw. Schichtenstapel ermöglicht wird.
Dieses Prinzip ist nicht auf übereinander angeordnete OLEDs beschränkt, sondern allgemeingültig für organische
elektronische Bauteile. Ladungsträgergenerationsschichten können innerhalb erfindungsgemäßer organischer elektronischer Bauteile als Ladungsträgerlieferant dienen, wobei die eine Seite der Ladungsträgergenerationsschicht positive und die gegenüberliegende Seite der Schicht negative Ladungsträger bereitstellt .
Ladungsträgergenerationsschichten haben ihren Namen also daher, dass in diesen Schichten Ladungsträgerpaare von positiven und negativen Ladungsträgern gebildet und
voneinander getrennt werden. Dies erfolgt an einem
sogenannten p-n-Übergang (englischsprachig als „p-n- heteroj unction" bezeichnet) . Ladungsträgergenerations¬ schichten weisen zu diesem Zweck einen lochtransportierenden und einen elektronentransportierenden Bereich auf. Der lochtransportierende Bereich erfindungsgemäßer Bauteile weist ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz als p-Dotierstoff auf und kann daher als organischer p-dotierter Bereich bezeichnet werden. Der elektronenleitende Bereich kann als n-leitender Bereich bezeichnet werden. Zwischen dem p-dotierten Bereich und dem n-leitenden Bereich ist ein Zwischenbereich
angeordnet. Der p-dotierte Bereich verfügt in der Regel über ein energetisch hoch liegendes LUMO („lowest unoccupied molecular orbital", also niedrigstes unbesetztes Molekül¬ orbital) sowie über ein energetisch hoch liegendes HOMO („highest occupied molecular orbital", also höchstes
besetztes Molekülorbital) . Die Energie von LUMO und HOMO im angrenzenden n-leitenden Bereich ist dagegen in der Regel jeweils vergleichsweise niedrig. Beispielsweise beim Anlegen einer äußeren Spannung kann ein Elektron aus dem HOMO des p- dotierten Bereichs über den Zwischenbereich in das LUMO des n-leitenden Bereichs tunneln. Der Zwischenbereich bildet eine zusätzliche Tunnelbarriere. Durch das Tunneln kommt es zur Auftrennung eines Ladungsträgerpaares. Im p-dotierten Bereich wird dabei eine positive, im n-leitenden Bereich eine
negative Ladung erhalten. Die positive Ladung wird daraufhin unter dem Einfluss des anliegenden elektrischen Feldes durch den p-dotierten Bereich transportiert. Die negative Ladung wird analog durch den n-leitenden Bereich transportiert.
Neben der Ladungsträgergenerationsschicht kann das
erfindungsgemäße organische elektronische Bauteil eine
Kathode und eine Anode aufweisen, wobei die Ladungs¬ trägergenerationsschicht zwischen der Kathode und der Anode angeordnet ist. Insbesondere sind der erste und der zweite funktionelle Schichtenstapel zwischen Kathode und Anode angeordnet und die Ladungsträgergenerationsschicht ist zwischen dem ersten und zweiten funktionellen Schichtenstapel angeordnet. Weiterhin kann das Bauteil zusätzliche Schichten insbesondere in den organischen funktionellen
Schichtenstapeln aufweisen, wie sie in herkömmlichen
organischen elektronischen Bauelementen üblich sind.
Der organische p-dotierte Bereich der Ladungsträger- generationsschicht weist das erfindungsgemäße fluorierte
Sulfonimid-Metallsalz als p-Dotierstoff auf. Der organische p-dotierte Bereich kann beispielsweise zusätzlich ein
Matrixmaterial aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dass der organische p-dotierte Bereich zugleich ein Matrixmaterial und den p-Dotierstoff aufweist, wobei der p-Dotierstoff in das Matrixmaterial eingelagert sein kann. Beispielsweise kann der p-Dotierstoff homogen, also gleichmäßig im Matrixmaterial verteilt, vorliegen. Insbesondere wirkt das fluorierte
Sulfonimid-Metallsalz als Elektronenakzeptor in Bezug auf das Matrixmaterial. Es bildet sich insbesondere eine koordinative Bindung mit bindendem und antibindendem Orbital aus. Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst oder bedeutet die Bezeichnung p-Dotierstoff insbesondere Materialien, die hinsichtlich des Matrixmaterials zumindest teilweise oder vollständig eine Lewis-Azidität aufweisen oder als Lewis- Säure wirken und/oder in der Lage sind, Bindungen,
insbesondere kovalente, ionische oder koordinative Bindungen, mit dem Matrixmaterial auszubilden, in denen diese
Materialien (wenn auch nur formal) als Lewis-Säure wirken.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze überraschenderweise als p-Dotierstoff in
Ladungsträgergenerationsschichten geeignet sind. Demgegenüber sind bislang nur Zinkkomplexe als p-Dotierstoffe auf der Basis lewis-acider Metallkomplexe bekannt, die gleichzeitig auch alle anderen notwendigen Voraussetzungen für den Einsatz in Ladungsträgergenerationsschichten wie geeignete
Prozessierbarkeit , Stabilität der dotierten Schichten und hinreichend niedrige Absorption erfüllen. Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid- Metallsalze, bei welchen es sich um Lewissäuren handelt, alle erforderlichen Anforderungen für die Verwendung in
Ladungsträgergenerationsschichten auf . So haben die Erfinder beobachtet, dass die erfindungsgemäßen p-Dotierstoffe aufgrund ihrer guten p-Dotierstoffstärke sehr gute Leitfähigkeiten, insbesondere Lochleitfähigkeiten in organischen p-dotierten Bereichen erlauben. Matrix- materialien, die mit den fluorierten Sulfonimid-Metallsalzen dotiert werden, zeigen hervorragende Leitfähigkeiten, wie sie für den Einsatz in Lochinj ektions- oder
Lochtransportschichten in organischen elektronischen
Bauteilen erforderlich sind. Dementsprechend können die erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze
zusätzlich in Loch-oder Lochinjektionsschichten des ersten und/oder des zweiten organischen funktionellen
Schichtenstapels vorhanden sein. Derartig gute
Lochtransporteigenschaften sind für den p-dotierten Bereich einer Ladungsträgergenerationsschicht von zentraler
Bedeutung. Die positiven Ladungsträger werden nach der
Bildung am p-n-Übergang durch den organischen p-dotierten Bereich transportiert und schließlich in die angrenzenden Schichten injiziert. Dafür sind gute Lochleitfähigkeiten des p-dotierten Bereichs, wie sie mit den erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalzen erreicht werden,
unerlässlich .
Während aber eine Reihe von Metallkomplexen geeignete p- Dotierstoffe bilden, gibt es jedoch nur sehr wenige
Materialien, welche die zweite zentrale Anforderung an p- Dotierstoffe in einer Ladungsträgergenerationsschicht erfüllen. Damit überhaupt erst eine Ladungsauftrennung erfolgen kann, muss es zu einem Tunnelstrom am p-n-Übergang kommen, also ein Tunneln von Elektronen aus dem HOMO des p- dotierten Bereichs durch den Zwischenbereich in das LUMO des n-leitenden Bereichs. Bei Verwendung von kommerziell üblichen Standardmaterialien für den n-leitenden Bereich ist die Wahl des p-Dotierstoffes entscheidend dafür, ob die
Ladungsauftrennung ausreichend effizient stattfindet oder nicht. Ursache dafür ist, dass der p-Dotierstoff
entscheidenden Einfluss auf die energetische Lage der
Molekülorbitale auf der Seite des p-dotierten Bereichs und damit auf die relative Lage der am Übergang beteiligten
Energieniveaus besitzt. Die Wahl des p-Dotierstoffes ist also zentral für die Frage der Erzielung hinreichender
Tunnelströme. Wenn es gelingt hinreichende Tunnelströme zu erzeugen, spricht man vom „CGL-Effekt" also vom
Ladungsträgergenerationsschicht-Effekt. Nur dann sind die Voraussetzungen für eine effiziente Ladungsträgerauftrennung und somit die „Erzeugung" von Ladungsträgern für die
angrenzenden organischen funktionellen Schichtenstapel gegeben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze überraschenderweise hohe Tunnelströme an p-n-Übergängen ermöglichen und damit für Ladungsträgergenerationsschichten geeignet sind.
Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen fluorierten
Sulfonimid-Metallsalze eine besonders niedrige Absorption im Bereich des sichtbaren Lichts auf. Sie sind also durch eine sehr gute Strahlendurchlässigkeit gekennzeichnet und eignen sich daher beispielsweise besonders gut für den Einsatz in optoelektronischen Bauelementen, beispielsweise für
organische lichtemittierende Dioden.
Hinzu kommt, dass die erfindungsgemäßen fluorierten
Sulfonimid-Metallsalze auch gute thermische Stabilität aufweisen und gut verdampfbar bzw. leicht zu sublimieren sind. Sie zeigen ein gleichmäßiges Verdampfungsverhalten bei der Abscheidung in Schichten aus der Gasphase. Sie können außerdem ohne großen technischen Aufwand etwa mittels
Koverdampfung gemeinsam mit einem Matrixmaterial in einer Schicht abgeschieden werden.
Die vergleichsweise hohe Stabilität der fluorierten
Sulfonimid-Metallsalze, deren Zersetzungstemperatur in der Regel deutlich über ihrer Verdampfungstemperatur liegt, erlaubt eine einfache Herstellung des p-dotierten Bereichs der Ladungsträgergenerationsschicht mittels
Gasphasenabscheidung . Die fluorierten Sulfonimid-Metallsalze können aber auch im Rahmen einer Flüssigphasenabscheidung verarbeitet werden. Die gute Stabilität und Verdampfbarkeit vereinfacht die Fertigung von organischen elektronischen Bauteilen aufweisend die erfindungsgemäße Ladungsträger¬ generationsschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist M ausgewählt aus einer Gruppe: Kupfer, Zink, Aluminium, Bismut, Kalium,
Rubidium, Cäsium, Scandium, Yttrium und Zinn, bevorzugt
Kupfer, Zink oder Kalium, besonders bevorzugt Zink oder
Kupfer. Alternativ oder zusätzlich können die Reste Ri und/oder R2 jeweils ein Trifluormethan sein. Damit können fluorierte Sulfonimid-Metallsalze, also insbesondere
Trifluormethansulfonimid-Metallsalze (TFSI), erzeugt werden, wie zum Beispiel Sn(TFSI)4, Zn(TFSI)2, Cu(TFSI)2 und K(TFSI). Diese Metallsalze sind kommerziell erhältlich und dabei besonders leicht zugänglich. Die Erfinder haben erkannt, dass diese kommerziell erhältlichen Metallsalze elektrische
Eigenschaften von organischen Matrixmaterialien, insbesondere organischen Lochleitern, verbessern können, wenn die
Matrixmaterialien mit den Metallsalzen dotiert werden. Zudem ermöglichen sie eine sehr effiziente Ladungsauftrennung in einer Ladungsträgergenerationsschicht .
Die erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze zählen nicht zu den Salzen von Supersäuren, da die
korrespondierenden Säuren der Sulfonimid-Metallsalze einen Säurekonstantwert pkg > -3, bevorzugt pkg > 0 aufweisen.
Supersäuren weisen insbesondere einen pkg-Wert von < -3 auf.
Ein entscheidender Vorteil im Vergleich zu Metallsalzen von Supersäuren besteht darin, dass die fluorierten Sulfonimid- Metallsalze unzersetzt verdampfbar sind und somit durch Sublimation in der benötigten hohen Reinheit zur Verfügung gestellt und im Vakuumprozess eingesetzt werden können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Reste Ri und R2 unabhängig voneinander und aus der folgenden Gruppe ausgewählt: einem linearen oder verzweigten, zumindest teilweise fluorsubstituierten Alkylrest mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, einem zumindest teilweise
fluorsubstituierten Arylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einem zumindest teilweise fluorsubstituierten
Arylalkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen . Alternativ können die eben beschriebenen Alkylreste, Arylreste und Arylalkylreste auch vollständig mit Fluor substituiert und damit perfluoriert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Ri und R2 die gleichen Substituenten und aus der folgenden Gruppe
ausgewählt :
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0002
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Sulfonimid-
Figure imgf000015_0003
Figure imgf000016_0001
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Sulfonimid- Anion bevorzugt aus folgender Gruppe ausgewählt:
Figure imgf000017_0001
Dabei sollen die eben dargestellten Formeln für das
Sulfonimid-Anion nur exemplarisch sein und zur
Veranschaulichung dienen. Diese Sulfonimid-Anionen sollen dabei nicht den Rahmen der Erfindung einschränken. Im Rahmen der Erfindung können mehrere gleiche oder auch verschiedene fluorierte Sulfonimid-Anionen an ein Metallzentrum Mn+ gebunden sein. Auch die Koordination einzelner Sulfonimid- Anionen kann dabei verschieden sein. So kann ein Anion zum Beispiel nur einfach über Sauerstoff an das Metall gebunden sein. Alternativ kann die Anbindung auch zweifach über verschiedene Sauerstoffatome erfolgen. Auch die Anbindung über einen Stickstoff oder Schwefel des fluorierten
Sulfonimid-Anions ist denkbar. Dabei kann das Metallsalz eine ionische Bindung und/oder eine Komplexverbindung bilden.
Beispielsweise kann die Koordination des Sulfonimid-Anions über zwei Sauerstoffatome an das Metall erfolgen. Dies kann auch als Chelatisierung bezeichnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist M aus der Gruppe der zwei- oder höherwertigen Metalle mit einer Atommasse von größer 26 g/mol ausgewählt. Die positive Ladung am Metall kann insbesondere einen Wert zwischen einschließlich 2 bis einschließlich 7 annehmen und wird insbesondere durch n einfach negativ geladene perfluorierte Sulfonimid-Anionen kompensiert. Bevorzugt nimmt n einen Wert zwischen
einschließlich 2 und einschließlich 4 an. Besonders bevorzugt ist n gleich 2. Die Reste Ri und R2 sind dabei insbesondere ein linearer oder verzweigter teilweise oder vollständiger fluorierter Alkylsubstituent mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein teilweise oder vollständig fluorierter Arylsubstituent mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder ein teilweise oder vollständig fluorierter Arylalkylsubstituent mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist M aus der Gruppe der einwertigen Metalle mit einer Atommasse ^ 39 g/mol ausgewählt. Die positive Ladung am Metall nimmt insbesondere einen Wert 1 an und wird insbesondere durch ein einfach negativ geladenes perfluoriertes Sulfonimid-Anion
kompensiert. Die Reste Ri und R2 sind insbesondere aus einer Gruppe ausgewählt, die einen linearen oder verzweigten teilweise oder vollständig fluorierten Alkylsubstituenten mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen teilweise oder vollständig fluorierten Arylsubstituenten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und einen teilweise oder vollständig fluorierten
Alkylarylsubstituenten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen
umfasst .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der p- Dotierstoff ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz der
folgenden Formel 2 auf:
Figure imgf000019_0001
Dabei ist M entweder ein zweiwertiges oder höherwertiges Metall mit einer Atommasse von größer 26 g/mol oder ein einwertiges Metall mit einer Atommasse von größer oder gleich 39 g/mol. Dabei gibt n die Wertigkeit von M an und es gilt: 1 < n < 7.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der p-Dotierstoff ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz einer der folgenden Formeln auf:
Figure imgf000020_0001
Insbesondere Cu(TSFI) 2 oder Zn(TSFI) 2 erweisen sich als besonders effizient als p-Dotierstoffe in
Ladungsträgergenerationsschichten. Initiale Messwerte zeigen eine zu dem bekannten p-Dotierstoff NDP9 von Novaled
gleichwertige Effizienz bezüglich der Lochleitfähigkeit und der Ladungstrennung. Die erfindungsgemäßen p-Dotierstoffe sind kommerziell erhältlich und deutlich preisgünstiger als NDP9.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen organischen elektronischen Bauteils zeichnet sich durch einen organischen p-dotierten Bereich aus, bei dem es sich um eine organische p-dotierte Schicht handelt. Die p- dotierte Schicht kann insbesondere eine durchgehende, flächendeckende Schicht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die eine
organische p-dotierte Schicht eine Schichtdicke zwischen 1 nm und 300 nm, bevorzugt zwischen 5 nm und 150 nm, besonders bevorzugt zwischen 10 nm und 100 nm, beispielsweise 40 nm, auf .
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
organischen elektronischen Bauteils zeichnet sich durch einen organischen p-dotierten Bereich aus, der eine organische lochleitende Matrix aufweist, in die der p-Dotierstoff eingebracht ist. Insbesondere kann das fluorierte Sulfonimid- Metallsalz homogen also gleichmäßig verteilt im
Matrixmaterial vorliegen. Beispielsweise kann der p-dotierte Bereich über Koverdampfung des fluorierten Sulfonimid- Metallsalzes und des die Matrix bildenden Materials erfolgen. So ist eine besonders homogene Verteilung erreichbar.
Gemäß einer Ausführungsform kann der p-dotierte Bereich aus dem p-Dotierstoff und dem Matrixmaterial bestehen. Als Matrixmaterialien für den p-dotierten Bereich der
Ladungsträgergenerationsschicht eignen sich insbesondere Materialien mit guten Lochtransporteigenschaften, die zudem leicht zu verarbeiten sind und ohne großen technischen
Aufwand mit dem fluorierten Sulfonimid-Metallsalz dotiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der p-dotierte Bereich der Ladungsträgergenerationsschicht in der Gasphase, als auch der Flüssigphase hergestellt werden. Bei der
Gasphasenabscheidung werden sowohl p-Dotierstoff als auch Matrixmaterial gemeinsam, bevorzugt aus unterschiedlichen Quellen im Hochvakuum verdampft und als Schicht abgeschieden. Bei der Verarbeitung aus der Flüssigphase werden das
fluorierte Sulfonimid-Metallsalz und das Matrixmaterial in einem Lösungsmittel gelöst und mittels Drucktechniken,
Spincoating, Rakeln, Slotcoating etc. abgeschieden. Die fertige Schicht wird durch Verdampfen des Lösungsmittels erhalten. Dabei lassen sich durch die unterschiedlichen
Massenverhältnisse von p-Dotierstoff zum Matrixmaterial beliebige Dotierungsverhältnisse einstellen.
Besonders bevorzugt lassen sich mittels eines Lösemittel¬ prozesses folgende lochleitende Matrixmaterialien für den p- dotierten Bereich der Ladungsträgergenerationsschicht
Figure imgf000022_0001
PVK=
PDOT=
Poly(9-vinylcarbazol)
Poly (3, 4ethylendioxythiophen)
Figure imgf000022_0002
Polyanilin
PTPD=
Poly (N, λ -bis (4-butylphenyl) - N,Nx-bis (phenyl ) benzidin
Figure imgf000022_0003
P3HT=
Poly ( 3-hexylthiophen) Außerdem können mittels eines Lösemittelprozesses besonders bevorzugt Matrixmaterialien verarbeiten werden, welche als „small molecules" bezeichnet werden. Diese Substanzklasse ist dem Fachmann bekannt und darunter fallen zum Beispiel Spiro- TAD (2, 2 ' , 7, 7 ' -Tetrakis- (N, -diphenylamino) -9,9'- spirobifluoren) und Spiro-TTB (2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis- (N, N ' -di-p- methylphenylamino) -9, 9 ' -spirobifluoren) und weitere
Materialien wie sie in dieser Anmeldung als Matrixmaterialien aufgeführt sind.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen organischen elektronischen Bauteils weist einen organischen p-dotierten Bereich auf, der eines der folgenden organischen matrixbildenden Materialien mit lochleitenden Eigenschaften aufweist:
NPB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , ß-NPB N, N ' -Bis (naphthalen-2-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , TPD (N, ' -Bis (3-methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , Spiro-TPD (N, ' -Bis ( 3-methylphenyl ) -N, ' -bis (phenyl ) - benzidin) ,
Spiro-NPB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -spiro) , DMFL-TPD Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethyl-fluoren) ,
α-NPD Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2, 2 ' - dimethylbenzidin,
Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2, 7-diamino-9, 9- spirofluoren,
Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2, 7-diamino-9, 9- spirofluoren,
DMFL-NPB (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethyl-fluoren) ,
DPFL-TPD (Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- diphenyl-fluoren) ,
DPFL-NPB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9- diphenyl-fluoren) ,
Spiro-TAD (2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis (N, -diphenylamino) - 9,9 '- spirobifluoren) , 9, 9-Bis [4- (N, -bis-biphenyl-4-yl-amino) phenyl ] -9H-fluoren, NPAPF 9, 9-Bis [4- (N, N-bis-naphthalen-2 -yl-amino ) phenyl ] -9H- fluoren,
NPBAPF 9, 9-bis [4- (N-naphthalen-l-yl-N-phenylamino) -phenyl] - 9H-fluorene,
9, 9-Bis [4- (Ν,Ν' -bis-naphthalen-2-yl-N, ' -bis-phenyl-amino) - phenyl] -9H-fluoren,
PAPB Ν,Ν' -bis (phenanthren- 9-yl ) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -benzidin, 2, 7-Bis [N,N-bis (9, 9-spiro-bifluorene-2-yl) -amino] -9, 9-spiro- bifluoren,
2,2' -Bis [N,N-bis (biphenyl-4-yl) amino] 9, 9-spiro-bifluoren, 2 , 2 ' -Bis (N, -di-phenyl-amino) 9, 9-spiro-bifluoren,
Di- [4- (N, -ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexan,
2, 2 ' , 7, 7 ' -tetra (N, N-di-tolyl) amino-spiro-bifluoren,
N, , ' , ' -tetra-naphthalen-2-yl-benzidin,
Spiro-2NPB 2, 2 ' , 7, 7 ' -tetrakis [N-naphthalenyl (phenyl) -amino] - 9, 9-spirobifluoren,
Spiro-TTB (2, 2 ' , 7, 7 ' -Tetrakis- (Ν,Ν' -di-p-methylphenylamino ) - 9,9' -spirobifluoren) ,
TiOPC Titanoxid-phthalocyanin,
CuPC Kupfer-phthalocyanin,
F4-TCNQ 2,3,5, 6-Tetrafluoro-7 , 7,8, 8-tetracyano-quinodimethan 4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (Ν-3-methylphenyl-N-phenyl-amino ) triphenylamin 4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino ) triphenylamin 4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) triphenylamin 4,4',4''-Tris(N, -diphenyl-amino) triphenylamin
PPDN Pyrazino [2, 3-f ] [ 1 , 10 ] phenanthroline-2 , 3-dicarbonitril MeO-TPD N, N, N ', N ' -Tetrakis ( 4 -methoxyphenyl) benzidin
Spiro-MeOTAD N2, N2, N2' , N2' , N7, N7, N7' , N7'-octakis (4- methoxyphenyl) -9,9 ' -spirobi [ 9H-fluorene] -2, 2 ' , 7, 7 ' -tetramine
Die möglichen Matrixmaterialien für den organischen p- dotierten Bereich der Ladungsträgergenerationsschicht sind aber nicht auf die genannten Materialien beschränkt. Auch andere Matrixmaterialien, wie beispielsweise kommerziell erhältliches NHT5, NHT49, NHT51 von Novaled, HTM014, HTM081, HTM163 von Merck, EL-301 und EL-022T von Hodogaya und
ähnliche kommerziell verfügbare Materialien sind ebenfalls geeignet. Diese lochleitenden Matrixmaterialien haben sich bewährt und erlauben besonders gute elektrische Eigenschaften für den p-dotierten Bereich der Ladungsträgergenerationsschicht .
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Matrixmaterialien bzw. matrixbildenden
Materialien um Materialien aus der Gruppe der Triarylamine und/oder um Materialien aus der Gruppe der Spiroverbindungen . Bevorzugt handelt es sich um Materialien, die sowohl eine Triarylgruppe als auch ein Spirozentrum aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Dotierungsgrad in Vol.% des fluorierten Sulfonimid- Metallsalzes bezogen auf den p-dotierten Bereich in Vol.% von ^0,1% bis ^20%. Dies hat sich als zweckmäßig herausgestellt. Bevorzugt beträgt der Dotierungsgrad von >1 Vol.% bis ^20 Vol.%, noch weiter bevorzugt ^2 Vol.% bis ^15 Vol.%, noch weiter bevorzugt ^2 Vol.% bis ^10 Vol.% und am meisten bevorzugt ^3 Vol.% bis ^6 Vol.%. Messungen der Erfinder belegen, dass in diesen Bereichen die für eine Anwendung in organischen elektronischen Bauteilen, z.B. OLEDs, am besten geeigneten Leitfähigkeiten erzielt werden können. Außerdem hat sich herausgestellt, dass in diesen Bereichen auch hinreichend hohe Tunnelströme an p-n-Übergängen erhalten werden können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der n-leitende Bereich ein organischer n-leitender Bereich. Bevorzugt kann es sich bei dem n-leitenden Bereich um eine n-leitende
Schicht handeln, insbesondere eine flächendeckende,
durchgehende Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich als Zwischenschicht, insbesondere als eine flächendeckende, durchgehende Zwischenschicht ausgestaltet. Am p-n-Übergang mit Zwischenbereich findet die Ladungsträgerpaarauftrennung statt. Es kann es sich sowohl bei dem p-dotierten Bereich um eine p-dotierte Schicht handeln und zugleich bei dem n- leitenden Bereich um eine n-leitende Schicht, wobei zwischen der p-dotierten Schicht und der n-leitenden Schicht ein
Zwischenbereich in Gestalt einer Zwischenschicht vorliegt.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils weist als n-leitenden Bereich einen organischen n-dotierten Bereich auf .
Bevorzugt weist der organische n-dotierte Bereich eine elektronenleitende Matrix auf und einen n-Dotierstoff, der in die elektronenleitende Matrix eingebracht ist. Insbesondere kann der n-Dotierstoff homogen verteilt in der elektronen- leitenden Matrix vorliegen. Bevorzugt kann der n-dotierte
Bereich durch Koverdampfung eines matrixbildenden Materials und des n-Dotierstoffs hergestellt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem n-dotierten Bereich um eine n-dotierte Schicht handeln. Beispielsweise kann der n-dotierte Bereich aus dem n-Dotierstoff und der elektronenleitenden Matrix bestehen . Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der organische n-leitende Bereich eine Matrix auf, insbesondere eine elektronenleitende Matrix. Beispielsweise kann die elektronenleitende Matrix mit einem n-Dotierstoff dotiert sein, aber eine hinreichend leitende Matrix auch ohne n- Dotierstoff ist denkbar.
Das Material für die elektronenleitende Matrix des n- leitenden Bereichs und/oder der n-leitenden Schicht kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die die kommerziell
erhältlichen Matrixmaterialien
NET-18, NET-218 von Novaled,
LG-201 von LG Chem,
ET093, ET156, ET165 von Idemitsu Kosan,
ETM020, ETM033, ETM034, ETM036 von Merck umfasst. Zudem kann das Material für die elektronenleitende Matrix des n- leitenden Bereichs und/oder der n-leitenden Schicht aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt sein:
2, 2', 2" -(1,3, 5-Benzinetriyl) -tris ( l-phenyl-l-H- benzimidazol ) ,
2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol, 2, 9-Dimethyl-4, 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin (BCP) ,
8-Hydroxyquinolinolato-lithium,
4- (Naphthalen-l-yl) -3, 5-diphenyl-4H-l , 2, 4-triazol,
l,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-l,3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzen, 4, 7-Diphenyl-l , 10-phenanthroline (BPhen) ,
3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l , 2, 4-triazol, Bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminium, 6,6'-Bis[5- (biphenyl-4-yl) -1,3, 4-oxadiazo-2-yl ] -2,2'- bipyridyl,
2-phenyl-9, 10-di (naphthalen-2-yl) -anthracen,
2, 7-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] -9,9- dimethylfluoren, 1, 3-Bis [2- (4-tert-butylphenyl) -1,3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzen, 2- (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
2, 9-Bis (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin, Tris (2, 4, 6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl ) phenyl) boran,
l-methyl-2- (4- (naphthalen-2-yl) phenyl) -lH-imidazo [4,5- f] [ 1 , 10 ] phenanthrolin,
Phenyl-dipyrenylphosphinoxide,
Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide,
Perylentetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide,
Materialien basierend auf Silolen mit einer
Silacyclopentadieneinheit . Möglich sind auch Gemische der vorgenannten Stoffe.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der n-leitende Bereich und/oder die n-leitende Schicht als n-Dotierstoff eines oder mehrere Materialien auf, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die LiQ (Lithiumquinolat) , LiF, NDN-1, NDN- 26 von Novaled, Na, Ca, Mg, Ag, Cs, Li, Mg, Yb, Cs2C03 und CS3PO4 umfasst.
Diese Materialien zeichnen sich durch die nötigen
elektrischen Eigenschaften für eine Verwendung im n-leitenden Bereich aus. Eine Abscheidung der elektronenleitenden Matrix und des n-Dotierstoffes ist mittels Verdampfung bzw.
Sublimation durch Gasphasenprozesse möglich. Falls ein n- Dotierstoff vorliegt, was bevorzugt ist, kann die Abscheidung mittels Koverdampfung erfolgen. Eine Abscheidung kann aber auch mittels Flüssigprozessierung erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich direkt, also in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt zum n-leitenden Bereich, als auch zum p-dotierten Bereich angeordnet. Der Zwischenbereich weist also eine gemeinsame Grenzfläche mit dem p-dotierten Bereich auf und eine gemeinsame Grenzfläche mit dem n-leitenden Bereich.
Insbesondere sind der n-leitende Bereich und der organische p-dotierte Bereich über den Zwischenbereich miteinander verbunden. Mit Hilfe des Zwischenbereichs ist es möglich unerwünschte Reaktionen zwischen dem organischen p-dotierten Bereich und dem n-leitenden Bereich zu vermeiden. Auf diese Weise kann eine sehr stabile Ladungsträgergenerationsschicht und somit ein sehr stabiles Bauteil bereitgestellt werden.
Für die Ausgestaltung des Zwischenbereichs kommen
verschiedene Materialien in Frage. Der Zwischenbereich kann isolierende, organische und anorganische Materialien
aufweisen oder daraus bestehen. Einige geeignete
Ausführungsformen sind im Folgenden beispielhaft angegeben.
Der Zwischenbereich, beispielsweise ausgestaltet als
Zwischenschicht, kann isolierende Materialien, beispielsweise Aluminiumoxid, aufweisen oder daraus geformt sein. In diesem Fall stellt die Zwischenschicht eine Tunnelbarriere für die Ladungsträger dar. Gleichzeitig trennt die Zwischenschicht den n-leitenden Bereich und den p-dotierten Bereich, die sonst an der Grenzfläche miteinander reagieren können und dadurch ihre Funktion im Bauelement verlieren können.
Der Zwischenbereich kann auch organische Materialien
aufweisen oder aus organischen Materialien geformt sein (also ein organischer Zwischenbereich bzw. eine organische
Zwischenschicht sein) , die Zwischenzustände aufweisen, die die Tunnelwahrscheinlichkeit erhöhen. Die Ladungsträger können sich dann zwischen dem p-dotierten Bereich und dem n- leitenden Bereich neben dem „tunneln" zusätzlich durch den sogenannten Hoppingmechanismus von Zwischenzustand zu Zwischenzustand des Materials der organischen Zwischenschicht bewegen. Dadurch kann die Effizienz des Bauelements erhöht werden. In diesem Fall kann die stabilisierende Wirkung des Zwischenbereichs genutzt werden und zugleich die Effizienz verbessert werden.
Der Zwischenbereich kann auch ein anorganisches Material aufweisen oder daraus besten. Der anorganische
Zwischenbereich, beispielsweise gestaltet als anorganische Zwischenschicht, weist einen zweiten
Ladungsträgertransportmechanismus auf. Der zweite
Ladungsträgertransportmechanismus transportiert die
Ladungsträger durch „tunneln", er stellt also eine
Tunnelbarriere für die Ladungsträger dar. Der zweite
Ladungsträgertransportmechanismus weist im Vergleich zum ersten Ladungsträgertransportmechanismus keinen
Hoppingmechanismus auf, da die Materialien der anorganischen Zwischenschicht keine Zwischenzustände aufweisen, die einen Hoppingmechanismus induzieren. Damit unterscheidet sich der erste Ladungsträgertransportmechanismus zumindest teilweise von dem zweiten Ladungsträgertransportmechanismus. Auch in diesem Fall wirkt sich der Zwischenbereich positiv auf die Stabilität des Bauteils aus. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Zwischenbereich um einen organischen Zwischenbereich.
Der organische Zwischenbereich weist gemäß einer
Ausführungsform ein Material oder eine Kombination der
Materialien auf, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Phthalocyanin, zumindest ein oder genau ein Phthalocyanin- Derivat, Naphthalocyanin, zumindest ein oder genau ein
Naphthalocyanin-Derivat , Porphyrin und zumindest ein oder genau ein Porphyrin-Derivat umfasst. Bei dem Phthalocyanin- Derivat kann es sich insbesondere um Vanadylphthalocyanin handeln . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der organische Zwischenbereich zumindest ein Phthalocyanin und/oder ein Phthalocyanin-Derivat auf oder besteht daraus. Das
Phthalocyanin und/oder Phthalocyanin-Derivat ist jeweils an einem Metall oder einer Metallverbindung koordiniert. Das Metall oder die Metallverbindung ist dabei aus einer Gruppe ausgewählt, die Kupfer (Cu) , Zink (Zn) , Kobalt (Co) ,
Aluminium (AI) , Nickel (Ni) , Eisen (Fe) , Zinnoxid (SnO) , Mangan (Mn) , Magnesium (Mg) , Vanadiumoxid (VO) und Titanoxid (TiO) umfasst oder daraus besteht. Bei dem Phthalocyanin- Derivat kann es sich insbesondere um Vanadylphthalocyanin handeln .
Die in der DE 10 2013 107 113 AI und/oder DE 10 2013 017 361 AI und/oder DE 10 2012 204 327 AI offenbarten Materialien können für den organischen Zwischenbereich verwendet werden. Der Offenbarungsgehalt der oben genannten Offenlegungs¬ schriften wird hiermit durch Rückbezug aufgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Zwischenbereich um einen anorganischen Zwischenbereich. Der anorganische Zwischenbereich weist zumindest ein Metall oder Halbmetall auf, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Lithium (Li) , Natrium (Na) , Kalium (K) , Rubidium (Rb) , Cäsium (Cs) , Beryllium (Be) , Magnesium (Mg) , Kalzium (Ca) , Strontium (Sr), Barium (Ba) , Bor (B) , Aluminium (AI), Silber (Ag) ,
Ytterbium (Yb) , Gallium (Ga) , Indium (In), Thallium (Tl) und Kombinationen daraus umfasst oder daraus besteht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der anorganische Zwischenbereich zumindest ein Metall oder Halbmetall auf, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Lithium (Li) , Natrium (Na) , Kalium (K) , Rubidium (Rb) , Cäsium (Cs) , Beryllium (Be) , Magnesium (Mg) , Kalzium (Ca) , Strontium (Sr) , Barium (Ba) , Bor (B) , Aluminium (AI), Silber (Ag) , Ytterbium (Yb) , Gallium (Ga) , Indium (In), Thallium (Tl) und Kombinationen daraus umfasst oder daraus besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der anorganische Zwischenbereich ein unedles Metall auf oder besteht daraus. Insbesondere ist der anorganische Zwischenbereich als n- Dotierstoff eingerichtet. Vorzugsweise ist die anorganische Zwischenschicht aus Kalzium gebildet und/oder Kalzium als n- Dotierstoff eingerichtet. Kalzium erhöht die Bandverbiegung an der Grenzfläche, das heißt, es wirkt also an der
Grenzfläche n-leitenden Bereich als n-Dotierstoff und trennt gleichzeitig die elektronenleitenden und lochleitenden organischen Schichten voneinander, das heißt, es wirkt isolierend .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Zwischenbereich zwei Zwischenschichten aufweisen oder daraus bestehen, wobei die erste Zwischenschicht von der zweiten Zwischenschicht in ihrem Material verschieden ist. Voraussetzung ist, dass die
Schichtdicke beider Schichten zusammen 20 nm, bevorzugt 10 nm nicht überschreitet, da sonst kein „Durchtunneln" der
Ladungsträger mehr stattfinden kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauteil zumindest zwei Elektroden, eine Anode und eine Kathode, auf mit welchen eine Spannung an das Bauteil angelegt werden kann . Gemäß einer Ausführungsform können die Emitterschichten der organischen funktionellen Schichtenstapel beim Anlegen einer externen Spannung elektromagnetische Strahlung etwa in Form von sichtbarem Licht, Infrarot-Licht oder UV-Licht
emittieren. Das Bauteil ist dann ein Strahlungsemittierendes Bauteil, insbesondere eine organische lichtemittierende
Diode .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine der Elektroden transparent ausgebildet. Mit „transparent" wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die
durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die
transparente Schicht klar durchscheinend oder zumindest teilweise lichtstreuend und/oder teilweise lichtabsorbierend sein, so dass die transparente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transparent bezeichnete Schicht möglichst lichtdurchlässig, so dass insbesondere die
Absorption von im Betrieb des organischen elektronischen Bauteils in den Emitterschichten erzeugten Lichts so gering wie möglich ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind beide Elektroden transparent ausgebildet. Damit kann das in den zumindest zwei Emitterschichten erzeugte Licht in beide Richtungen, also durch beide Elektroden hindurch, abgestrahlt werden. Für den Fall, dass das organische elektronische Bauteil ein Substrat aufweist, bedeutet dies, das Licht sowohl durch das Substrat hindurch, das dann ebenfalls transparent ausgebildet ist, als auch in die vom Substrat abgewandte Richtung abgestrahlt werden kann. Weiterhin können in diesem Fall alle Schichten des organischen elektronischen Bauteils transparent ausgebildet sein, so dass das Bauteil eine transparente OLED bildet. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass eine der beiden Elektroden, zwischen denen die Emitterschichten und die Ladungsträgergenerationsschicht angeordnet sind, nicht transparent und vorzugsweise reflektierend ausgebildet ist, so dass das in den zumindest zwei Emitterschichten erzeugte Licht nur in eine Richtung durch die transparente Elektrode abgestrahlt werden kann. Insbesondere ist diese Richtung die Hauptstrahlrichtung oder Hauptrichtung x. Ist die auf dem Substrat angeordnete Elektrode transparent und ist auch das Substrat transparent ausgebildet, so spricht man auch von einem sogenannten Bottomemitter, während man im Fall, dass die dem Substrat abgewandt angeordnete Elektrode transparent ausgebildet ist, von einem sogenannten Topemitter spricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Elektrode transparent und die weitere Elektrode reflektierend
ausgeformt, so dass die in den Emitterschichten erzeugte Strahlung in Hauptrichtung über die transparente Elektrode ausgekoppelt ist. Insbesondere ist die als transparent ausgeformte Elektrode auf einem Substrat angeordnet, welches dann ebenfalls transparent ausgebildet ist. Das Bauelement ist dann als sogenannter Bottomemitter ausgeformt.
Als Material für eine transparente Elektrode kann
beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid verwendet werden. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO") sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären
MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zr^SnOzi, CdSnC^, ZnSn03, Mgln204, GalnC^, Ζη2ΐη2θ5 oder In4Sn30]_2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Dabei entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können weiterhin p- oder n-dotiert sein. Insbesondere ist das transparente Material Indiumzinnoxid (ITO) .
Eine bevorzugte Ausführungsform weist die folgende Anordnung auf: Der erste organische funktionelle Schichtenstapel umfassend die erste Emitterschicht, ist auf der Anode angeordnet, die Ladungsträgergenerationsschicht ist auf dem ersten organischen funktionellen Schichtenstapel angeordnet und der zweite organische funktionelle Schichtenstapel umfassend die zweite Emitterschicht ist auf der
Ladungsträgergenerationsschicht angeordnet. Die Kathode ist schließlich auf dem zweiten organischen funktionellen
Schichtenstapel angeordnet. Dass eine Schicht "auf" oder "über" einer anderen Schicht angeordnet, hergestellt oder aufgebracht wird, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht angeordnet, hergestellt oder aufgebracht wird. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht angeordnet, hergestellt oder aufgebracht wird. Dabei können dann weitere Schichten zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein.
Auch ist es beispielsweise möglich, dass das Bauteil ein Substrat aufweist, das beispielsweise außenseitig auf der Kathode oder Anode aufgebracht sein kann, insbesondere in direkter Nachbarschaft zur Kathode oder Anode. Beispielswe kann die Anode direkt auf dem Substrat angeordnet sein.
In zumindest einer Ausführungsform ist der n-1eitende Bereich der Ladungsträgergenerationsschicht auf der der Anode
zugewandten Seite der LadungsträgergenerationsSchicht
angeordnet und der p-dotierte Bereich ist auf der der Kathode zugewandten Seite der LadungsträgergenerationsSchicht
angeordnet .
Die beschriebene Anordnung stellt ein elektronisches Bauteil dar, bei dem zwei organische funktionelle Schichtenstapel, die auch als OLED-Untereinheiten bezeichnet werden können, mittels der Ladungsträgergenerationsschicht in Serie
geschaltet sind. So lassen sich bei gleichem Strom höhere Leuchtdichten erreichen. Solche Vorrichtungen ermöglichen insbesondere längere Lebensdauern als herkömmliche organische lichtemittierende Dioden und zugleich homogenere
Leuchtdichten .
Gemäß einer Ausführungsform weist die Kathode Aluminium, Kupfer oder Silber auf. Geeignete Elektrodenmaterialien sind zudem AgMg Legierungen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anode ein
Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Indiumzinnoxid (engl, indium tin oxide = ITO) und Aluminiumzinkoxid
(abgekürzt: AZO) auf. Die Anode kann zudem aus einem Material aus besagter Gruppe bestehen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die erste und zweite Emitterschicht jeweils unabhängig
voneinander ein Matrixmaterial und jeweils unabhängig voneinander einen Emitterstoff auf. Es kann sich hierbei jeweils um gängige in Emitterschichten zum Einsatz kommende Materialien handeln. Als Materialien für den Emitterstoff eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen. Vorzugsweise werden als organische Materialien organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen, beispielsweise 2- oder 2 , 5-substituiertes Poly-p- phenylenvinylen) und/oder Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe, wie blau phosphoreszierendes FIrPic
(Bis (3, 5-difluoro-2- (2-pyridyl) phenyl- (2-carboxypyridyl) - iridium III), grün phosphoreszierendes Ir (ppy) 3 (Tris (2- phenylpyridin) iridium III) und/oder rot phosphoreszierendes
Ru (dtb-bpy) 3*2 (PF6) (Tris [ 4 , 4 ' -di-tert-butyl- (2 , 2 ' ) - bipyridin] ruthenium (III) komplex) , sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4, 4-Bis [4- (di-p-tolylamino) styryl] biphenyl) , grün fluoreszierendes TTPA ( 9, 10-Bis [N, -di- (p-tolyl) - amino ] anthracen) und/oder rot fluoreszierendes DCM2 (4-
Dicyanomethylen) -2-methyl-6-j ulolidyl- 9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter verwendet.
In einer Weiterbildung sind beide Emitterschichten identisch. Es ist aber bevorzugt, wenn die Emitterschichten elektro¬ magnetische Strahlung verschiedener Wellenlängen emittieren, also wenn die Emitterschichten verschieden sind. So lassen sich bei der vom Bauteil emittierten Strahlung Farbmischungen erzielen. Beispielsweise kann auch eine Emitterschicht zwei Emitterstoffe enthalten, die Strahlung verschiedener
Wellenlänge emittieren. Gemeinsam mit der zweiten Emitterschicht lässt sich so beispielsweis Weißlicht
erzeugen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das organische elektronische Bauteil ein Substrat auf. Insbesondere ist eine der zwei Elektroden auf dem Substrat angeordnet. Das Substrat kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Silizium, Wafer. Insbesondere weist das Substrat Glas auf oder besteht daraus.
Über der Anode und der Kathode, bevorzugt über der Kathode, kann eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein, die die Elektroden und die weiteren Schichten vor schädlichen äußeren Einflüssen wie etwa Feuchtigkeit, Sauerstoff,
Schwefelwasserstoff oder anderen Stoffen schützen kann.
Bevorzugt steht die Verkapselungsanordnung in direktem mechanischem Kontakt mit der Kathode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste
organische funktionelle Schichtenstapel eine Lochinjektions¬ schicht, eine Elektronenblockierschicht, eine
Lochtransportschicht und/oder eine Lochblockierschicht auf. Der Einsatz solcher Schichten hat sich in organischen
elektronischen Bauteilen bewährt. Insbesondere ist die
Lochinjektionsschicht auf der Anode, die
Elektronenblockierschicht und/oder Lochtransportschicht auf der Lochinjektionsschicht, die erste Emitterschicht auf der Elektronenblockierschicht und/oder Lochtransportschicht, die Lochblockierschicht auf der ersten Emitterschicht und die Ladungsträgererzeugungsschicht auf der Lochblockierschicht angeordnet. Insbesondere besteht zwischen der Lockblockierschicht des ersten organischen funktionellen Schichtenstapels und dem n-leitenden Bereich der
Ladungsträgererzeugungsschicht ein direkter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite organische funktionelle Schichtenstapel eine
Elektroneninjektionsschicht, eine Lochblockierschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine
Elektronenblockierschicht auf. Der Einsatz solcher Schichten hat sich in organischen elektronischen Bauteilen bewährt. Insbesondere ist die Elektronenblockierschicht auf der
Ladungsträgererzeugungsschicht, die zweite Emitterschicht auf der Elektronenblockierschicht, die Lochblockierschicht und/oder Elektronentransportschicht auf der zweiten
Emitterschicht, die Elektroneninjektionsschicht auf der
Lochblockierschicht und/oder Elektronentransportschicht und die Kathode auf der Elektroneninjektionsschicht angeordnet. Insbesondere besteht zwischen der Elektronenblockierschicht des zweiten organischen funktionellen Schichtenstapels und dem organischen p-dotierten Bereich der
Ladungsträgererzeugungsschicht ein direkter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt. Das Material für eine Lochinjektionsschicht kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die HAT-CN, F16CuPc, LG-101, a-NPD, NPB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , beta-NPB N, N ' -Bis (naphthalen-2-yl) -N, ' -bis (phenyl) - benzidin) ,
TPD (N, ' -Bis (3-methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , Spiro TPD (N, ' -Bis ( 3-methylphenyl ) -N, ' -bis (phenyl ) - benzidin) , Spiro- PB (N, ' -Bis (naphthalen-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -spiro) , DMFL-TPD Ν,Ν' -Bis ( 3-methylphenyl ) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethyl-fluoren) ,
DMFL-NPB (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethyl-fluoren) ,
DPFL-TPD (Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- diphenyl-fluoren) ,
DPFL-NPB (Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- diphenyl-fluoren) ,
Spiro-TAD (2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis (N, -diphenylamino) - 9,9 '- spirobifluoren) ,
9, 9-Bis [4- (N, -bis-biphenyl-4-yl-amino) phenyl ] -9H-fluoren, 9, 9-Bis [4- (N, -bis-naphthalen-2-yl-amino) phenyl ] -9H-fluoren, 9,9-Bis[4-(N,N' -bis-naphthalen-2-yl-N, ' -bis-phenyl-amino) - phenyl ]- 9H-fluor,
N, ' -bis (phenanthren- 9-yl ) -N, ' -bis (phenyl ) -benzidin,
2, 7-Bis [N,N-bis (9, 9-spiro-bifluorene-2-yl) -amino] -9, 9-spiro- bifluoren,
2,2'-Bis[N,N-bis (biphenyl-4-yl ) amino ] 9, 9-spiro-bifluoren, 2,2' -Bis (N, -di-phenyl-amino) 9, 9-spiro-bifluoren, Di- [4- (N,N- ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexan,
2, 2 ' , 7, 7 ' -tetra (N, N-di-tolyl) amino-spiro-bifluoren,
N, , ' , ' -tetra-naphthalen-2-yl-benzidin,
HTM081, HTM163, HTM222, NHT49, NHT51 sowie Gemische dieser Verbindungen umfasst. Alternativ kann die
Lochinjektionsschicht den erfindungsgemäßen p-Dotierstoff umfassen oder insbesondere aus dem p-Dotierstoff also dem fluorierten Sulfonimid-Metallsalz bestehen. Als p-Dotierstoff für die Lochinjektionsschicht kann eines oder mehrere Materialien in Frage kommen, die aus einer
Gruppe ausgewählt sind, die MoOx, WOx, VOx, Cu(I)pFBz (pFBz: Pentafluorobenzoat ) , Bi(III)pFBz, F4-TCNQ (2,3,5,6- Tetrafluoro-7 , 7 , 8 , 8-tetracyanoquinodimethan) , NDP-2 und NDP-9 umfasst. Die Ausdrücke HTM081, HTM163, HTM222, NHT49, NHT51, NET-18, NET-218, ET093, ETM020, ETM033, ETM034, ETM036, NDN- 1, das fluorierte Sulfonimid-Metallsalz gemäß den obigen Ausführungen und NDN-26 sind Herstellernamen für Produkte der Firmen Merck, Novaled und/oder Idemitsu.
Das Material für eine Elektroneninjektionsschicht kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die NET-18, NET-218,
ET093, ETM020, ETM033, ETM034, ETM036, LG-201, ET156, ET165, 2, 2', 2" -(1,3, 5-Benzinetriyl) -tris ( 1-phenyl-l-H- benzimidazol ) ,
2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol, 2 , 9-Dimethyl-4, 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin (BCP) ,
8-Hydroxyquinolinolato-lithium,
4- (Naphthalen-l-yl) -3, 5-diphenyl-4H-l , 2, 4-triazol,
1, 3-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzen,
4, 7-Diphenyl-l , 10-phenanthroline (BPhen) ,
3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l , 2, 4-triazol, Bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminium,
6,6'-Bis[5- (biphenyl-4-yl) -1,3, 4-oxadiazo-2-yl ] -2,2'- bipyridyl, 2-phenyl-9, 10-di (naphthalen-2-yl) -anthracen,
2, 7-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] -9,9- dimethylfluoren,
1,3-Bis[2- (4-tert-butylphenyl) -1,3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzen, 2- (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin,
2, 9-Bis (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin, Tris (2, 4, 6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl ) phenyl) boran,
l-methyl-2- (4- (naphthalen-2-yl) phenyl) -lH-imidazo [4,5- f] [ 1 , 10 ] phenanthrolin,
Phenyl-dipyrenylphosphinoxide,
Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide,
Perylentetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide, Materialien basierend auf Silolen mit einer
Silacyclopentadieneinheit sowie Gemische der vorgenannten Stoffe umfasst. Als n-Dotierstoff kann eines oder mehrere Materialien in Frage kommen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die LiQ (Lithiumquinolat) , LiF, NDN-1, NDN-26, Na, Ca, Mg, Ag, Cs, Li, Mg, Yb, Cs2C03 und Cs3P04 umfasst.
Als Material für eine Elektronenblockierschicht eignet sich beispielsweise :
2, 2', 2' '-(1,3, 5-Benzinetriyl) -tris ( 1-phenyl-l-H- benzimidazol ) ,
2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol, 2, 9-Dimethyl-4 , 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
8-Hydroxyquinolinolato-lithium,
4- (Naphthalen-l-yl) -3, 5-diphenyl-4H-l , 2 , 4-triazol,
1, 3-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzen, 4, 7-Diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l , 2, 4-triazol, Bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminium, 6,6' -Bis [5- (biphenyl-4-yl) -1,3, 4-oxadiazo-2-yl ] -2,2'- bipyridyl ,
2-phenyl-9, 10-di (naphthalene-2-yl) -anthracen,
2, 7-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] -9,9- dimethylfluoren,
1,3-Bis[2 - (4-tert-butylphenyl) -1,3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzen, 2- (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin,
Tris (2, 4, 6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl ) phenyl) boran,
l-methyl-2- (4- (naphthalen-2-yl) phenyl) -lH-imidazo [4,5- f] [ 1 , 10 ] phenanthrolin .
Eine Blockierung und Begrenzung des Elektronenflusses ist beispielsweise für hoch effiziente organische
lichtemittierende Dioden von hoher Bedeutung. Als Material für die Lochtransportschicht eignen sich die lochleitenden Matrixmaterialien, die in Bezug auf den
organischen p-dotierten Bereich genannt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann die
Elektronenblockierschicht und/oder Lochtransportschicht analog zu dem organischen p-dotierten Bereich der
Ladungsträgererzeugungsschicht aufgebaut sein. Sie kann damit ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz als p-Dotierstoff und ein Matrixmaterial gemäß den oben genannten Ausführungsformen enthalten. In einer Elektronenblockierschicht und/oder
Lochtransportschicht weist der p-Dotierstoff insbesondere einen Anteil zwischen einschließlich 1 Vol.-% und
einschließlich 50 Vol.-%, bevorzugt zwischen einschließlich 1 Vol.-% und einschließlich 30 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 2 Vol.-% und einschließlich 20 Vol.-% auf . Als Material für eine Lochblockierschicht eignet sich
beispielsweise
2, 2', 2" -(1,3, 5-Benzinetriyl) -tris ( 1-phenyl-l-H- benzimidazol ) ,
2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol, 2, 9-Dimethyl-4, 7-diphenyl-l , 10-phenanthroline (BCP) ,
8-Hydroxyquinolinolato-lithium,
4- (Naphthalen-l-yl) -3, 5-diphenyl-4H-l , 2, 4-triazol,
1, 3-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzol,
4, 7-Diphenyl-l , 10-phenanthrolin (BPhen) 1
3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l , 2, 4-triazol, Bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminium, 6,6'-Bis[5- (biphenyl-4-yl) -1,3, 4-oxadiazo-2-yl ] -2,2'- bipyridyl , 2-phenyl-9, 10-di (naphthalen-2-yl) -anthracen,
2, 7-Bis [2- (2, 2 ' -bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl ] -9,9- dimethylfluoren,
1, 3-Bis [2- (4-tert-butylphenyl) -1,3, 4-oxadiazo-5-yl ] benzol,
2- (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l , 10-phenanthrolin,
2, 9-Bis (naphthalen-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin,
Tris (2, 4, 6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl ) phenyl) boran,
l-methyl-2- (4- (naphthalen-2-yl) phenyl) -lH-imidazo [4,5- f] [ 1 , 10 ] phenanthrolin,
Phenyl-dipyrenylphosphine oxid,
Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide
Perylentetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide
Materialien basierend auf Silolen mit einer
Silacyclopentadieneinheit ,
sowie Mischungen daraus umfasst.
Als Material für die Elektronentransportschicht eignen sich die elektronenleitenden Matrixmaterialien, die in Bezug auf den organischen p-dotierten Bereich genannt sind.
Gemäß einer Ausführungsform der oben beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils weist das Bauteil zumindest eine weitere Ladungsträgergenerationsschicht und zumindest einen weiteren organischen funktionellen
Schichtenstapel umfassend eine weitere Emitterschicht auf. Eine Anordnung dieser Art besitzt insgesamt zumindest drei Emitterschichten und zumindest zwei Ladungsträgergenerations¬ schichten. Beispielsweise können die Emitterschichten
Strahlung eines unterschiedlichen Spektralbereichs emittieren und so Farbmischungen erlauben. Insbesondere kann so ein weißlichtemittierendes Bauteil ermöglicht werden. Es ist aber auch denkbar, dass zwei oder gar drei der Emitterschichten identisch sind und somit eine Emission besonders hoher Leuchtdichten in einem bestimmten Wellenlängenbereich ermöglichen .
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Figur 1 zeigt schematisch das Prinzip der Ladungsträgererzeugung in einer Ladungsträgergenerationsschicht
Figuren 2 bis 5 zeigen schematische Darstellungen
erfindungsgemäßer organischer elektronischer
Bauteile .
Figur 6 zeigt die Anbindung eines fluorierten Sulfonimid- Metallsalzes an ein Matrixmaterial gemäß einer Ausführungsform.
Figur 7 zeigt ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz gemäß einer Ausführungsform.
Figuren 8 bis 11 zeigen Stromspannungskennlinien
verschiedener Bauteile.
Figur 12A zeigt eine schematische Darstellung einer
Messanordnung für die Ermittlung der Eignung für den Einsatz von p-Dotierstoffen für
Ladungsträgergenerationsschichten .
Figur 12B zeigt eine Stromspannungskennlinien, wie sie für einen p-Dotierstoff mit Eignung für
Ladungsträgergenerationsschichten erwünscht ist. Figuren 13A und 13B zeigen die Stromspannungskennlinien für
Cu(TSFI)2 als p-Dotierstoff eingebracht eine Matrix (HTM081 bzw. NHT51) .
Figuren 14A und 14B zeigen die Stromspannungskennlinien für Zn(TSFI)2 als p-Dotierstoff eingebracht eine Matrix (HTM081 bzw. NHT51) . Figuren 15A, 15B, 15C zeigen charakteristische
Eigenschaften von verschiedenen Ausführungsformen erfindungsgemäßer organischer elektronischer
Bauteile . Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Prinzips der Ladungsträgererzeugung in einer Ladungsträgergenerationsschicht. Das Schema zeigt die Energieniveaus in Abhängigkeit vom Ort innerhalb einer Ladungsträgergenerationsschicht. In dem Diagramm ist die Energie (E) gegen den Ort (0)
aufgetragen. Im p-dotierten organischen Bereich 5a der
Ladungsträgergenerationsschicht nehmen das LUMO ("lowest unoccupied molecular orbital", also das am energetisch am tiefsten liegende unbesetzte Molekülorbital) sowie das HOMO ("highest occupied molecular orbital", also das energetisch am höchsten liegende besetzte Molekülorbital) jeweils
besonders hohe Energieniveaus ein. Im Vergleich dazu sind die Energieniveaus von LUMO und HOMO innerhalb des n-leitenden Bereichs 5b der Ladungsträgergenerationsschicht deutlich erniedrigt. Das HOMO des p-dotierten Bereichs 5a und das LUMO des n-leitenden Bereichs 5b kommen sich energetisch
vergleichsweise nahe. Aus diesem Grunde ist unter gewissen Umständen, zum Beispiel beim Anlegen einer äußeren Spannung, ein Tunneln eines Elektrons vom HOMO des p-dotierten Bereichs 5a in das LUMO des n-leitenden Bereichs 5b der
Ladungsträgergenerationsschicht möglich. Die Wahl des p- Dotierstoffs spielt dabei eine zentrale Rolle für die Lage der beschriebenen Energieniveaus und bildet somit eine zentrale Voraussetzung für das Auftreten eines Tunnelstroms in der Ladungsträgergenerationsschicht. Durch das
beschriebene Tunneln eines Elektrons vom HOMO des p-dotierten organischen Bereichs 5a über einen Zwischenschicht (Hier nicht gezeigt) in das LUMO des n-leitenden Bereichs 5b kommt es zur Erzeugung und Trennung eines Ladungsträgerpaares in
Form einer im HOMO des p-dotierten Bereichs 5a verbleibenden positiven Ladung und eines Elektrons, also einer negativen Ladung, im LUMO des n-leitenden Bereichs 5b. Die positive Ladung innerhalb des p-dotierten organischen Bereichs 5a kann unter dem Einfluss eines äußeren elektrischen Feldes durch den p-dotierten Bereich 5a der
Ladungsträgergenerationsschicht transportiert werden, während in analoger Weise die negative Ladung, sprich das Elektron, durch den n-leitenden Bereich 5b der
Ladungsträgergenerationsschicht transportiert werden kann. Zwischen dem p-dotierten Bereich 5a und dem n-leitenden
Bereich 5b ist eine dünne Zwischenschicht (mit einer Dicke von wenigen Nanometern) angeordnet (hier nicht gezeigt) .
Dadurch wird eine zusätzliche Barriere geschaffen, die ebenfalls „durchtunnelt" werden muss.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Schicht¬ anordnung in einem erfindungsgemäßen organischen
elektronischen Bauteil 100, aufweisend zumindest eine
Ladungsträgergenerationsschicht 5. Die Ladungsträger¬ generationsschicht 5 umfasst zumindest einen organischen p- dotierten Bereich 5a, der das erfindungsgemäße fluorierte Sulfonimid-Metallsalz als p-Dotierstoff enthält. Beispielsweise kann der organische p-dotierte Bereich 5a eine organische lochleitende Matrix umfassen, die ein organisches lochleitendes Matrixmaterial enthält, in welches das
fluorierte Sulfonimid-Metallsalz als p-Dotierstoff
eingebracht ist. Die Ladungsträgergenerationsschicht 5 weist weiterhin einen n-leitenden Bereich 5b auf, beispielsweise ausgestaltet als organischer n-dotierter Bereich. Zwischen dem n-leitenden Bereich 5b und dem p-dotierten Bereich 5a ist ein Zwischenbereich 5c angeordnet. Der Zwischenbereich 5c ist bevorzugt ausgestaltet als Zwischenschicht. Auch der n- leitende Bereich 5b und der p-dotierte Bereich 5a sind jeweils bevorzugt als Schichten ausgestaltet. Das Bauteil umfasst weiterhin zumindest eine Anode 2 und eine Kathode 8, wobei die Ladungsträgergenerationsschicht 5 zwischen Anode 2 und Kathode 8 angeordnet ist.
Figur 3 veranschaulicht durch eine schematische Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektronischen Bauteils 100. Das Bauteil weist ein Substrat 1 auf, bei dem es sich beispielsweise um ein Glassubstrat handeln kann. Auf dem Substrat 1 ist eine Anode 2 angeordnet, welche beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO, "indium tin oxide") aufweisen kann. Auf der Anode 2 ist ein erster organischer funktioneller Schichtenstapel Sl angeordnet. Der Schichtenstapel Sl weist eine Lochinjektionsschicht 3
angeordnet über der Anode 2 auf. Über der
Lochinjektionsschicht 3 ist eine erste Emitterschicht 4 angeordnet. Die erste Emitterschicht 4 ist dazu eingerichtet im Betrieb des Bauteils Licht im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren. Über dem ersten organischen funktionellen Schichtenstapel Sl ist eine
Ladungsträgergenerationsschicht 5 angeordnet. Die Ladungs¬ trägergenerationsschicht 5 besteht aus einem p-dotierten organischen Bereich 5a, einem Zwischenbereich 5c und einem n- leitenden Bereich 5b. Der n-leitende Bereich 5b ist dabei in direktem mechanischem Kontakt zu dem ersten funktionellen Schichtenstapel Sl angeordnet. Die Zwischenschicht 5c ist mit den Bereichen 5a und 5b vollflächig verbunden. Dies dient der Vermeidung unerwünschter Reaktionen zwischen Materialien der Bereiche 5a und 5b und sorgt somit für eine verbesserte Stabilität der Ladungsträgergenerationsschicht 5. Auf der Ladungsträgergenerationsschicht 5 ist ein zweiter organischer funktioneller Schichtenstapel S2 angeordnet. Der zweite organisch funktionelle Schichtenstapel S2 umfasst eine zweite Emitterschicht 6, auf welche eine Elektroneninjektionsschicht 7 folgt. Die zweite Emitterschicht 6 ist dazu eingerichtet im Betrieb des Bauteils Licht im sichtbaren Bereich des
elektromagnetischen Spektrums zu emittieren. Auf der
Elektroneninjektionsschicht 7 angeordnet ist schließlich eine Kathode 8. Ein derartiges organisches elektronisches Bauteil 100 umfasst also zumindest zwei Emitterschichten, zwischen denen eine Ladungsträgergenerationsschicht angeordnet ist. Man kann ein derartiges Bauteil als ein aus mehreren OLEDs zusammengesetztes Bauteil ansehen, wobei der erste organische Schichtenstapel Sl eine erste OLED bildet und der zweite organische Schichtenstapel S2 über der Ladungs¬ trägergenerationsschicht 5 eine zweite OLED. Die erste an die Anode 2 angeschlossene OLED beziehungsweise der erste
organische funktionelle Schichtenstapel Sl wird von der Anode 2 mit positiven Ladungsträgern versorgt, während sie von der Ladungsträgergenerationsschicht 5 mit Elektronen, also negativen Ladungsträgern, versorgt wird. In gleicher Weise wird die zweite OLED beziehungsweise der zweite organische funktionelle Schichtenstapel S2 über der Ladungsträger¬ generationsschicht 5 durch die Kathode 8 mit Elektronen versorgt, während sie die erforderlichen positiven Ladungsträger aus der Ladungsträgergenerationsschicht 5 bezieht. Derartige organische elektronische Bauteile bieten den Vorteil, dass pro injiziertem positivem beziehungsweise negativem Ladungsträger in das Bauteil zwei und nicht nur ein Exciton erzeugt werden können. Die gleiche Stromstärke führt also zu einer höheren Lichtausbeute, allerdings zu Lasten einer höheren aufzubringenden Spannung. Die Spannung ist aufgrund des Spannungsabfalls entlang der in Serie
geschalteten OLEDs erhöht.
Figur 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektronischen Bauteils 100. Das Bauteil 100, wie es in Figur 4 gezeigt ist, gleicht in allen wesentlichen Eigenschaften dem Bauteil von Figur 3, allerdings weist der zweite organische funktionelle
Schichtenstapel S2 nur die zweite Emitterschicht 6 auf.
Zusätzlich zu dem in Figur 3 gezeigten Bauteilweist das
Bauteil 100 in Figur 4 zusätzlich noch eine zweite
Ladungsträgergenerationsschicht 9 auf, die ihrerseits
wiederum einen organischen p-dotierten Bereich 9a und einen n-leitenden Bereich 9b aufweist. Außerdem weist sie wiederum einen Zwischenbereich 9c auf. Die Bereiche 9a, 9b und 9c sind bevorzugt wiederum als Schichten ausgestaltet. Für sie gelten bzgl. den möglichen Materialien und sonstigen
Ausführungsformen bevorzugt die gleiche Wahl, wie für die
Bereiche 5a, 5b und 5c. Außerdem weist das Bauteil in Figur 4 einen dritten organischen Schichtenstapel S3 umfassend eine dritte Emitterschicht 10 und eine Elektroneninjektionsschicht 7 auf. Die Ladungsträgergenerationsschicht 9 ist zwischen dem zweiten organischen Schichtenstapel S2 und dem dritten organischen Schichtenstapel S3 angeordnet. Ein derartiges Bauteil mit zumindest drei Emitterschichten hat den Vorteil, dass sich mit ihr besonders hohe Farb¬ intensitäten bei gleicher Stromstärke erzielen lassen. Es ist dabei beispielsweise möglich, dass alle drei Emitterschichten elektromagnetische Strahlung der gleichen Wellenlänge
emittieren. In diesem Fall lassen sich besonders hohe
Leuchtdichten bei dieser Wellenlänge erzeugen. Es ist jedoch bevorzugt, dass die drei Emitterschichten elektromagnetische Strahlung verschiedener Spektralbereiche, sprich
verschiedener Wellenlänge, emittieren. Auf diese Weise können durch die Überlagerung des Lichts der verschiedenen
Wellenlängenbereiche Farbmischungen gebildet werden.
Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Weißlicht zu erzeugen.
Figur 5 veranschaulicht durch eine schematische Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektronischen Bauteils 100. Das Bauteil 100 weist ein
Substrat 1 auf, beispielsweise aus Glas. Auf dem Substrat 1 ist eine Anode 2 angeordnet, welche beispielsweise aus
Indiumzinnoxid besteht. Auf der Anode 2 ist ein erster organischer funktioneller Schichtenstapel Sl angeordnet. Der Schichtenstapel Sl weist eine Lochinjektionsschicht 3
angeordnet über der Anode 2 auf. Über der
Lochinjektionsschicht 3 ist eine Elektronenblockierschicht 11 angeordnet, gefolgt von einer ersten Emitterschicht 4. Über der ersten Emitterschicht 4 ist eine Lochblockierschicht 12 angeordnet. Über dem ersten organischen funktionellen
Schichtenstapel Sl ist eine Ladungsträgergenerationsschicht 5 angeordnet. Die Ladungsträgergenerationsschicht 5 besteht aus einem p-dotierten organischen Bereich 5a, einem
Zwischenbereich 5c und einem n-leitenden Bereich 5b. Der n- leitende Bereich 5b ist dabei in direktem mechanischem Kontakt zu dem ersten funktionellen Schichtenstapel Sl angeordnet. Die Zwischenschicht 5c ist mit den Bereichen 5a und 5b vollflächig verbunden. Dies dient der Vermeidung unerwünschter Reaktionen zwischen Materialien der Bereiche 5a und 5b und sorgt somit für eine verbesserte Stabilität der Ladungsträgergenerationsschicht 5. Auf der
Ladungsträgergenerationsschicht 5 ist ein zweiter organischer funktioneller Schichtenstapel S2 angeordnet. Der zweite organisch funktionelle Schichtenstapel S2 weist eine weitere Elektronenblockierschicht 13 und eine darüber angeordnete zweite Emitterschicht 6 auf. Über der zweiten Emitterschicht 6 sind eine weitere Lochblockierschicht 14 und darüber eine Elektroneninjektionsschicht 7 angeordnet. Über dem zweiten organischen funktionellen Schichtenstapel S2 ist eine Kathode 8 angeordnet. Ein derartiges organisches elektronisches
Bauteil umfasst also zumindest zwei Emitterschichten, zwischen denen eine Ladungsträgergenerationsschicht
angeordnet ist. Die Emitterschichten sind dazu eingerichtet im Betrieb des Bauteils Licht zu emittieren. Auch dieses Bauteil kann analog zu denen aus Figuren 3 oder 4 ein aus mehreren OLEDs zusammengesetztes Bauteil angesehen werden.
Organische elektronische Bauteile, wie sie in Figur 3, 4 und 5 dargestellt sind, werden häufig auch als sogenannte Tandem- OLEDs bezeichnet. Organische elektronische Bauteile basierend auf diesem Bauprinzip zeichnen sich im Vergleich zu
herkömmlichen OLEDs durch eine deutlich höhere Leuchtdichte bei gleichem Strom aus. Dies führt zu deutlich längeren
Lebensdauern und zugleich zu einer verbesserten Homogenität der Leuchtfläche.
Die Figur 6 zeigt die Bildung einer positiven Ladung und dessen Delokalisierung am Beispiel des lochleitenden Matrixmaterials NPD und am Beispiel des fluorierten
Sulfonimid-Metallsalzes Zn(TFSI)m als p-Dotierstoff . Die
Sulfonimid-Anionen sind als TFSI abgekürzt und deren Anzahl vereinfacht mit m abgekürzt. Das Loch kann von einem auf das nächste NPD-Molekül durch den sogenannten Hopping-Mechanismus übertragen werden. Ein Leitfähigkeitspfad ist vorteilhaft, aufgrund des möglichen Hopping-Mechanismus jedoch nicht zwingend notwendig. Die Koordinationszahl an Zink kann sich während des Ladungstransfers verändern, zum Beispiel indem ein TFSI-Ligand freigegeben wird. Der aromatische
Lochtransporter als Matrixmaterial kann auch über eine p- Bindung an das Metall des fluorierten Sulfonimid-Metallsalzes binden . Der Zinkkomplex als p-Dotierstoff dient hier lediglich als
Beispiel und soll nicht einschränkend wirken. Der Mechanismus lässt sich auch auf andere fluorierte Sulfonimid-Metallsalze übertragen. Aus der Figur 6 ist erkennbar, dass das
fluorierte Sulfonimid-Metallsalz an das Matrixmaterial koordiniert oder bindet und damit eine positive Ladung auf das Matrixmaterial überträgt. Das fluorierte Sulfonimid- Metallsalz kann sich wieder abspalten, wobei die positive Ladung auf dem Matrixmaterial lokalisiert bleibt. Die unteren rechten und linken Strukturformeln der Figur 4 zeigen eine mesomerisierte Stabilisierung des positiv geladenen
Matrixmaterials. Die Ladung ist somit innerhalb des
Matrixmoleküls frei beweglich und kann durch den sogenannten Hopping-Mechanismus auf das nächste Matrixmolekül
weitergeleitet werden. Es sind nur wenige Prozent,
insbesondere ^ 1 Vol.% bis ^20 Vol.% des fluorierten
Sulfonimid-Metallsalzes nötig, um einen freien positiven Ladungsträger, also Löcher oder Elektronendefizite, im lochleitenden Matrixmaterial, insbesondere einer organischen lichtemittierenden Diode, zu erzeugen.
Das Matrixmaterial, hier das lochleitende Matrixmaterial NPD, kann auch über eine π-Bindung an M des Metallsalzes binden.
Die Figur 7 zeigt die räumliche Anordnung eines fluorierten Sulfonimid-Metallsalzes gemäß einer Ausführungsform. Es ist Zink di [bis (trifluormethylsulfonyl) imid] (CAS Nummer: 168106- 25-0) dargestellt. Dabei sind die Koordinationsmöglichkeiten des Sulfonimid-Anions an das Metall Zink gezeigt. Die
Sulfonimid Anionen binden darin sowohl chelatisierend über zwei Sauerstoffatome als auch einfach über nur ein
Sauerstoffatom. In diesem Beispiel binden vier Sulfonimid Liganden an nur ein Zink (II) Zentrum. Dies würde zu einer zweifach negativen Ladung führen. Die nur einfach gebundenen Sulfonimid Liganden können aber an ein weiteres Zink Zentrum binden, wodurch in Summe eine Art Koordinationspolymer mit der Formel [Zn(TFSI)2]n erhalten wird. In der Schicht wird dieses Polymer ganz oder teilweise durch das lochleitende Matrixmaterial aufgespalten. Dies wird in dieser Anmeldung vereinfacht als Zn(TFSI)2 wiedergegeben. Je nach Metall ist auch eine Bindung von N oder S des Sulfonimids an das Metall denkbar. Durch die große Anzahl an Metallen im Periodensystem ist eine hohe strukturelle Vielfalt gegeben. Die Wahl des
Metalls beeinflusst mit seiner Ladung dabei auch die Anzahl der einfach negativ geladenen Sulfonimid-Anionen,
insbesondere des TFSI-Anions, die Sublimationstemperatur, die Löslichkeit und Dotierstärke. Damit sind diese Parameter in weiten Grenzen einstellbar und können an die gewünschte
Prozessierungsart , beispielsweise die Flüssigprozessierung, oder die Vakuumabscheidung sowie an verschiedene
Lochtransportmaterialien angepasst werden. Die fluorierten Sulfonimid-Metallsalze zeichnen sich durch eine hohe thermische Stabilität aus und stehen insbesondere der Vakuumprozessierung zur Verfügung. Die Figur 7 zeigt die Koordination der Perfluoralkylsulfonimide an das Metall, beispielsweise Zink. Die Sulfonimide können chelatisierend über zwei Sauerstoffatome an das Zentralatom Kupfer
koordiniert sein. Die Figur 8 zeigt Leitfähigkeitsmessungen an mit
erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalz dotierten lochleitenden Matrixmaterialien.
Eine erste wichtige Voraussetzung für die Eignung eines
Dotierstoffs für die Verwendung in einem p-dotierten
organischen Bereich innerhalb einer Ladungsträgergenerations¬ schicht ist, dass der Dotierstoff eine ausreichende p-Dotier- stoffstärke aufweist und gute Lochleitfähigkeiten in dem dotierten Bereich ermöglicht. Nur so können die in der
Ladungsträgergenerationsschicht erzeugten positiven Ladungen effizient abgeleitet und in den angrenzenden Bereich
injiziert werden. Daher wurden die p-Dotierstoffstärken der erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze
untersucht .
Die Figur 8 zeigt eine Stromspannungskennlinie gemäß mehrerer Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen. Es ist jeweils die Stromdichte in mA/cm^ in Abhängigkeit von der Spannung U in V dargestellt. Das fluorierte Sulfonimid-Metallsalz dient als p-Dotierstoff und als lochleitendes Matrixmaterial dient HTM014. Insbesondere beträgt der Anteil an dem fluorierten Sulfonimid-Metallsalz 15 Vol.-%. Das Matrixmaterial weist einen Anteil von 85 Vol.-% auf. Die Kurve X-l zeigt die Stromspannungskennlinie des
Matrixmaterials HTM014 ohne Zusatz eines p-Dotierstoffes . Die Kurven 6-1 bis 6-6 zeigen jeweils eine
Stromspannungskennlinie des p-Dotierstoffes , fluoriertes
Sulfonimid-Metallsalz, in den Matrixmaterial HTM014. Als p- Dotierstoff wurden folgende fluorierte Sulfonimid-Metallsalze verwendet :
Kurve 6-1: Kupfer di [bis (trifluormethylsulfonyl) imid]
Cu(TFSI)2,
Kurve 6-2: Kalium [bis (trifluormethylsulfonyl) imid] K(TFSI), Kurve 6-3: Zink di [bis (trifluormethylsulfonyl) imid]
Zn (TFSI) 2,
Kurve 6-4: Magnesium [bis (trifluormethylsulfonyl) imid]
Mg (TFSI) 2- Die Kurve 6-5: Lithium
[bis (trifluormethylsulfonyl) imid] Li (TFSI)
Kurve 6-6: Natrium [bis (trifluormethylsulfonyl) imid]
Na (TFSI) . Die Stromspannungskennlinien sind intrinsisch aufgenommen.
Aus der Gruppe der zwei- oder höherwertigen Metalle mit einer Atommasse von > 26 g/mol sind beispielhaft die Kennlinien von Zn(TFSI)2 und Cu(TFSI)2 gezeigt. Beide Materialien ergeben durch Eindotierung in das lochleitende Matrixmaterial HTM014 nahezu symmetrische Kennlinien mit sehr starkem Anstieg der
Stromdichte bei sehr kleinen Spannungen. Dies deutet auf eine effiziente Ladungsinjektion von beiden Elektroden und somit einem sehr starken Dotiereffekt hin. Als Vergleichsbeispiel ist die Stromspannungskennlinie von Mg (TFSI) 2 aufgeführt. Mit diesem leichteren Element mit einer Atommasse von < 26 g/mol wird keine effiziente Dotierung erreicht. Aus der Gruppe der einwertigen Metalle mit einer Atommasse von > 39 g/mol ist beispielhaft die Stromspannungskennlinie von K(TFSI) gezeigt. Durch Eindotierung in das lochleitende Matrixmaterial HTM-014 wird eine nahezu symmetrische
Kennlinie mit sehr starkem Anstieg der Stromdichte bei sehr kleinen Spannungen erhalten. Dies deutet auf eine effiziente Ladungsträgerinjektion von beiden Elektroden und somit einen sehr starken Dotiereffekt hin. Als Vergleichsbeispiel sind auch die Kennlinien von Na(TFSI) und Li(TFSI) aufgeführt. Mit diesen leichteren Elementen mit einer Atommasse von < 39 g/mol wird keine effiziente Dotierung erreicht.
Die Wirksamkeit des p-Dotierstoffs wird dabei auf seine
Lewis-Säurestärke zurückgeführt. Insbesondere weisen die korrespondierenden Säuren der fluorierten Sulfonimid-
Metallsalze einen pKs-Wert von größer als -3, bevorzugt größer als 0 auf. Damit handelt es sich hierbei nicht um Supersäuren. Zwei- oder höherwertige Metalle besitzen
aufgrund ihrer höheren Oxidationsstufe eine höhere Lewis- Säurestärke, weshalb bereits leichtere Metalle ab einer
Atommasse von > 26 g/mol als p-Dotierstoff geeignet sind. Einwertige Metalle hingegen sind weniger Lewis-sauer und somit erst ab einer Atommasse ^ 39 g/mol als p-Dotierstoff geeignet. Mit der Atommasse steigen auch die Ordnungszahl und damit die Zahl der Protonen im Atomkern. Je höher die Anzahl der Protonen, desto leichter kann ein Atom ein zusätzliches Elektron aufnehmen. Deshalb sind nur Metallsalze ab einer gewissen ausreichenden hohen Atommasse geeignet. Herstellung von fluorierten Sulfonimid-Metallsalzen
1. Aufreinigung von Zink-Bis (Trifluoromethansulfonimid) ,
Zn (TFSI) 9 Zn(TFSI)2 (CAS: 168106-25-0) ist bei Sigma-Aldrich kommerziell erhältlich. Der Feststoff wurde im Hochvakuum sublimiert. Die Einwaage beträgt 800 mg, die Auswaage 156 mg. Die Temperatur beträgt 174 bis 178 °C bei einem Druck von ungefähr 5 · 10-^ mbar. Das Produkt wurde als weißer amorpher Feststoff erhalten.
2. Aufreinigung von Kupfer-Bis (Trifluoromethansulfonimid) , Cu (TFSI) ?
Cu(TFSI)2 · xH20 (CAS: 1334406-76-6) ist bei Sigma-Aldrich kommerziell erhältlich. Der Feststoff wurde zweimal im
Hochvakuum sublimiert. Die erste Sublimation erfolgte bei einer Einwaage von 580 mg und einer Auswaage von 331 mg bei einer Temperatur von 115 bis 145 °C. Das Produkt wurde als weißer amorpher Feststoff erhalten. Die zweite Sublimation erfolgte bei einer Einwaage von 331 mg und einer Auswaage von 266 mg bei einer Temperatur von 115 bis 145 °C. Das Produkt wurde als weißer amorpher Feststoff erhalten.
3. Aufreinigung von Lithium-Trifluoromethansulfonimid,
Li (TFSI) Li (TFSI) (CAS: 90076-65-6) ist bei Sigma-Aldrich kommerziell erhältlich. Der Feststoff wurde zweimal im Hochvakuum
destilliert. Die erste Destillation erfolgte bei einer
Einwaage von 1,2 g und einer Auswaage von 0,92 g. Das weiße Li (TFSI) wird bei 225 bis 230 °C flüssig und destilliert bei 250 bis 270 °C als weißer amorpher Feststoff. Die zweite
Destillation erfolgte bei einer Einwaage von 0,92 g und einer Auswaage von 0,40 g und einer Temperatur von 250 bis 270 °C. Das Produkt wird als weißer amorpher Feststoff erhalten. 4. Aufreinigung von Natrium-Trifluoromethansulfonimid,
Na (TFSI) Na (TFSI) (CAS: 91742-21-1) ist bei Sigma-Aldrich kommerziell erhältlich. Der Feststoff wurde zweimal im Hochvakuum
destilliert. Die erste Destillation erfolgte bei einer
Einwaage von 505 mg und einer Auswaage von 410 mg. Das weiße Na (TFSI) wird bei 265 °C flüssig und destilliert bei 270 bis 295 °C als weißer teilweise kristalliner Feststoff. Die zweite Destillation erfolgte bei einer Einwaage von 410 mg und einer Auswaage von 270 mg und einer Temperatur von 270 bis 275 °C. Das Produkt wird als weißer Feststoff erhalten. 5. Aufreinigung von Kalium-Trifluoromethansulfonimid, K(TFSI)
K(TFSI) (CAS: 90076-67-8) ist bei Sigma-Aldrich kommerziell erhältlich. Der Feststoff wurde zweimal im Hochvakuum im Kugelrohr destilliert. Die erste Destillation erfolgte bei einer Einwaage von 482 mg und einer Auswaage von 366 mg. Das weiße K(TFSI) wird bei 205 °C flüssig und destilliert bei 270 bis 290 °C. Die zweite Destillation erfolgte bei einer
Einwaage von 366 mg und einer Auswaage von 241 mg bei einer Temperatur von 270 bis 285 °C.
6. Referenzbauteil mit intrinsischem Matrixmaterial, HTM-014
Es wurde ein Referenzsystem, ein sogenanntes
Maj oritätsladunsträger Bauteil ( single-carrier device) , aufgebaut. Das Bauteil weist ein Substrat 1 aus Glas auf. Dem Substrat 1 ist eine Anode 2 aus ITO (Indiumzinnoxid)
nachgeordnet. Der Anode 2 ist eine organische Schicht
aufweisend ein Matrixmaterial aus HTM-014 nachgeordnet. Die organische Schicht weist eine Schichtdicke von zirka 200 nm auf. Der organischen Schicht 3 ist eine Kathode 8 aus
Aluminium nachgeordnet. Es wurden zwei Bauteile mit je 15
Pixeln und einer Pixelfläche von 4 mm^ hergestellt.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen die Stromspannungskennlinien dieses entsprechenden Referenzbauteils als durchgezogene Kennlinie x-1. 7. Dotierung des Matrixmaterials HTM-014 mit Zn(TFSI)?
Die Figur 9 zeigt die Stromspannungskennlinie des
Referenzbauteils x-1 (durchgezogene Linie) und eines
Ausführungsbeispiels 7-1 (gestrichelte Linie) . Es ist die Stromdichte I in mA/cm^ in Abhängigkeit der Spannung U in V dargestellt. Das organische elektronische Bauteil ist ein Maj oritätsladunsträger Bauteil. Um den Dotiereffekt in diesem Bauteil zu demonstrieren, weist es als Substrat 1 Glas auf, als Anode 2 ITO, eine 200 nm dicke organische Schicht 3 aus einem Matrixmaterial HTM-014 dotiert mit 15 Vol.-% Zn(TFSI)2 und eine Kathode 8 aus Aluminium. Es wurden zwei Bauteile mit je 15 Pixeln und einer Pixelfläche von 4 mm^ hergestellt.
Aus der Figur 9 ist ersichtlich, dass die Dotierung einen Effekt auf die Stromspannungskennlinie hat. Die Stromdichte steigt in der dotierten Schicht oberhalb und unterhalb von 0 V stark an, während für die intrinsische undotierte Schicht (durchgezogene Linie) eine typische Diodenkennlinie
beobachtet wird, bei der eine deutliche Überspannung (build- in voltage) nötig ist, bevor die Stromdichte ansteigt.
Außerdem ist dies bei der intrinsischen Schicht nur bei positiven Spannungen der Fall, während die dotierte Schicht auch bei negativen Spannungen erhöhte Stromdichten zeigt und eine effiziente Elektroninjektion auch von der Anode 2 (ITO) ermöglicht . 8. Dotierung des Matrixmaterials HTM-014 mit Cu(TFSI)?
Um den Dotiereffekt zu demonstrieren, wurde ein
Maj oritätsladunsträger Bauteil mit folgender Architektur aufgebaut :
Glassubstrat 1,
ITO als Anode 2,
200 nm HTM-014 dotiert mit 15 Vol.-% Cu(TFSI)2 als organische Schicht 3,
Aluminium als Kathode 8.
Es wurden zwei Bauteile mit je 15 Pixeln und einer
Pixelfläche von 4 mm^ hergestellt.
Die Figur 10 zeigt als gestrichelte Linie 8-1 die
Stromspannungskennlinie dieses Ausführungsbeispiels. Es kann gezeigt werden, dass die Dotierung einen sehr starken Effekt auf die Stromspannungskennlinie hat. Die Stromdichte steigt in der dotierten Schicht oberhalb und unterhalb von 0 V sehr stark an und erreicht bei Spannung > 1 V schnell die maximale Stromdichte, die bei der Messung eingestellt wurde, um das Bauteil vor zu großen Strömen zu schützen. Die
Stromspannungskennlinie zeigt, dass es sich bei Cu(TFSI)2 um einen äußerst starken p-Dotierstoff handelt. 9. Dotierung des Matrixmaterials HTM-014 mit Li(TFSI)
Die Figur 11 zeigt die Stromspannungskennlinie von einem Vergleichsbeispiel. Um den geringen Dotiereffekt zu demonstrieren, wurde ein Maj oritätsladunsträger Bauteil mit folgender Bauteilarchitektur aufgebaut:
Glassubstrat 1,
ITO als Anode 2,
200 nm HTM-014 dotiert mit 15 Vol.-% Li(TFSI) als organische Schicht,
Aluminium als Kathode 9.
Es wurden zwei Bauteile mit je 15 Pixeln und einer
Pixelfläche von 4 m^ hergestellt.
Die gestrichelte Kennlinie 9-1 der Figur 11 zeigt die
Stromspannungskennlinie dieses Aufbaus. Es kann gezeigt werden, dass die Dotierung mit Lithium- Trifluoromethylsulfonimid wenig effizient ist und nahezu keinen Effekt auf die Stromspannungskennlinie hat. Die
Stromdichte liegt in der dotierten Schicht nur sehr
geringfügig über der Stromdichte im undotierten
Referenzbauteil. Auch beispielsweise die Dotierung von Spiro- MEOTAD mit 12 Vol.-% Li(TFSI) zeigt lediglich eine
Leitfähigkeitserhöhung um zwei Größenordnungen (κ=0 2 * 10~ S/cm) . Dies entspricht einem geringen bis mäßigen
Dotiereffekt. Aufgrund des geringen Dotiereffekts mit
Lithium-Trifluoromethylsulfonimid ist dieser Dotierstoff erfindungsgemäß ausgeschlossen.
Die in den Figuren 9 und 10 demonstrierten hervorragenden Leitfähigkeitseigenschaften bilden eine notwendige, aber nicht hinreichende Voraussetzung für die Eignung der
erfindungsgemäßen fluorierte Sulfonimid-Metallsalze in
Ladungsträgergenerationsschichten von erfindungsgemäßen organischen elektronischen Bauelementen. Neben der Leitfähigkeit muss als zweite Eigenschaft hinzu¬ kommen, dass die Komplexe geeignet sein müssen, am p-n- Übergang einer Ladungsträgergenerationsschicht einen
Tunnelstrom zu ermöglichen.
Figur 12A zeigt eine Testanordnung, mit der sich gerade diese Fragestellung untersuchen lässt. Die Testanordnung von Figur 12A simuliert die Polarität einer Tandem-OLED. Sie bedarf eines p-Dotierstoffs und gestattet die Bestimmung, ob sich ein p-Dotierstoff für die Anwendung in einer Ladungsträgergenerationsschicht eignet. Die Testanordnung verfügt über ein Glassubstrat S gefolgt von einer Indiumzinnoxid-Anode A, auf die eine elektronentransportierende Schicht ETL 2 mit einer Dicke von 25 nm folgt. Daran schließt sich eine
elektrontransportierende Schicht ETL 1 von 50 nm Dicke mit n- Dotierung an. Darauf folgt die Zwischenschicht ZS und
schließlich die zu testende lochtransportierende Schicht HTL 1. Bei der Zwischenschicht ZS handelt es sich im vorliegenden Fall um eine 4 nm dicke Phthalocyaninderivatschicht . Die lochtransportierende Schicht HTL 1 mit einer Dicke von 50 nm ist mit dem zu testenden p-Dotierstoff dotiert. Die Schicht kann beispielsweise durch Koverdampfung des lochleitenden Matrixmaterials mit dem p-Dotierstoff erhalten werden. An diese Schicht schließt sich eine lochtransportierende Schicht HTL 2 mit 25 nm Dicke an. Den Abschluss bildet die Kathode K. Die elektronen- bzw. lochtransportierende Schicht ETL 2 bzw. HTL 2 haben eine deutlich geringere Elektronen- bzw.
Lochleitfähigkeit als ETL 1 bzw. HTL 1. Ihre Funktion in dieser Anordnung ist es, die Stromspannungskennlinie
bezüglich der Spannung zu strecken. Die beschriebene
Anordnung erlaubt es, p-Dotierstoffe dahingehend zu testen, ob sie gute Tunnelströme ermöglichen. Figur 12B zeigt einen theoretischen, idealen Kurvenverlauf für einen für den p-dotierten Bereich einer Ladungsträgergenerationsschicht geeigneten p-Dotierstoff . Der
Kurvenverlauf zeigt für hohe positive Spannungen einen deutlichen Anstieg der Stromdichte, was auf den sogenannten Tunneleffekt zurückzuführen ist. Herkömmliche p-Dotierstoffe, die sich nicht für Ladungsträgergenerationsschichten eignen, zeigen keine oder nur äußerst geringe Tunnelströme T. Bei ihnen sieht eine entsprechende Stromspannungskurve nicht wie in Figur 12B aus: Die hohen positiven Stromdichten bei positiven Potentialen sind nicht gegeben, stattdessen ist der Graph, betrachtet um eine Achse - angelegt bei 0 V - symmetrisch . Im Falle des Auftretens von hohen Tunnelströmen T spricht man auch vom sogenannten „CGL-Effekt" (CGL = Charge generation layer - Effekt) . Das Auftreten des Tunnelstroms, sprich des CGL-Effekts, stellt also ein entscheidendes Kriterium der Eignung eines p-Dotierstoffs für Ladungsträgergenerations- schichten dar. Im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen p- Dotierstoffen zeigen die erfindungsgemäßen fluorierten
Sulfonimid-Metallsalze erstaunlicherweise einen deutlichen CGL-Effekt bei Anwesenheit einer Zwischenschicht. Die Figuren 13A, 13B, 14A und 14B zeigen
Stromspannungskennlinien für Bauteile mit den
erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalzen . Es ist jeweils die Stromdichte I in mA/cm^ in Abhängigkeit von der Spannung U in V dargestellt. Die Messungen wurden jeweils in der in Figur 12A beschriebenen Messanordnung durchgeführt, wobei die fluorierten Sulfonimid-Metallsalze in die HTL 1- Schicht als p-Dotierstoff eingebracht wurden. Als
Lochleitermatrixmaterialien dienten HTM081 von Merck und NHT51 von Novaled. Diese Matrixmaterialien wurden verwendet, da ein Tunnelstrom bei diesen Materialien ohne p-Dotierstoff nicht auftritt. Damit ist der auftretende Tunnelstrom in den Messungen jeweils auf den erfindungsgemäßen p-Dotierstoff beziehungsweise auf die Kombination des eingestzten
Matrixmaterials mit dem erfindungsgemäßen p-Dotierstoff zurückzuführen. Es sind jeweils Ergebnisse für Cu(TFSI)2 in den Figuren 13A und 13B und für Zn(TFSI)2 in den Figuren 14A und 14B dargestellt, deren Konzentration in dem
Matrixmaterial jeweils in Volumenprozent angegeben ist.
Messungen sind dargestellt für 5, 10 und 15 Vol.% bezogen auf die p-dotierte Schicht. Die Messungen sowohl in Figur 13A und 13 B als auch 14A und 14B belegen eindeutig das Auftreten hoher Tunnelströme für die erfindungsgemäßen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze in einem breiten Konzentrations¬ bereich. Ein starker CGL-Effekt konnte damit eindeutig belegt werden, insbesondere da Tunnelströme beim Einsatz der
Matrixmaterialien ohne beziehungsweise ohne geeigneten p- Dotierstoff nicht auftreten. Mit den erfindungsgemäßen p- Dotierstoffen ist damit die Erzeugung eines Tunnelstroms möglich, was nicht mit allen für die Leitfähigkeitsdotierung geeigneten p-Dotierstoffen möglich ist. Damit erweisen sich die erfindungsgemäßen p-Dotierstoffe als Alternative zu kommerziell von Novaled erhältlichen p-Dotierstoff NDP9, bei dem es sich um einen rein organischen Dotierstoff handelt und der einen ähnlich stark ausgeprägten CGL-Effekt zeigt. Zudem sind Zn(TFSI)2 als auch Cu(TFSI)2 als Hydrate kommerziell und kostengünstig erhältlich. Wie oben beschrieben können die Zn(TFSI)2 als auch Cu(TFSI)2 aus den Hydraten durch
Dehydratisierung leicht hergestellt werden.
Figuren 15A, 15B und 15C zeigen charakteristische
Eigenschaften erfindungsgemäßer organischer elektronischer Bauteile und von Vergleichsbeispielen (mit NDP9 als p- Dotierstoff) . Diese Eigenschaften wurden anhand einer
Testanordnung gemäß Figur 5 bestimmt. Als Anode 2 wurde eine 130 nm dicke ITO Schicht verwendet und es wurde eine Kathode 8 aus Aluminium mit einer Schichtdicke von 200 nm eingesetzt. Die erste Emitterschicht 4 und die zweite Emitterschicht 6 emittieren im Betrieb des Bauteils Licht im roten
Spektralbereich und sind identisch aufgebaut. Der organische p-dotierte Bereich 5a weist eine Schichtdicke von 105 nm auf und besteht jeweils aus den in den Tabellen angegebenen
Matrixmaterial und p-Dotierstoff .
In den Tabellen der Figuren 15A, 15B und 15 C bezeichnen L die Leuchtdichte, Peff die Lichtausbeute, Ieff die
Stromeffizienz, EQE die externe Quanteneffizienz, Cx und Cy die Koordinaten der emittierten Strahlung im CIE-Farbraum, U die angelegte Spannung, I die Stromdichte, LT70 bezeichnet den Zeitraum nach dem die Leuchtdichte L bei den angebenden Bedingungen (bei 60 °C, 100 mA/cm2 bzw. bei 85 °C, 100 mA/cm2) auf 70 Prozent des Anfangswertes abgefallen ist. In der ersten Spalte ist jeweils das Matrixmaterial (HTM081 oder NHT51) und der p-Dotierstoff (Cu(TSFI)2 oder Zn(TSFI)2) oder NDP9 (Vergleichsbeispiel) und dessen Anteil in Volumenprozent angeben. Insbesondere zeichnen sich die getesteten Bauteile dadurch aus, dass nur eine Spannung von etwa 9 Volt angelegt werden muss um eine Stromdichte I von 20 mA/cm2 zu erzielen. Ohne p-Dotierstoff oder ohne geeigneten p-Dotierstoff ist zur Erzielung solcher Stromdichten eine Spannung von über 20 V nötig .
Die beschriebenen fluorierten Sulfonimid-Metallsalze
ermöglichen damit die erforderlichen Tunnelströme und
erfüllen gleichzeitig alle weiteren Anforderungen wie Prozessierbarkeit , Stabilität und auch ausreichend geringer Absorption der dotierten Schichten. Es handelt sich somit um einen p-Dotierstoff einer neuen Substanzklasse für
Ladungsträgergenerationsschichten .
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die erfindungsgemäßen fluorierte Sulfonimid-Metallsalze hohe p-Dotierstoffstärken in lochleitenden Matrixmaterialien ermöglichen und damit hervorragende Lochtransporteigenschaften. Gleichzeitig erlauben sie, an p-n-Übergängen in Ladungsträgergenerations¬ schichten die Erzielung hoher Tunnelströme, also einen starken CGL-Effekt. Weiter zeichnen sie sich durch eine geringe Absorption und damit zugleich hervorragende optische Eigenschaften für den Einsatz in organischen elektronischen Bauelementen auch im Bereich der Optoelektronik aus.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
2 Anode
3 Lochinjektionsschicht
4 erste Emitterschicht
5 LadungsträgergenerationsSchicht
5a organischer p-dotierter Bereich
5b n-leitender Bereich
5c Zwischenschicht
6 zweite Emitterschicht
7 Elektroneninjektionsschicht
8 Kathode
9 weitere Ladungsträgergenerationsschicht 10 dritte Emitterschicht
11 Elektronenblockierschicht
12 Lochblockierschicht
13 weitere Elektronenblockierschicht
14 weitere Lochblockierschicht
100 organisches elektronisches Bauteil
A Anode
E Energie
HTL 1 Lochtransportschicht
HTL 2 Lochtransportschicht
ETL 1 Elektronentransportschicht
ETL 2 Elektronentransportschicht
LUMO niedrigstes unbesetztes Molekülorbital HOMO höchstes besetztes Molekülorbital
I Stromdichte
K Kathode
L Leuchtdichte
Peff Lichtausbeute Ieff Stromeffizient
EQE externe Quanteneffizienz
Cx, Cy Koordinaten des CIE-Farbraums
S Substrat
Sl erster organischer funktioneller SchichtenStapel
S2 zweiter organischer funktioneller SchichtenStapel
S3 dritter organischer funktioneller SchichtenStapel
T Tunnelstrom
0 Ort
U Spannung
V Volt
mA milli Ampere
cm2 QuadratZentimeter
m2 Quadratmeter
Im Lumen
A Ampere
h Stunde
cd Candela
ZS Zwischenschicht

Claims

Patentansprüche
1. Organisches elektronisches Bauteil (100) umfassend einen ersten (Sl) und einen zweiten organischen funktionellen
Schichtenstapel (S2) und eine dazwischen angeordnete
Ladungsträgergenerationsschicht (5) , wobei die
Ladungsträgergenerationsschicht (5) einen n-leitenden Bereich (5b) , einen organischen p-dotierten Bereich (5a) und einen dazwischen angeordneten Zwischenbereich (5c) mit einer
Schichtdicke von 0,1 nm bis 20 nm aufweist, wobei der
organische p-dotierte Bereich (5a) als p-Dotierstoff ein fluoriertes Sulfonimid-Metallsalz der folgenden Formel 1 aufweist :
Figure imgf000070_0001
- wobei M entweder ein zweiwertiges oder höherwertiges Metall mit einer Atommasse von größer 26 g/mol oder ein einwertiges Metall mit einer Atommasse von größer oder gleich 39 g/mol ist,
- wobei 1 n < 7 ist, und
- wobei Ri, R2 unabhängig voneinander und aus einer Gruppe ausgewählt sind, die einen fluorsubstituierten Arylrest, einen fluorsubstituierten Alkylrest und einen
fluorsubstituierten Arylalkylrest umfasst.
2. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
wobei M Kupfer, Zink, Aluminium, Bismut, Kalium, Rubidium, Cäsium, Scandium, Yttrium oder Zinn ist.
3. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei Ri, R2 unabhängig voneinander und aus einer Gruppe ausgewählt sind, die einen linearen oder verzweigten zumindest teilweise fluorsubstituierten Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen zumindest teilweise
fluorsubstituierten Arylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und einen zumindest teilweise fluorsubstituierten
Arylalkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen umfasst.
4. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei Ri und R2 die gleichen Substituenten sind und aus der fol enden Gruppe ausgewählt sind:
Figure imgf000071_0001
5. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem d> vorhergehenden Ansprüche, wobei das fluorierte Sulfonimid- Metallsalz die folgende Formel 2 aufweist:
Figure imgf000071_0002
(2)
6. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der organische p-dotierte Bereich (5a) eine organische lochleitende Matrix aufweist, in die der p-Dotierstoff eingebracht ist.
7. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil des fluorierten Sulfonimid-Metallsalzes bezogen auf den organischen p- dotierten Bereich (5a) von > 1 Vol.% bis ^20 Vol.% beträgt.
8. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem n-leitenden Bereich (5b) um einen n-dotierten Bereich handelt.
9. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenbereich (5c) isolierende, organische oder anorganische Materialien
aufweist oder daraus besteht.
10. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenbereich (5c) ein Phthalocyanin und/oder ein Phthalocyanin-Derivat aufweist oder daraus besteht.
11. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine organische Diode, ein organischer Feldeffekt- oder Bipolartransistor, ein
organischer Fotodetektor, eine organische Solarzelle oder eine organische elektrochemische Zelle ist.
12. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine organische lichtemittierende Diode ist, wobei der erste organische funktionelle Schichtenstapel (Sl) eine erste Emitterschicht (4) und der zweite organische funktionelle Schichtenstapel (S2) eine zweite Emitterschicht (6) umfasst.
13. Organisches elektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest einen weiteren organischen funktionellen Schichtenstapel (S3) und zumindest eine weitere Ladungsträgergenerationsschicht (9).
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