[發明專利]具有多個溶液加工層的有機電子器件

無效

• 申請號: 201480048103.3
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN105723536A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: S·R·弗里斯特;B·E·拉西特;J·D·齊默爾曼
• 申請（專利權）人: 密執安州立大學董事會
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00;H01L51/42;H01L51/50
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王海寧

相關申請的交叉引用

本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2013年8月29日提交的美國臨時申請序列號61/871535的優先權。

技術領域

本公開涉及有機半導體、碳納米管、和光活性器件領域。

背景技術

在有機電子器件諸如有機光伏器件(OPV)、有機發光器件(OLED)、以及有機固態激光器中，通常使用多層結構。雖然對于真空加工的膜這通常是簡單的工藝，但對于溶液加工的膜產生了問題。當多層結構是由溶液加工的膜制造的時候，下方的層會被再次溶解，因為正交溶劑是不見的。

這里，發明人提出一種通過引入溶劑蒸氣退火(SVA)來減少下方的有機層的再溶解的方法。發明人已提出一種復合保護層方案以允許多層有機膜結構的溶液加工。該工藝方案在正交溶劑不可用的場合是有用的。作為實例，該工藝方案可用于諸如OPV和OLED制造的技術。

發明人已經通過制造串聯式OPV器件結構驗證了該復合保護方案。第一溶液加工層被膜層涂覆，這種情況下是富勒烯，其不溶于沉積第二溶液加工層所使用的溶劑。通過在富勒烯沉積之后對第一層進行SVA，該第一溶液加工層變得致密。接下來，沉積非常薄的金屬氧化物層從而完成富勒烯+金屬氧化物的復合保護層。隨后，由于已進行SVA，使用比其初始溶劑(氯仿)在再溶解第一層(官能化的方酸菁)(functionalizedsquaraines)方面效率較小的溶劑(三甲基甲醛胺)沉積第二溶液加工層時，第一層不受損傷并且得到高性能的串聯電池(tandemcell)。

光電器件依賴于材料的光學和電子性能以電子方式產生或檢測電磁輻射，或者從周圍的電磁輻射產生電流。

光敏的光電器件將電磁輻射轉換成電信號或電流。太陽能電池，也稱為光伏(PV)器件，是一類特別用于產生電功率的光敏的光電器件。光電導體電池(photoconductorcell)是一類光敏的光電器件，其與監測器件電阻的信號檢測電路結合使用以檢測由于吸收光引起的變化?？山邮帐┘拥钠秒妷旱墓鈾z測器是一類光敏的光電器件，其與電流檢測電路結合使用，該電流檢測電路測量當光檢測器暴露于電磁輻射時產生的電流。

這三類光敏的光電器件可以根據是否具有如下定義的整流結以及根據是否用外部施加電壓(也稱為偏壓或偏置電壓)操作器件來進行區分。光電導體電池不具有整流結并且通常使用偏壓操作。PV器件具有至少一個整流結且不使用偏壓操作。光檢測器具有至少一個整流結并且通常但不一定使用偏壓操作。

本所使用的術語“整流”特別表示具有不對稱導電特性的界面，也就是說，該界面支持優選在一個方向上的電子電荷傳輸。術語“半導體”表示當通過熱或電磁激勵引起電荷載流子時能夠導電的材料。術語“光電導”通常涉及其中吸收電磁輻射能量并由此將其轉變成電荷載流子的激發能的過程，因此載流子能夠在材料中傳導(即傳輸)電荷。術語“光電導材料”涉及半導體材料，利用這些材料是由于它們吸收電磁輻射從而產生電荷載流子的特性。本所使用的“頂部”是指最遠離襯底，而“底部”是指最接近襯底。當第一層被描述為在第二層“之上”或“上方”時，可以存在居間層，除非特別指出該第一層與該第二層“物理接觸”。

發明內容

根據本公開的一個實施方案，提供一種制造串聯(tandem)有機光敏器件例如串聯有機光伏器件的方法。該方法包括：

(a)提供襯底；

(b)在襯底上方沉積第一導電電極層；

(c)通過對溶解在第一溶劑中的有機電子施主型材料進行溶液加工在襯底上方沉積第一層有機電子施主型材料膜；

(d)通過干法沉積工藝在第一層有機電子施主型材料膜上方沉積第一層有機電子受主型材料，形成臨時堆疊體；

(e)通過干法沉積工藝在該臨時堆疊體上方沉積導電層；

(f)通過溶解在第二溶劑中的有機電子施主型材料的溶液加工在該導電層上方沉積第二層有機電子施主型膜，其中該有機電子受主型材料和該導電層不溶于該第二溶劑；

(g)通過干法沉積工藝在第二層有機電子施主型材料膜上方沉積第二層有機電子受主型材料，形成堆疊體；以及

(h)在該堆疊體上方沉積第二導電電極。

根據一個實施方案，該臨時堆疊體可在步驟(d)之后但在步驟(e)之前退火。根據另一個實施方案，該堆疊體可在步驟(g)之后但在步驟(h)之前退火。在另一個實施方案中，上述方法步驟可以在適當時以相反順序實施以制造構造與上述構造顛倒的串聯OPV。