COMPUESTO DE RADIALENO Y SU UTILIZACIÓN.

Utilización de un compuesto mesomérico orgánico como agente orgánico dopante para el dopaje de un material matricial semiconductor orgánico,

como capa bloqueante, como capa de inyección de carga, o como semiconductor orgánico por sí mismo, caracterizada porque el compuesto mesomérico es un compuesto de radialeno con la fórmula siguiente: en la que X es en la que cada R1 se selecciona independientemente de entre arilo y heteroarilo, siendo el arilo y el heteroarilo por lo menos parcialmente preferentemente completamente, sustituidos con los grupos aceptores de electrones

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08019300.

Solicitante: NOVALED AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: TATZBERG 49 01307 DRESDEN ALEMANIA.

Inventor/es: ZEIKA,OLAF, WERNER,ANSGAR, Willmann,Steffen, Bachmann,Christine, Dorok,Sascha.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 4 de Noviembre de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C07C255/35 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisis   o electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 255/00 Nitrilos de ácidos carboxílicos (cianógeno o sus compuestos C01C 3/00). › estando la estructura carbonada sustituida por átomos de halógeno o por grupos nitro o nitroso.
  • C07C255/51 C07C 255/00 […] › que contienen al menos dos grupos ciano unidos a la estructura carbonada.
  • C09K11/06 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE SUSTANCIAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K 11/00 Sustancias luminiscentes, p. ej. electroluminiscentes, quimiluminiscentes. › que contienen sustancias orgánicas luminiscentes.
  • H01L51/00M6

Clasificación PCT:

  • C09K11/06 C09K 11/00 […] › que contienen sustancias orgánicas luminiscentes.
  • H01L51/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › Dispositivos de estado sólido que utilizan materiales orgánicos como parte activa, o que utilizan como parte activa una combinación de materiales orgánicos con otros materiales; Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dichos dispositivos o de sus partes constitutivas (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes formados en o sobre un sustrato común H01L 27/28; dispositivos termoeléctricos que utilizan material orgánico H01L 35/00, H01L 37/00; elementos piezoeléctricos, magnetoestrictivos o electroestrictivos que utilizan material orgánico H01L 41/00).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2370120_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a compuestos de radialeno, así como a su utilización como agente barnizante orgánico para dopar un material matricial orgánico semiconductor para cambiar sus propiedades eléctricas, e igualmente a su utilización como material bloqueante y también como capa de inyección de carga y de material de electrodos. La invención se refiere, asimismo, a materiales semiconductores orgánicos y también a componentes electrónicos en los que se utilizan compuestos de radialeno. En la presente solicitud, los alicíclicos en los cuales todos los átomos cíclicos están sp2-hibridizados y en la medida de lo posible transportan dobles enlaces C-C exocíclicos, se denominan radialenos (véase también H. Hopf y G. Maas, Angew.Chem. (1992), 8, 955. La estructura de los radialenos se basa en los compuestos oxocarbonos y pseudooxocarbonos. Los compuestos oxocarbonos y pseudooxocarbonos son suficientemente conocidos como aromáticos no benzoides, (véase, por ejemplo, G.Seitz, Nachr, Chem.Tech. Lab. 28 (1980, páginas 804-807). El primer compuesto oxocarbono, el croconato potásico, fue obtenido por L. Gmelin en 1825 a partir de la hulla y de la potasa. Los compuestos en los que, por lo menos, se reemplaza un átomo de oxígeno por otro heteroátomo, se denominan como pseudooxocarbonos. como es conocido fácilmente por el experto en la materia. Durante varios años, se ha sabido que los semiconductores orgánicos pueden ser influenciados intensamente por el dopaje con respecto a su conductividad eléctrica. Dichos materiales matriciales semiconductores orgánicos pueden obtenerse, bien a partir de compuestos con buenas propiedades donadoras de electrones o a partir de compuestos con buenas propiedades aceptoras de electrones. Los aceptores electrónicos fuertes tales como tetracianoquinonadimetano (TCNQ) o el 2,3,5,6-tetrafluoro-tetraciano-1,4-benzoquinonadimetano (F4TCNQ)se han llegado a conocer para el dopaje de materiales donadores de electrones (HT) M. Pfeiffer, A. Beyer, T.Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., 73 (22), 3202-3204 (1998) y J. Blochwitz, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., 73 (6), 729- 731 (1998). Las moléculas aceptoras generan los denominados orificios mediante procesos de transferencia electrónica en materiales básicos de tipo donador de electrones (materiales de orificios de transporte), cambiando más o menos significativamente la conductividad del material de base, dependiendo del número y movilidad de los orificios. Por ejemplo, las bencidinas N,N'-per ariladas, tales como TPD o los compuestos N,N',N'' per arilados tales como la sustancia TDATA o, sin embargo, también ciertas ftalocianinas metálicas, tales como, en particular, la cinc ftalocianina ZnPc, se conocen como material matricial con propiedades de orificios de transporte. Sin embargo, los compuestos que se han descrito previamente presentan desventajas para una utilización técnica en la producción de capas orgánicas semiconductoras dopadas o de los componentes electrónicos correspondientes con dichas capas dopadas, ya que los procedimientos de fabricación en plantas de producción a gran escala, o los que se llevan a cabo a escala técnica, no siempre pueden ser suficientemente precisos, lo que da lugar a copiosos gastos de control y regulación en los procedimientos para poder alcanzar una calidad deseada del producto o en las tolerancias indeseadas de los productos. Además, existen desventajas en la utilización de aceptores orgánicos previamente conocidos, con respecto a componentes electrónicos tales como diodos emisores de luz (OLED), transistores de efecto campo (FET), o las mismas células solares, ya que las citadas dificultades de producción en el manejo de los agentes dopantes, pueden conducir a irregularidades indeseadas en los componentes electrónicos o en los efectos no deseados de la edad de los componentes electrónicos. Sin embargo, deberá considerarse al mismo tiempo que los agentes dopantes que van a utilizarse muestran afinidades electrónicas extremadamente altas (potenciales de reducción) y otras propiedades apropiadas para el caso de aplicación, ya que, por ejemplo, los agentes dopantes también codeterminan la conductividad u otras propiedades eléctricas de la capa semiconductora orgánica bajo condiciones dadas. Las posiciones energéticas del HOMO (orbital molecular más ocupado) del material matricial y del LUMO (orbital molecular más bajo no ocupado) del agente dopante, son decisivas para el efecto dopante. El objetivo de la presente invención consiste en superar las desventajas del estado de la técnica, en particular preparar nuevos compuestos orgánicos mesoméricos disponibles que puedan utilizarse particularmente como compuestos dopantes para el dopaje de semiconductores orgánicos, que puedan, además, manejarse más fácilmente en el procedimiento de producción y que den lugar a componentes electrónicos cuyos materiales conductores orgánicos puedan fabricarse de forma reproducible. Especialmente, los materiales del orificio de transporte con un HOMO profundo podrán ser dopados por los nuevos compuestos orgánicos mesoméricos. Este objetivo se consigue mediante las reivindicaciones independientes de la preesnte solicitud. Las formas de realización preferidas se dan a conocer en las reivindicaciones dependientes. En los compuestos según la invención, la posición de LUMO es tan baja que los materiales del orificio de transporte técnicamente interesantes a posteriori pueden entonces doparse eficazmente por primera vez. Debido a la posición muy baja de LUMO y del potencial alto de reducción asociado de los compuestos, pueden mejorarse significativamente, incluso, la eficacia del rendimiento de las células solares. El efecto dopante de una cierta magnitud (por ejemplo, una capa dopada de una cierta conductividad), puede alcanzarse con una cantidad sustancialmente más baja del material dopante que va a utlizarse, comparada con el dopante convencional, bajo 2 E08019300 19-10-2011   condiciones que no cambien de otro modo. Además, estos compuestos son muy estables en la difusión en las capas orgánicas, considerando su alta polaridad. Haciendo que los radialenos resulten disponibles como agentes dopantes, éstos hacen posible una conductividad eléctrica suficiente de la matriz semiconductora orgánica, dada la afinidad electrónica ventajosa de los agentes dopantes en los componentes particulares a coeficientes de baja difusión, que aseguran una estructura del componente que es estable en el tiempo. Además, la inyección de la carga en la capa dopada, puede mejorarse por los agentes dopantes. Además, el material semiconductor orgánico dopado y el componente electrónico resultante, pueden mostrar una mejora en la estabilidad a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los compuestos utilizados, de acuerdo con la invención. Esto implica, por ejemplo, una reducción o pérdida de la conductividad a lo largo del tiempo. Esto afecta además a la estabilidad de la capa dopada que está dispuesta de forma adyacente a las capas no dopadas de un componente electroóptico, de forma que los componentes electroópticos con un aumento de la estabilidad a largo plazo, darán lugar a propiedades electroópticas tales como el rendimiento cuántico de la emisión de luz, o la efectividad de una célula solar, o similares. Se ha descubierto que los compuestos de [3]-radialeno tal como se dan a conocer en las reivindicaciones, son específicamente útiles para llevar a cabo la invención. Estos compuestos pueden dopar todos los materiales habituales OLED de orificios de transporte. Especialmente, pueden doparse los materiales de orificios de transporte con un HOMO profundo. Los compuestos de [3]-radialeno tal como se dan a conocer en las reivindicaciones, constituyen aceptores de electrones fuertes y forman rápidamente sales de iones radicales (en las que el compuesto de radialeno-[3] puede transportar, por ejemplo, una, dos o más cargas negativas) o complejos de transferencia de carga con compuestos donadores de electrones. Dichas sales de iones radicales o los complejos de transferencia de carga, tienen distintas aplicaciones útiles tales como las capas de inyección de carga, capas de transporte de carga, cuerpos conductores orgánicos, cuerpos ferromagnéticos, o cuerpos fotocrómicos o electrocrómicos. Llevando a cabo experimentos de dopaje, se encontró que los compuestos que se habían utilizado en los ejemplos proporcionados a contnuación, dieron lugar a buenas propiedades dopantes. Es especialmente importante poner de manifiesto que el patrón de sustitución definido por estos compuestos produjo compuestos aceptores intensos con un potencial de reducción del orden de 0V vs. Fc/Fc + a 0,4V vs. Fc/Fc+. Fc/Fc+ hace referencia habitualmente a la pareja redox Ferroceno/Ferrocenio. Los potenciales de reducción pueden considerarse como mediciones para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Utilización de un compuesto mesomérico orgánico como agente orgánico dopante para el dopaje de un material matricial semiconductor orgánico, como capa bloqueante, como capa de inyección de carga, o como semiconductor orgánico por sí mismo, caracterizada porque el compuesto mesomérico es un compuesto de radialeno con la fórmula siguiente: en la que X es en la que cada R1 se selecciona independientemente de entre arilo y heteroarilo, siendo el arilo y el heteroarilo por lo menos parcialmente preferentemente completamente, sustituidos con los grupos aceptores de electrones. 2. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque los grupos aceptores de electrones son seleccionados de entre ciano, fluoro, trifluorometilo, cloro y bromo. 3. Utilización según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque R1 es seleccionado de entre perfluoropiridin-4-il, tetrafluoro-4-(trifluorometil)fenil, 4-cianoperfluorofenilo, dicloro-3,5,-difluoro-4-(trifluorometil)fenilo, y perfluorofenilo. 4. Compuesto de radialeno con la fórmula siguiente: en la que X es en la que cada R1 es seleccionado independientemente de entre arilo y heteroarilo, siendo el arilo y el heteroarilo por lo menos parcialmente preferentemente completamente, sustituidos con los grupos aceptores de electrones. 5. Compuesto de radialeno según la reivindicación 4, seleccionado de entre (2E, 2'E, 2''E)-2,2',2''-(ciclopropano- 1,2,3-triilideno)tris(2-(perfluorofenil)-acetonitrilo), (2E, 2'E, 2''E)-2,2',2''-(ciclopropano-1,2,3-triilideno)tris(2- (perfluoropiridina-4-il)-acetonitrilo), (2E, 2'E, 2''E)-2,2',2''-(ciclopropano-1,2,3-triilideno)tris(2-(4-cianoperfluorofenil)acetonitrilo), (2E, 2'E, 2''E)-2,2',2''-(ciclopropano-1,2,3-triilideno)tris(2(2,3,5,6-tetrafluoro-4-(trifluorometil)fenilacetonitrilo), y (2E, 2'E, 2''E)-2,2',2''-(ciclopropano-1,2,3-triilideno)tris(2-(2-6-dicloro-3,5-difluoro-4-(trifluorometil)fenil)acetonitrilo. 6. Utilización de compuestos de radialeno según la reivindicación 4 o sus sales aniónicas radicales, sales dianiónicas o sus complejos de transferencia de carga, con donadores como conductores orgánicos, ferromagnetos o material electro- o fotocrómico. 7. Material semiconductor orgánico que contiene por lo menos un compuesto matricial orgánico y un agente dopante, caracterizado porque el agente dopante es uno o más compuestos de radialeno según la reivindicación 4. 8. Material semiconductor orgánico según la reivindicación 7, caracterizado porque el compuesto matricial es seleccionado de entre el complejo ftalocianina cobre, (CuPc), 4,4',4''-tris(N-3-metilfenil-N-fenil-amino)trifenilamina (m- MTDATA), 4,4',4''-tris(N-(2-naftil)-N-fenil-amino)trifenilamina (2-TNATA), MeO-TPD (N,N,N',N'-tetrakis(4-metoxi- fenil)bencidina), (2,2',7,7'-Tetrakis-(N,N-difenilamino)-9,9'-espirobifluoren, (Spiro-TTP), N,N'-bis(naftalen-1-il)-N,N'bis(fenil)-bencidina, N,N'-bis(naftalen-1-il)-N,N'-bis(fenil)-9-9-spiro-bifluoreno, 9,9-bis[4-(N,N-bis-bifenil-4-ilamino)fenil]-9H-fluoreno, N,N'-bis(fenantren-9-il)-N,N'-bis(fenil)-bencidina, 2,2'-bis[N,N-bis(bifenil-4-il)amino]9,9-spirobifluoreno, 1,3,5-tris{4[bis(9,9-dimetil-fluoren-2-il)amino]fenil}benceno, y tri(terfenil-4-il)amina. E08019300 19-10-2011   9. Material semiconductor orgánico según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la proporción de dopaje molar del agente dopante a la molécula matricial y/o la proporción de dopaje del agente dopante a las unidades monoméricas de una molécula matricial polimérica se encuentra entre 1:1 y 1.100.000. 10. Componente electrónico con una zona electrónicamente funcionalmente activa, caracterizada porque la zona electrónicamente funcionalmente activa es producida utilizando por lo menos uno o más compuestos de radialeno según la reivindicación 4. 11. Componente electrónico según la reivindicación 10, caracterizado porque la zona electrónicamente funcionalmente activa comprende un material matricial semiconductor orgánico que está dopado con por lo menos un agente dopante para cambiar las propiedades electrónicas del material matricial semiconductor utilizando por lo menos uno o más de los compuestos de radialeno según la reivindicación 4. 12. Componente electrónico según la reivindicación 10 u 11, en forma de un diodo orgánico que emite luz, una célula fotovoltaica, una célula solar orgánica, un diodo orgánico o un transistor de efecto campo orgánico. 11 E08019300 19-10-2011

 

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