具有包括有用于提高电荷载体的聚集和传导的装置的有源区域的有机光电二极管的制作方法

具有包括有用于提高电荷载体的聚集和传导的装置的有源区域的有机光电二极管的制作方法
【专利摘要】本申请涉及一种光电二极管。所述光电二极管具有位于第一电极（104）与第二电极（106）之间的至少一个有源区域（102，202），所述有源区域包括细长的导电或半导体元件（111、113、211、213、311、313），所述细长的导电或半导体元件在电极之间延伸并且用来提高所述有源区域中电荷载体的聚集和输运。
【专利说明】具有包括有用于提高电荷载体的聚集和传导的装置的有源区域的有机光电二极管
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种具有用于将光子转换成激子的有源区域的光电二极管，尤其是基于一种或者多种半导体聚合物材料，并且包括具有有源区域的新的光电二极管结构，在所述有源区域中电荷载体的聚集和输运得以提高，以及用于制造这样的结构的方法。
【背景技术】
[0002]在图像传感器中，光电二极管是设计用于将大量的表示亮度级别的光子转换为成比例的电量的元件。
[0003]该转换是在光电二极管的区域2中实现的，所述区域2称为“有源”区域并且位于电极4与电极6之间。
[0004]有源区域2可以是两个区带之间的结，第一区带3基于作为电子给体的第一 N型半导体材料并且第二区带5基于作为电子受体的第二 P型材料(图1A)。
[0005]存在由一种或者多种半导体材料形成有源区域的光电二极管，所述有源区域由一种或者多种聚合物半导体材料形成。
[0006]尤其是，已知这些光电二极管能够通过基于聚合物混合物来形成有源区域2而实现，所述聚合物混合物包括至少一种电子受体聚合物以及至少一种电子给体聚合物。
[0007]光子与这样的材料之间的交互作用能够形成激子，换言之，就是电子空穴对，所述电子空穴对分离从而形成电流。
[0008]图1B中给出了根据现有技术的有机光电二极管的示例。该光电二极管形成在衬底10上，该衬底10被基于诸如ITO (铟锡氧化物)与PEDOT =PSS (聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐)之类的阳极12所覆盖，所述阳极被有源层12 (该有源层12是由包括有给体聚合物以及受体聚合物材料的聚合物材料混合物所形成的)所覆盖，所述有源层12被阴极16所覆盖。
[0009]使用这种有源层材料，激子的寿命以及电荷载体的迁移率都很低。因此，由光子所产生的电子-空穴对的仅仅很小一部分实际用于产生光电流。
[0010]光子电子转换的外量子效率(EQE)是对有源层12中的材料的性能进行量化的手段。
[0011]问题是如何实现具有提高的EQE效率的、且具有基于聚合物的有源区域的光电二极管。

【发明内容】

[0012]本发明首先涉及一种部件特别是一种二极管，所述二极管具有电极以及位于这些电极之间的至少一个有源区域，所述至少一个有源区域由至少一种给定半导体材料形成，所述有源区域还包括一个或者多个元件，所述一个或者多个元件位于电极之间的给定半导体材料中并且基于与所述给定材料不同的导电或半导体材料。[0013]导电或半导体元件由细长的区域形成，所述细长的区域在有源区域的给定材料中且在电极之间沿着与电极呈非零角的方向延伸。
[0014]二极管可以是光电二极管，特别是有机光电二极管，其有源区域将在光子被吸收之后广生激子。
[0015]在所述元件中，可能存在一个或者多个第一元件，所述一个或者多个第一元件基于提闻空穴传导的材料。[0016]所述元件还可以包括一个或者多个第二元件，所述一个或者多个第二元件基于提高电子传导的材料。
[0017]位于二极管的有源区域的材料中的导电或半导体元件能够增强光电转换的效率以及电极的电荷聚集。
[0018]因此，通过这些元件，能够提高有源区域中电荷的聚集。
[0019]尤其是，这些元件可以沿着与电极正交的方向延伸。
[0020]优选地，导电或半导体元件布置为不与电极接触。
[0021]导电或半导体元件可以为条状的形式，或者细长的或长方形的轨道的形式。
[0022]使用这样的元件，电荷的流动可得以增强，尤其是对于电极之间有很大距离(例如，几毫米)的装置。
[0023]使用这样的元件，电荷的流动得以增强，尤其是在基于有机或聚合物半导体材料的有源区域中。
[0024]因此，导电或半导体元件所基于的材料与有源区域的所述区带之内所使用的材料是不同的，这些元件与有源区域的所述区带之内所使用的材料相互接触，该导电元件的材料提闻了有源区域中电荷的输运。
[0025]因此，导电或半导体元件设计为具有比有源区域中材料的电导率更强的电导率，尤其是所具有的电导率是有源区域中材料的电导率的至少两倍。
[0026]根据一种特定排布，导电或半导体元件由一系列轨道组成，所述一系列轨道按照提高空穴传导的轨道与提高电子传导的轨道相互交替的样式排布。
[0027]因此，使用了给体/受体网络来增加结的面积，所述给体/受体用于将空穴输运到阳极以及将电子输运到阴极。
[0028]根据一可能实施例，提高空穴传导的轨道以及提高电子传导的轨道以交错梳状物的形式排布。
[0029]依照此排布，去往电极的载体的聚集和传导进一步得到增强，同时限制了尺寸。
[0030]第一电极可作为阳极而第二电极作为阴极。在此情况中，提高空穴传导的第一元件可放置为更加靠近阳极而不是阴极，以增强空穴的聚集。
[0031]根据一可能实施例，提高空穴传导的元件可能位于距离阳极的距离Cl1且距离阴极的距离A1处，其中，Cl1M1≤10。
[0032]提高电子传导的元件可放置在距离阳极远而距离阴极近处，以提高电子的聚集。
[0033]根据一可能实施例，提高电子传导的第二元件可能位于距离阴极的距离d2且距离阳极的距离A2处，其中d2/Λ2< 10。
[0034]根据一可能实施例，能够暴露于光辐射的所述导电或半导体元件的总外部面积设计为等于暴露于该辐射的有源区域的外部面积的十分之一。[0035]因此，这限制了寄生反射现象。
[0036]暴露于光辐射中的元件的厚度可选为小于或者等于100纳米，并且优选地小于或等于20纳米。
[0037]这也限制了寄生反射现象。
[0038]根据一可能实施例，所述元件可以基于双极型材料。
[0039]根据一可能实施例，所述元件所基于的双极型或者半导体材料这样选择:使得该材料中电荷载体的迁移率高于(特别地，两倍于)有源区域中材料的电荷载体的迁移率，所述元件位于有源区域中。
[0040]给定材料可以是半导体聚合物材料。
[0041]根据另一可能实施例，所述元件可以基于聚合物导电材料。
[0042]根据另一可能实施例，所述元件可以基于一金属，该金属覆盖有一能够改变该金属的功函数的层(例如，SAM层)。
[0043]根据二极管的一可能实施例，所述元件可能包括基于P型导电材料的一个或者多个第一元件，所述P型导电材料在以下材料中选择:Au、ITO, Cu, Ni, Ag, Pd, PEDOT: PSS0
[0044]根据二极管的一可能实施例，所述元件可能包括基于N型导电材料的一个或者多个第二元件，所述N型导电材料在以下材料中选择:Ca、Al。
[0045]根据二极管的一可能实施例，所述元件还可以包括:
[0046]—个或者多个元件,该一个或者多个元件基于由P型SAM层所覆盖的金属(例如，P型SAM层为PFBT或五氟苯硫酚层)；
[0047]和/ 或
[0048]一个或者多个第一元件，该一个或者多个第一元件基于由N型SAM层所覆盖的金属(例如，N型SAM层为4MTP或甲氧基苯硫酚层)。
[0049]根据有源区域的一可能实施例，此区域可由第一区带和第二区带形成，所述第一区带基于所述第一聚合物材料，所述第二区带邻近所述第一区带并且基于所述第二聚合物材料，所述元件中的至少一个基于金属区域，所述金属区域穿过所述第一区带和所述第二区带，所述金属区域在所述第一区带中由能够增加所述金属的功函数的层来覆盖，所述金属区域在所述第二区带中由能够减小所述金属的功函数的层来覆盖。
[0050]根据一可能实施例，部件的有源区域由第一聚合物半导体材料电子给体以及第二聚合物半导体材料电子受体的混合物形成。
[0051]所述部件的有源区域可能由聚合物半导体材料和有机半导体材料的混合物形成。
[0052]根据二极管的一特定实施例，有源区域优选地由PCBM与P3HT的混合物形成，而所述元件包括第一元件和第二元件，所述第一元件基于被基于P3HT的SAM层所覆盖的金，所述第二元件基于被4MTP层所覆盖的金。
[0053]根据特定实施例的一方面，可暴露于光辐射的该元件的总外部面积可能为暴露于该辐射的有源区域的外部面积的20%。
[0054]本发明还包括一微电子装置，所述微电子装置包括至少一个类似于上文给出的二极管，在所述二极管中的所述导电元件连接到外部负载上。此外部负载可能是至少一个电容器或至少一个形成蓄电池的装置，通过由二极管产生并且在所述导电或半导体元件中流动的电流来对外部负载进行再充电。【专利附图】

【附图说明】
[0055]参照附图，在阅读了示例性实施例的说明之后对本发明有更好的理解，所述示例性实施例的说明仅仅用于说明而非限制，所述附图为:
[0056]图1A、1B示出了根据现有技术的光电二极管装置；
[0057]图2A、2B示出了根据本发明的示例光电二极管，所述示例光电二极管具有基于聚合物的有源区域，并且在所述示例光电二极管中，各元件提高了此有源区域中的电荷载体的聚集和输运；
[0058]图3示出了根据本发明的光电二极管的变化实施例，其中各元件提高了有源区域中的电荷载体的迁移率并且呈“U”型；
[0059]图4示出了根据本发明的光电二极管的另一变化实施例，包括具有交替的提高电子迁移率的元件以及提高空穴迁移率的元件的有源区域；
[0060]图5示出了根据本发明的光电二极管的另一变化实施例，其中所述有源区域包括提高空穴的聚集和输运的元件，以及提高电子的聚集和输运的元件，这两种元件呈交错梳状；
[0061 ] 图6示出了图5中的梳状元件的变化排布；
[0062]图7示出了穿过根据本发明的光电二极管的有源区域的元件的特定实施例，该元件设计为提高此光电二极管中电荷载体的迁移率；
[0063]图8示出了根据本发明的层堆叠形式的有机光电二极管的实施例；
[0064]图9示出了使用了根据本发明的光电二极管的装置，所述光电二极管具有存在于有源区域中并且提高了此有源区域中的电荷输运的导电轨道，所述装置能够将电荷电流注入到连接到所述导电或半导体轨道上的外部装置中；
[0065]图10示出了根据本发明的另一示例光电二极管，所述示例光电二极管具有一有源区域，其中纵向元件提高空穴的聚集和输运并且纵向元件提高电子的聚集和输运。
[0066]不同附图的相同、相似或等价部分具有相同的参考编号以使得图与图之间的比较更加方便。
[0067]为了使图片更加清晰，图中所示的不同部件并不一定具有相同尺寸。
【具体实施方式】
[0068]参照图2A-2B以及图3对根据本发明的示例二极管进行说明。
[0069]此二极管可以是包括区域102 (被称为“有源区域”的)的光电二极管，区域102用于在电极104与106之间将光子转换成激子,第一电极104设计作为阳极,第二电极106设计作为阴极。
[0070]例如，阴极106可以基于铝、或金、或金钛合金、或铟、或基于钙和银的合金、或
2,9- 二甲基-4, 7- 二苯基-1, 10-邻二氮菲(2, 9-dimethyl-4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthroline)(—般被称为BCP)与银的复合物。
[0071]例如，阳极104可以基于锰、或铬、或氩、或铟、或钙银合金、或金钼合金、或ΙΤ0。
[0072]有源区域102由至少一种半导体材料103形成并且可能包括至少一种半导体聚合物。[0073]根据一可能实施例，有源区域102中的材料103可以由聚合物混合物来形成，所述聚合物混合物包括至少一种电子受体聚合物以及至少一种电子给体聚合物(图2A)。
[0074]根据另一可能实施例(图2B)，材料103可由第一区带102a与第二区带102b形成，所述第一区带102a由至少一种电子受体聚合物形成，所述第二区带102b邻近所述第一区带102a并且基于至少一种电子给体聚合物。
[0075]聚合物材料103可以是P型聚合物以及N型聚合物的混合物，所述P型聚合物例如为聚3-己基噻吩(3-hexylthiophene)或聚3_己基噻吩_2，5_ 二基(3-hexylthiophene-2，5-diyl)，一般均被称为“P3HT”。N型材料可以例如为一般被称为“PCBM” 的[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(methyl [6, 6]-phenyl_C61-butanoate),PCBM 上可接枝有聚合物。
[0076]电极104与106之间的有源区域102的材料103中存在导电或半导体元件111、113，以增强电荷载体的聚集与流通。
[0077]元件111、113特别设计有用来增强有源区域中电荷载体的输运的材料，并且被设计用于各自的对应电极104、106。
[0078]这些元件111、113位于有源区域102的材料103中并且呈细长的或者长方形的轨道或者条。这样，有源区域中被提供到其对应电极104、106的电荷载体的聚集得以增强。
[0079]基于用以提高空穴传导的第一材料112的第一元件111穿过有源区域102的一部分并且在电极104与106之间沿着自身的长度L1方向(定义为与图2A中给定的正交坐标系
[O; i;j;k ]的矢量/平行的方向)延伸。第一元件111使得空穴的聚集比单独基于材料
103并且根据现有技术来使用的有源区域更加快速并且效率更高。
[0080]基于用以提高电子传导的第二材料114的第二元件113穿过有源区域102的一部分并且在电极104与106之间沿着自身的长度L2方向(定义为与图2A中给定的正交坐标系
[O; 1-j-1 ]的矢量/平行的方向)延伸。第二元件113使得电子的聚集比单独基于材料
103并且根据现有技术来使用的有源区域更加快速并且效率更高。
[0081]第一元件111与第二元件113可以呈细长的区域形式，或者呈轨道或棒状的形式，对应的长度L1和L2介于10纳米与100微米之间。
[0082]在图2A中的示例中，第一元件111与第二元件113沿着与电极104和106呈非零角(特别地，90度)的方向延伸。
[0083]第一元件111包括靠近阳极104的末端Illa或区域，并且例如与阳极的间隔等于dl (定义为沿着与正交坐标系[O; I ;J ]的矢量J平行的方向)，dl例如介于几纳米与10微米之间。
[0084]用以提高空穴传导的第一元件111被安置成使得它到阴极106的距离比它到阳极104的距离更远。例如，第一元件111到阴极104的距离A1进一步介于例如I微米与100微米之间。
[0085]根据一可能的实施例，第一元件111到阴极104之间的距离可能等于A1并且可能是距离Cl1的至少十倍(例如，Cl1等于I微米并且A1等于10微米，或者Cl1等于2微米并且Λ i等于20微米)。
[0086]第二元件113包括靠近阴极106的末端或区域，并且例如与阴极106的间隔等于d2(定义为沿着与正交坐标系[O; i.]-1 ]的矢量f平行的方向)，d2例如介于几纳米与10
微米之间。用以提高电子传导的第二元件113被安置成使得到它到阳极104的距离比它到阴极106的距离更远。第二元件113到阳极104的距离A2例如介于I微米与100微米之间。
[0087]根据一可能实施例，第二元件113到阳极104的距离可能是Λ2，A2可能等于d2的至少10倍，其中，(12例如等于I微米并且A2等于10微米，或者d2等于2微米而A2等于20微米。
[0088]第一元件111与电极104和电极106均不接触。类似地，第二元件113与电极104、106的任一个均不接触。
[0089]为了使反射现象最小，可以将第一元件111与第二元件113选择为很薄以便于穿透到有源区域中的光辐射通过，选择为小于或者等于100纳米并且优选地小于或者等于20
纳米。在此示例中，当需要辐射穿透与平面[O; ?;/]平行的有源区域102的表面时，并且/或者当需要辐射穿透与平面[O; ];k ]平行的有源区域102的表面时，该厚度与尺寸L1不同并且是沿着与矢量7正交的方向上测量的。
[0090]为了使反射现象最小，还可以将第一元件111和第二元件113设计成，使得暴露于光辐射的面积不超过暴露于该光辐射的有源区域的面积十分之一。
[0091]对提高空穴传导的材料112进行选择，以使得材料112的电导率σ i高于有源区域中材料103的空穴的电导率σ ’。材料112的电导率σ I优选地可以为
[0092]根据一可能实施例，提闻空穴传导的材料112可以是诸如6，13_双(二异丙基娃烷基乙炔基)(TIPS)并五苯之类的P型半导体材料，如此选择以使得材料112中空穴的迁移率μ i为有源区域102的剩余部分的材料103中空穴的迁移率的至少两倍。
[0093]例如，提高空穴传导的材料112可以基于金属材料或者P型半导体，所述金属材料例如为Au、N1、Pt或ΙΤ0，或掺杂锡的氧化铟，P型半导体例如为P型掺杂硅。
[0094]材料112还可以是诸如N型和P型掺杂硅之类的双极型材料。
[0095]材料112还可以是覆盖有自组装单层(SAM, self assembled monolayer)的金属(所述金属例如为金)，所述SAM设计为增加用于空穴的所述金属的功函数，并且材料112可以基于诸如五氟苯硫酹(pentafIuorobenzenethiol)或PFBT之类的聚合物。
[0096]材料112还可以是诸如聚(3，4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)之类的电子给体聚合物。
[0097]对提高电子传导的材料114进行选择以使得材料114的电导率σ 2超过有源区域102的材料103的电子电导率σ。提高电子传导的材料114的电导率σ 2优选地可以为
σ 2 ≥2* σ。
[0098]根据一可能实施例，提高电子传导的材料114可以是诸如花二酰亚胺(iimideperylidene)之类的N型半导体材料，或者N型和P型掺杂硅之类的双极型，如此选择以使得材料114中电子的迁移率μ 2为有源区域的剩余部分的材料103中电子的迁移率的至少两倍。
[0099]提高电子传导的材料114可以基于诸如铝、铜、铟锡氧化物之类的金属材料，或者基于诸如N型掺杂硅之类的N型半导体。[0100]材料114还可以基于覆盖有自组装单层(SAM)的金属(所述金属例如为金)，所述SAM设计为减小金属的功函数，并且材料114可以例如基于4MTP或4-甲基苯硫酚。
[0101]根据另一可能实施例，材料114还可以基于双极型材料，所述双极型材料例如为N型或P型掺杂硅，或者材料114可以基于诸如聚苯乙烯磺酸盐(PSS)之类的电子受体聚合物。
[0102]根据图2B中所示的一种变型，基于聚合物的有源区域202可由第一区带202a以及临近的第二区带202b形成，所述第一区带202a基于电子给体聚合物，所述第二区带202b基于电子受体聚合物。
[0103]当光子被有源层202吸收时，激子或者电子-空穴对产生并随后分离。第一元件111提高去往阳极104的空穴的传导，而第二元件113提高去往阴极106的电子的传导。
[0104]图3包括根据本发明的有机光电二极管的另一不例。
[0105]在此示例中，第一元件211具有两个分叉或者“U”型的梳状形式，并且基于提高空穴传导的材料112，该第一元件211位于电极104与106之间的有源区域102中，而基于提高电子传导的材料114的U型第二元件213也穿过电极104与106之间的有源区域102的一部分。
[0106]第一元件211包括以轨道形式存在的区域211a以及其它轨道221b、211c，所述区域211a接近于阳极104并且沿着阳极104延伸，轨道221b、211c沿着阴极104延伸。第二元件213包括以轨道形式存在的区域213a以及其他轨道213b、213c，所述区域213a接近于阳极104并且沿着阴极106延伸，轨道213b,213c朝着阳极106延伸。
[0107]第一元件211相对第二元件213的排布可以是这样的:第二元件的轨道211b位于在电极104、106之间延伸的第二元件213的轨道213b、213c之间，第二元件213的轨道213a放置于在电极104、106之间延伸的第一元件211的轨道211b、211c之间。
[0108]因此，有源区域102包括交替的提高空穴传导的轨道以及提高电子传导的轨道。
[0109]这样的排布在保持较小尺寸的同时提高了电荷载体的输运。
[0110]有源层102的体积中元件211和213的数量可以增加以增强电荷的聚集。与图3中的装置相比，图4中所示的光电二极管上的聚合物材料的有源层102具有更多的元件211、213，尤其是具有两个提高电子传导的U型元件211和其它两个提高空穴传导的U型元件。
[0111]在图5中的示例中，光电二极管包括第一元件311和第二元件313，所述第一元件311用以提高有源区域102的材料中的空穴传导并且由第一梳状物中的导电轨道形成，所述第二元件313用以提高电子传导并且由第二梳状物中的导电轨道形成。
[0112]第一元件311包括细长的轨道311a，所述轨道311a靠近并且平行于阳极104，并且连接到其他轨道311b、311c、311d、311e上，所述轨道311b、311c、311d、311e沿着与电极104,106正交并朝着阴极106的方向延伸。
[0113]第二元件313包括细长的轨道313a，所述轨道313a靠近并且平行于阴极106，并且连接到其他轨道313b、313c、313d、313e上，所述轨道313b、313c、313d、313e沿着与电极104,106正交并朝着阳极106的方向延伸。
[0114]第一梳状物和第二梳状物相互交错，以使得第二元件313的轨道313b、313c、313d作为齿插入到第一元件311的轨道之间。[0115]图6示出了一变化排布，所述变化排布中梳状形式的元件311和313的方向与图5所示的排布中的梳状形式的元件311和313的方向不同。
[0116]形成第一梳状物的第一元件311包括形成了梳齿的轨道，该梳齿靠近并且平行于阳极104延伸；同时形成第二梳状物的第二元件313包括形成了梳齿的轨道，该梳齿靠近并且平行于阴极106延伸。
[0117]图7示出了根据本发明的微电子装置的另一示例，该微电子装置包括与图3中的装置类型相同的有源区域202，所述有源区域202位于两个电极(未示出)之间并且由第一区带202a与邻近的第二区带202b形成，所述第一区带202a基于电子给体聚合物，所述第二区带202b基于电子受体聚合物。
[0118]在有源区域202中提供元件411以提高电荷载体的聚集。这些元件411穿过第一区带202a和第二区带202b，并且这些元件411由金属区域412a形成，该金属区域412a在所述第一区带202a中由层412b所覆盖，该层412b能够增加用于空穴的所述金属的功函数，所述金属区域412a在所述第二区带202b中由另一层412c所覆盖，该另一层412c能够减小所述金属的功函数。
[0119]层412b、412c可以是SAM类型的层，所述层412b例如可以基于全氟苯硫酚(perfIuorobenzenethiol),同时所述层412c例如可以基于在金之上形成的4-甲基苯硫酚。
[0120]图8示出了根据本发明的光电二极管的层堆叠的一示例实施例。
[0121]第一层501 (该第一层501例如是基于ITO的)形成在衬底500上，所述衬底500可以很坚硬并且例如由玻璃制成，或者所述衬底500很柔韧并且例如是基于聚合物的，并且将形成透明的阳极502。另一层503设计为增强阳极的注入，该另一层503例如是基于PED0T-PSS的并且在第一层501上形成例如50纳米的厚度。
[0122]之后形成有源层502，该有源层502可以例如是基于溶剂中的PZZ与PCBM的混合物。有源层502可以例如通过喷墨或者旋涂而形成为多层沉积，或者有源层502可以仅仅通过刮刀涂布(doctor blading)来沉积。
[0123]可以在层503上进行有源材料的第一沉积。形成了一个或者多个用以提高有源材料中空穴传导的导电或半导体元件511。随后进行有源材料的第二沉积，并且随后制作一个或者多个导电或半导体元件513以使得之前沉积的有源材料层上电子传导更加容易。
[0124]另一步骤是进行有源材料的另一沉积以覆盖元件513。
[0125]之后形成层506以形成阴极。例如，层506可以基于铝并且为200纳米的厚度。
[0126]根据本发明的装置可以用于对诸如电容器或者蓄电池之类的外部装置进行再充电。
[0127]例如，参照图5，之前描述的结构用在图9的示例上并用于对蓄电池进行再充电。
[0128]提高空穴传导并且由第一梳状物中的导电轨道所形成的第一元件311连接到装置400 (该装置形成负载)的第一电极上，同时提高电子传导并且由第二梳状物中的导电轨道所形成的第二元件313连接到装置400的第二电极上。在此配置中，光电二极管的电极104和106是不固定的并且并未连接到另一装置上。
[0129]光电二极管放置在提供的照明之下，从而产生流动至装置400的电荷。例如，装置400可以为至少一个电容器或者至少一个蓄电池的形式，所述至少一个电容器或者至少一个蓄电池由在有源区域中产生并且在元件311、313中流动的电流进行再充电。
[0130]图10示出了根据本发明的另一示例光电二极管。此光电二极管形成在衬底600上，所述衬底600被阴极604所覆盖，在阴极604上存在基于无机半导体材料的有源区域602 (例如，该有源区域602基于氧化镍和氧化铟)，该有源区域602被阳极606所覆盖。
[0131]提高空穴传导的元件611和提高电子传导的613位于有源区域602中，并沿着与电极呈非零角的纵向方向延伸，所述电极沿着横向方向延伸。
【权利要求】
1.一种二极管，所述二极管包括位于第一电极(104)与第二电极(106)之间的有源区域(102、202)，所述有源区域由至少一种半导体材料形成，所述二极管特征在于，所述有源区域还包括一个或者多个由细长的导电区域形成的导电或者半导体元件，所述细长的导电区域在所述有源区域的材料中且在所述电极之间沿着与所述电极成非零角的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的二极管，所述有源区域由至少一种半导体聚合物材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的二极管，其中，在所述元件中可能存在一个或者多个第一元件(111、211、311)和/或一个或者多个第二元件(113、213、313)，所述一个或者多个第一元件(111、211、311)基于提高空穴传导的材料，所述一个或者多个第二元件(113、213、313)基于提闻电子传导的材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二极管，所述元件所基于的材料的电导率比所述有源区域中的所述半导体材料的电导率更强。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二极管，其中，所述元件基于以下材料:该材料中电荷载体的迁移率为所述有源区域中的所述至少一种半导体材料中电荷载体的迁移率的至少两倍。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二极管，其中，所述元件(111、113、211、213、311、313)中的至少一个基于导电聚合物材料。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的二极管，其中，所述元件(111、113、211、213、311、313)中的至少一个基于双极型材料。
8.根据权利要求1至4中 任一项所述的二极管，其中，所述元件包括: 基于P型导电材料的一个或者多个兀件，所述P型导电材料在以下材料中选择:Au、ITO、Cu、N1、Ag、Pd、PDOT: PSS ； 基于N型导电材料的一个或者多个第二兀件,所述N型导电材料在以下材料中选择:Ca、Al ο
9.根据权利要求1至4中任一项所述的二极管，其中，所述元件中的至少一个基于金属，所述金属覆盖有能够改变所述金属的功函数的层。
10.根据权利要求9所述的二极管，其中，所述导电或半导体元件还可能包括: 基于由P型SAM层所覆盖的金属的一个或者多个第一元件，所述P型SAM层基于PFBT或五氟苯硫酚； 和/或 基于由N型SAM层所覆盖的金属的一个或者多个第一元件，所述N型SAM层基于4MTP或甲氧基苯硫酚。
11.根据权利要求9或10所述的二极管，其中，所述有源区域由第一区带(202a)和第二区带(202b)形成，所述第一区带(202a)基于所述第一聚合物材料，所述第二区带(202b)邻近所述第一区带并且基于所述第二聚合物材料，所述元件中的至少一个基于金属区域，所述金属区域穿过所述第一区带和所述第二区带，所述金属区域在所述第一区带中由能够增加所述金属的功函数的层来覆盖，所述金属区域在所述第二区带中由能够减小所述金属的功函数的层来覆盖。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的二极管，其中，所述有源区域(102)由第一聚合物材料与第二聚合物材料的混合物形成。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的二极管，其中，所述有源区域(102)由PCBM和P3HT的混合物形成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的二极管，其中，元件(111、211、311、113、213、313)由一系列轨道(211b、211c、213b、213c、311b、311c、311d、311e、313b、313c、313d、313e)形成，所述元件在所述有源区域(102)中的排布形成交替的提高空穴传导的轨道与提高电子传导的轨道。
15.根据权利要求14所述的二极管，其中，提高电子传导的轨道(313b、313c、313d、313e)以及提高空穴传导的轨道(311b、311c、311d、311e)以交错梳状物的形式排布。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的二极管，其中，所述第一电极作为阳极并且所述第二电极作为阴极，提高空穴传导的元件(111)布置为更加靠近阴极而不是阳极，提高电子传导的元件(113)布置为更加靠近阳极而不是阴极。
17.根据权利要求16所述的二极管，提高空穴传导的元件(111)布置在离所述阴极距离Cl1、离所述阳极距离Λ i处，其中，Cl1/ Λ i≤10，并且/或者提高电子传导的元件(113)布置在离所述阳极距离不超过d2、离所述阴极距离至少为A2处，其中，d2M2≤ 10。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的二极管，其中，所述导电或半导体元件(111、113)的能够暴露于光辐射的总表面积，不超过暴露于该辐射的所述有源区域的表面面积的十分之一。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的二极管，其中，所述导电或半导体元件(111、113)的厚度小于100纳米。
20.一种微电子装置，包括至少一个根据权利要求1至19中任一项所述的二极管，所述导电元件(111、113 )连接到蓄电池或者电容器形式的负载上。
【文档编号】H01L51/42GK103650192SQ201280030297
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2011年6月22日
【发明者】穆罕默德·本瓦迪赫 申请人:原子能和替代能源委员会, Isorg公司