[發(fā)明專利]有機(jī)光電子器件和透明的無機(jī)半導(dǎo)體在載流子對(duì)生成層序列中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380037907.9
• 申請(qǐng)日: 2013-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN104508851B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卡羅拉·迭斯;蒂洛·羅伊施
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歐司朗OLED股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L51/52
• 分類號(hào): H01L51/52
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 丁永凡,張春水

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)光電子器件，尤其地，本發(fā)明涉及一種具有載流子對(duì)生成層的有機(jī)光電子器件，以及一種透明的無機(jī)半導(dǎo)體在有機(jī)光電子器件的載流子對(duì)生成層序列中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

光電子器件設(shè)計(jì)成用于將電能轉(zhuǎn)換成電磁輻射、例如轉(zhuǎn)換成可見光或者用于相反的過程。能夠分別提及發(fā)射設(shè)備或者探測(cè)設(shè)備。只要功能層為了能量轉(zhuǎn)換包含有機(jī)材料，例如有機(jī)的半導(dǎo)體材料、有機(jī)的摻雜材料或有機(jī)的載流子傳輸材料，那么為有機(jī)光電子器件。

對(duì)于光電子器件作為發(fā)射設(shè)備的一個(gè)實(shí)例是發(fā)光設(shè)備，特別是發(fā)光二極管(LED)。所述設(shè)備典型地包括電極，在所述電極之間設(shè)置有源區(qū)。能夠經(jīng)由所述電極將電流輸送給發(fā)光設(shè)備，所述電流在有源區(qū)中被轉(zhuǎn)換成光能、即被轉(zhuǎn)換成電磁輻射。光能經(jīng)由輻射耦合輸出面從發(fā)光設(shè)備中耦合輸出。

一種特別的發(fā)光設(shè)備是有機(jī)發(fā)光設(shè)備(OLED)。OLED在有源層中具有有機(jī)電致發(fā)光層或?qū)有蛄校员銓㈦娔苻D(zhuǎn)換成電磁輻射。在OLED經(jīng)由電極與電流源接觸時(shí)，不同的載流子類型被注入到有機(jī)層中。正載流子、也稱作為空穴從陽極穿過有機(jī)層朝向陰極的方向遷移，而電子從陰極朝向陽極的方向穿過有機(jī)層。在此，電子和空穴能夠復(fù)合并且在有機(jī)層中形成電子-空穴對(duì)的形式的激發(fā)態(tài)，即所謂的激子。激子在發(fā)射電磁輻射的情況下分解。

光電子器件的另一個(gè)實(shí)例是探測(cè)設(shè)備，在所述探測(cè)設(shè)備中，光輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或電能。這樣的光電子器件例如是光電探測(cè)器或太陽能電池。探測(cè)設(shè)備也具有設(shè)置在電極之間的有源層。探測(cè)設(shè)備具有輻射入射側(cè)，經(jīng)由所述輻射入射側(cè)，電磁輻射、例如光、紅外或紫外輻射射入到探測(cè)設(shè)備中并且被引向有源層。在有源層中，在輻射的作用下激發(fā)激子，所述激子在電場(chǎng)中分為電子和空穴。因此，產(chǎn)生電信號(hào)或電荷并且將其提供給電極。

發(fā)明內(nèi)容

在所有情況下，將電能轉(zhuǎn)換成電磁輻射或相反過程的高的效率是值得期望的。本發(fā)明的基于下述問題：提出具有改進(jìn)的固有特性和功率特征的有機(jī)光電子器件，例如具有器件中的電流密度的較高的均勻性或具有OLED中的較高的光密度。

所述問題通過根據(jù)一種有機(jī)光電子器件來實(shí)現(xiàn)，所述有機(jī)光電子器件具有層結(jié)構(gòu)以用于產(chǎn)生并且分離第一載流子類型的載流子和第二載流子類型的載流子，其中所述層結(jié)構(gòu)具有層序列，所述層序列具有n型區(qū)域和空穴導(dǎo)電的p型區(qū)域，其中所述p型區(qū)域具有空穴導(dǎo)電的透明的無機(jī)半導(dǎo)體；并且其中所述層結(jié)構(gòu)構(gòu)成為，使得在所述p型區(qū)域和所述n型區(qū)域之間或在其邊界面處產(chǎn)生和分離載流子；并且通過透明的無機(jī)半導(dǎo)體的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)，其中將空穴導(dǎo)電的透明的無機(jī)半導(dǎo)體應(yīng)用在有機(jī)光電子器件的層結(jié)構(gòu)中，其中所述層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成用于產(chǎn)生并且分離第一載流子類型的載流子和第二載流子類型的載流子，其中所述層結(jié)構(gòu)具有層序列，所述層序列具有n型區(qū)域和空穴導(dǎo)電的p型區(qū)域，其中所述p型區(qū)域具有空穴導(dǎo)電的透明的無機(jī)半導(dǎo)體；并且其中所述層結(jié)構(gòu)構(gòu)成為，使得在所述p型區(qū)域和所述n型區(qū)域之間或在其邊界面處產(chǎn)生和分離載流子；并且通過一種空穴導(dǎo)電的透明的無機(jī)半導(dǎo)體在有機(jī)發(fā)光設(shè)備的載流子對(duì)生成層中的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)；并且通過一種空穴導(dǎo)電的透明的無機(jī)半導(dǎo)體在有機(jī)發(fā)光設(shè)備的載流子對(duì)生成層中的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)，其中所述有機(jī)發(fā)光設(shè)備屬于根據(jù)本發(fā)明的光電子器件。

有機(jī)光電子器件的改進(jìn)方案和有利的設(shè)計(jì)方案在本文中給出。

示例性的實(shí)施方式

只要能類似地應(yīng)用，下文所描述的實(shí)施方式的不同的設(shè)計(jì)方案以相同的方式適用于有機(jī)光電子器件和透明的無機(jī)半導(dǎo)體的應(yīng)用。

有機(jī)光電子器件的實(shí)施方式具有層結(jié)構(gòu)。在此，層結(jié)構(gòu)設(shè)為用于分離第一載流子類型的載流子和第二載流子類型的載流子。例如，第一載流子類型的載流子是空穴，并且第二載流子類型的載流子是電子。這樣的層結(jié)構(gòu)的實(shí)例是載流子對(duì)生成層序列或“電荷生成層，charge generating layer”(CGL)。層結(jié)構(gòu)的主要的功能是當(dāng)外部電場(chǎng)作用時(shí)分離載流子對(duì)(例如電子-空穴對(duì))，使得第一載流子類型的載流子(例如電子)在層結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域中提供并且第二載流子類型的載流子(例如空穴)在層結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域中提供。

這樣的載流子對(duì)生成層序列例如具有電勢(shì)躍遷或內(nèi)建電壓(也稱作為built-in voltage)。所述電勢(shì)躍遷有利地設(shè)計(jì)成，使得層的HOMO能級(jí)或價(jià)帶在能量方面與鄰接的層的LUMO能級(jí)或?qū)Ы咏蛑丿B。電勢(shì)躍遷或內(nèi)建電壓能夠通過層的不同的特性來影響。其中包括所使用的材料的摻雜或逸出功。同樣，通過在層邊界面上構(gòu)成邊界面偶極子，影響電勢(shì)躍遷或內(nèi)建電壓。通過電勢(shì)躍遷或內(nèi)建電壓能夠引起產(chǎn)生電子-空穴對(duì)和分離載流子。