光電子器件和用于制造光電子器件的方法
【技術領域】
[0001]不同的實施例涉及一種光電子器件和一種用于制造光電子器件的方法。
【背景技術】
[0002]有機基礎的光電子器件(例如，有機發(fā)光二極管(Organic Light EmittingD1de，OLED)、例如白色的有機發(fā)光二極管(White Organic Light Emitting D1de，WOLED)，太陽能電池等)的特征通常在于其機械的柔性和適度的制造條件。與由無機材料制成的器件相比，有機基礎的光電子器件由于大面積制造方法(例如，卷對卷制造方法)的可行性能夠潛在低成本地制造。
[0003]WOLED例如由陽極和陰極以及在其之間的功能層系統(tǒng)構成。功能層系統(tǒng)由下述構成:一個或多個發(fā)射體層，在所述一個或多個發(fā)射體層中產(chǎn)生光；一個或多個載流子對生成層結構，所述一個或多個載流子對生成層結構分別由兩個或更多個載流子對生成層(“charge generating layer”，CGL)構成以用于分離載流子對；以及一個或多個電子阻擋層，也稱作為空穴傳輸層(“hole transport layer”，HTL);和一個或多個空穴阻擋層，也稱作為電子傳輸層(“electron transport layer”，ETL)，以便定向電流。
[0004]OLED的發(fā)光密度還通過能夠流過二極管的最大的電流密度來限制。為了提高OLED的發(fā)光密度，已知將一個或多個OLED彼此相疊串聯(lián)地組合(所謂的堆疊的/堆放的或者串聯(lián)的0LED)。借助于彼此相疊堆疊，在OLED中在效率實際相同且發(fā)光密度相同的情況下實現(xiàn)明顯更長的壽命。而在電流密度相同的情況下，在N-OLED單元的情況下能夠實現(xiàn)N倍的發(fā)光密度。在此，下述層尤其重要，在所述層上OLED單元接觸。一個二極管的傳導電子的區(qū)域和另一個二極管的傳導空穴的區(qū)域在所述層上匯合。在所述區(qū)域之間的層、即所謂的載流子對生成層結構(charge generating layer CGL)應當能夠將其電子空穴對彼此分離并且將電子和空穴沿相反的方向注入到OLED單元中。由此，可以通過OLED串聯(lián)電路進行連續(xù)的電荷傳輸。
[0005]因此，對于彼此相疊堆疊需要由高摻雜的pn結構成的載流子對生成層。
[0006]載流子對生成層結構在最簡單的實施方案中通常由傳導空穴的載流子對生成層和第一傳導電子的載流子對生成層構成，所述載流子對生成層彼此直接連接，使得明顯地形成png。這在pn結中產(chǎn)生電勢階躍或內(nèi)置電壓(也稱作內(nèi)建電壓(built-1nvoltage))ο
[0007]電勢階躍或者內(nèi)建電壓能夠借助于逸出功、層的摻雜以及在pn結上借助于所應用的材料構成邊界面偶極來影響。
[0008]在pn結中構成空間電荷區(qū)，在所述空間電荷區(qū)中，傳導空穴的載流子對生成層的電子隧穿到第一傳導電子的載流子對生成層中。通常第一載流子對生成層與第二載流子對生成層物理連接，其中第二傳導電子的載流子對生成層通常是η型摻雜的載流子對生成層O
[0009]通過沿截止方向在pn結上施加電壓，在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生電子和空穴，所述電子和空穴能夠迀移到OLED單元的發(fā)射體層中并且通過復合產(chǎn)生電磁輻射(例如光)。
[0010]傳導空穴的載流子對生成層和傳導電子的載流子對生成層能夠分別由一種或多種有機的和/或無機的材料(基體)構成。
[0011]相應的基體通常在制造載流子對生成層時摻有一種或多種有機的或無機的材料(摻雜材料)，以便提高基體的電導率并且以便執(zhí)行電勢匹配或者能級匹配。所述摻雜能夠在基體中產(chǎn)生作為載流子的電子(η型摻雜的；摻雜材料例如為逸出功低的金屬，例如Na、Ca、Cs、L1、Mg或由其構成的化合物，例如Cs2C03、Cs3PO4,或N0VALED公司的有機摻雜劑，例如，NDN-U NDN-26)或空穴(p型摻雜的；摻雜材料例如為過渡金屬氧化物，例如Mo0x、W0X、VOx，有機化合物，例如Cu(I)pFBz、F4-TCNQ，或N0VALED公司的有機摻雜劑，例如NDP-2、NDP-9)ο
[0012]作為第一傳導電子的載流子對生成層上或上方的傳導空穴的載流子對生成層的材料通常應用未摻雜的有機材料作為空穴傳輸導體(hole transport layer HTL)，例如a NPDo
[0013]此外，未摻雜的傳導空穴的載流子對生成層是已知的，所述傳導空穴的載流子對生成層具有透明金屬氧化物作為傳導空穴的材料，例如胃03或MoO 30
[0014]在光電子構件中使用載流子對生成層的前提是簡單的構造，即盡可能少的層，所述層能夠盡可能容易地制造。此外，在載流子對生成層之上需要小的電壓降，以及載流子對生成層的盡可能高的透射，即由OLED發(fā)射的電磁輻射的光譜范圍中的盡可能少的吸收損失。
[0015]在本說明書的范圍中，能夠不考慮相應的聚集態(tài)將有機材料理解成以化學一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化學特性的碳化合物。此外，在本說明書的范圍中，能夠不考慮相應的聚集態(tài)將無機材料理解成以化學一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化學特性的不具有碳的化合物或單碳化合物。在本說明書的范圍中，能夠不考慮相應的聚集態(tài)將有機-無機材料(雜化材料)理解成以化學一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化學特性的具有包含碳的化合物部分和不具有碳的化合物部分的化合物。在本說明書的范圍中，術語“材料”包括全部上述材料，例如有機材料、無機材料和/或雜化材料。此外，在本說明書的范圍中，能夠如下理解材料混合物:組成部分由兩種或更多種不同的材料構成，其組成部分例如非常精細地分布。將由一種或多種有機材料、一種或多種無機材料或一種或多種雜化材料組成的材料混合物或材料理解為材料類。術語“物質”能夠與術語“材料”同義地應用。
[0016]在本說明書的范圍中，也能夠將傳導空穴的載流子對生成層設計或理解為空穴傳輸層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]在不同的實施方式中，能夠將電子器件的傳導電子的層理解為下述層，其中層的材料或材料混合物的化學勢能構成為在導帶上比在價帶上能量更密，并且其中多于一半的可自由運動的載流子是電子。
[0018]在不同的實施方式中，能夠將電子器件的傳導空穴的層理解為下述層，其中層的材料或材料混合物的化學勢能構成為在價帶上比在導帶上能量更密，并且其中多于一半的可自由運動的載流子是空穴，即電子的自由軌道空間。
[0019]與在半導體器件中的純無基層中相比，有機層的分子能夠部分地擴散到其他的有機層中(部分層間擴散)，例如有機的第一傳導電子的載流子對生成層(例如HAT-CN)的一部分擴散到有機的傳導空穴的載流子對生成層(例如aNPD)中。
[0020]在將電場施加到載流子對生成層結構上時，能夠借助于層間擴散測量工作電壓(進而電功率)在該層結構之上的附加的下降。該電壓降不能夠用于光產(chǎn)生進而降低堆疊的OLED的效率。
[0021]附加的電壓降能夠隨運行持續(xù)時間上升，因為能傳導的分子的擴散在電場中定向。這限制有機光電子器件的運行持續(xù)時間。
[0022]在應用有機的傳導空穴的載流子對生成層時的另一個缺點是其小的載流子密度和相對弱的邊界面偶極。小的載流子密度引起該層之上的更高的電壓降，即層具有更小的導電性。通常弱的邊界面偶極使空穴和電子在傳導空穴的載流子對生成層和第一傳導電子的載流子對生成層的邊界面上的分離變難。
[0023]此外，有機的傳導空穴的載流子對生成層、例如a NPD能夠是熱學靈敏的。有機的傳導空穴的載流子對生成層的材料例如能夠開始晶化，例如在aNPD的情況下在溫度大約為95°C時。借助于有機的傳導空穴的載流子對生成層的材料的結晶，層能夠喪失其在載流子對生成層結構中的功能，使得光電子器件不可用。
[0024]由無機材料構成的傳導空穴的載流子對生成層能夠解決層間擴散、小的導電性、小的載流子分離和溫度靈敏性的問題。傳導空穴的載流子對生成層由無機材料形成至今為止出于一系列的原因不可實現(xiàn)。因此，在大量已知的無機材料中，電學特性不與有機的第一傳導電子的載流子對生成層兼容。無機材料的逸出功過高(大于3eV)和/或價帶的能量小于與傳導空穴的載流子對生成層物理接觸的第一傳導電子的載流子對生成層的導帶的能量。
[0025]另一個困難是由無機材料構成的傳導空穴的載流子對生成層的產(chǎn)生條件。當傳導空穴的載流子對生成層僅能夠借助于與有機層不兼容的制造條件、例如溫度>>100°C形成時，用于形成傳導空穴的載流子對生成層的無機材料是不適合的。
[0026]此外，在為傳導空穴的載流子對生成層選擇無機材料時不利的是其光學特性，例如透射。大量無機材料在大約400nm至大約650nm之間的波長范圍中具有吸收性進而是不透明的。由此，降低光電子器件的效率。出于該原因，對于傳導空穴的載流子對生成層與具有能傳導電子的金屬氧化物半導體的第一傳導電子的載流子對生成層的過渡，僅能夠以妥協(xié)的方式實現(xiàn)。
[0027]在不同的實施方式中，提供一種光電子器件和其制造方法，其中為了制造傳導空穴的載流子對生成層應用透明的、無機的、本征傳導空穴的材料。
[0028]在不同的實施方式中，提供一種光電子器件，所述光電子器件具有:第一有機功能層結構；第二有機功能層結構；和第一有機功能層結構和第二有機功能層結構之間的載流子對生成層結構，其中載流子對生成層結構具有傳導空穴的載流子對生成層和第一傳導電子的載流子對生成層；并且其中傳導空穴的載流子對生成層具有無機材料或無機材料混合物或者由其形成，并且其中第一傳導電子的載流子對生成層具有有機材料或有機材料混合物或者由其形成。
[0029]在本說明書的范圍中，能夠不考慮相應的聚集態(tài)將有機材料理解成以化學一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化學特性的碳化合物。此外，在本說明書的范圍中，能夠不考慮相應的聚集態(tài)將無機材料理解成以化學一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化學特性的不具有碳的化合物或單碳化合物。在本說明書的范圍中，能夠不考慮相應的聚集態(tài)將有機-無機材料(雜化材料)理解成以化學一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化學特性的具有包含碳的化合物部分和不具有碳的化合物部分的化合物。在本說明書的范圍中，術語“材料”包括全部上述材料，例如有機材料、無機材料和/或雜化材料。此外，在本說明書的范圍中，能夠如下理解材料混合物:組成部分由兩種或更多種不同的材料構成，其組成部分例如非常精細地分布。將由一種或多種有機材料、一種或多種無機材料或一種或多種雜化材料組成的材料混合物或材料理解為材料類。術語“物質”能夠與術語“材料”同義地應用。
[0030]在一個設計方案中，光電子器件能夠具有第二傳導電子的載流子對生成層，其中第一傳導電子的載流子對生成層設置在第二傳導電子的載流子對生成層上或上方，或者其中第二傳導電子的載流子對生成層設置在第一傳導電子的載流子對生成層上或上方。
[0031]在本說明書的范圍內(nèi)，傳導空穴的載流子對生成層也能夠設計或理解為空穴傳輸層O
[0032]在不同的實施方式中，能夠將電子器件的傳導電子的層理解為下述層，其中層的材料或材料混合物的化學勢能構成為在導帶上比在價帶上能量更密，并且其中多于一半的可自由運動的載流子是電子。
[0033]在不同的實施方式中，能夠將電子器件的傳導空穴的層理解為下述層，其中層的材料或材料混合物的化學勢能構成為在價帶上比在導帶上能量更密，并且其中多于一半的可自由運動的載流子是空穴，即電子的自由軌道空間。
[0034]在一個設計方案中，載流子對生成層結構能夠具有在第一傳導電子的載流子對生成層和第二傳導電子的載流子對生成層之間的中間層。
[0035]在一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的傳導空穴的材料具有無機的、本征傳導空穴的材料或由其形成。
[0036]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有小于大約100°c的沉積溫度。
[0037]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有BaCuSF、BaCuSeF和/或BaCuTeF或者這些化合物的化學計量的變型形式或者由其形成。
[0038]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有N1和/或AgCoO2或者這些化合物的化學計量的變型形式或者由其形成。
[0039]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有一種或多種含銅的銅鐵礦或者由其形成。
[0040]在又一個設計方案中，一種或多種含銅的銅鐵礦能夠具有下述材料組中的一種或多種材料:CuA102、CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuY1^xCaxO2, CuCivxMgxO2和 / 或 CuO 2或者這些化合物的化學計量的變型形式或者由其形成。
[0041]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有下述材料組中的一種或多種材料:ZnCo204、ZnRh204和/或ZnIr2O4或者這些化合物的化學計量的變型形式或者由其形成。
[0042]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有SrCu2O2或者該化合物的化學計量的變型形式或者由其形成。
[0043]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有下述材料組中的一種或多種材料:LaCuOS、LaCuOSe和/或LaCuOTe或者這些化合物的化學計量的變型形式或者由其形成。
[0044]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層的無機的本征傳導空穴的材料能夠具有對在大約450nm至大約650nm范圍中的可見光的大于大約90%的透射。
[0045]在又一個設計方案中，傳導空穴的載流子對生成層能夠具有在大約Inm至大約500nm范圍中的層厚度。
[0046]在又一個設計方案中，第一傳導電子的載流子對生成層能夠具有本征傳導電子的材料或由其形成。
[0047]在又一個設計方案中，第一傳導電子的載流子對生成層能夠具有有機的本征傳導電子的材料或由其形成。
[0048]在又一個設計方案中，第一傳導電子的載流子對生成層能夠具有帶有低能導帶的有機的本征傳導電子的材料，其中低能導帶具有大于大約3.5eV、例如大于大約4.4eV的能量值(逸出功)。
[0049]在又一個設計方