掺杂有机分子的金属氧化物电荷传输材料的制作方法

掺杂有机分子的金属氧化物电荷传输材料的制作方法
【专利摘要】用有机分子掺杂金属氧化物电荷传输材料降低电阻同时维持透明度，并且因此在各种有机光电器件中用作电荷传输材料是最佳的，例如有机光伏器件和有机发光器件。
【专利说明】掺杂有机分子的金属氧化物电荷传输材料

【技术领域】
[0001]本发明公开涉及有机半导体领域，其更具体地涉及用于有机电子器件的有机膜。

【背景技术】
[0002]光电器件依靠材料的光学和电子性质来以电子方式产生或检测电磁福射，或者由周围电磁辐射产生电能。利用有机半导体材料的光电器件正变得越来越合意，因为它们相比于无机半导体材料具有成本优势潜力以及有机材料的某些有益的固有性质，例如它们的柔性。
[0003]光敏光电器件将电磁福射转变成电信号或电力。太阳能电池，也被称作光伏(“PV”)器件，是专门用于产生电能的一类光敏光电器件。有机光敏器件包含至少一个光活性区域，其中吸收光从而形成激子，该激子可随后离解成电子和空穴。为了产生电流，光活性区域将典型地包括施主-受主异质结，并且是吸收电磁辐射以产生可以离解的激子的光敏器件的一部分。施主-受主异质结可以是平面异质结、本体异质结或杂化的混合平面异质结。杂化的混合平面异质结包括:包含有机受主材料和有机施主材料的混合物的第一有机层；以及包含第一有机层的有机受主材料或有机施主材料的非混合层的第二有机层。于2005年10月13日公开的Xue等人的美国专利申请公开第2005/0224113号中描述了这种杂化的混合平面异质结,通过引用将其内容整体并入本文。
[0004]有机光敏光电器件也可以包括透明电荷传输层、电极、或电荷复合区。电荷传输层可以是有机的或无机的，并且可以是或不是光电导活性的。电荷传输层与电极类似，但不具有至器件外部的电连接并且仅将载流子从光电器件的一个子部分(subsect1n)传递到邻近的子部分。电荷复合区与电荷传输层类似，但在光电器件的相邻子部分之间允许电子与空穴的复合。例如，下述文献中描述了电荷复合区:Forrest等人的美国专利第6，657，378号；2006年2月16日公开的Rand等人的题为“Organic Photosensitive Devices”的公开美国专利申请2006-0032529A1 ;和2006年2月9日公开的Forrest等人的题为“StackedOrganic Photosensitive Devices”的公开美国专利申请2006-0027802A1 ;通过引用将每一篇的关于复合区材料和结构的公开内容并入本文。电荷复合区可包括或可以不包括其中嵌入复合中心的透明基质层。电荷传输层、电极、或电荷复合区可充当光电器件的子部分的阴极和/或阳极。电极或电荷传输层可充当肖特基接触部。
[0005]关于有机光敏器件的现有技术的另外背景说明和描述，包括它们的一般构造、特性、材料和特征，通过引用将Forrest等人的美国专利6，972，431,6, 657，378和6，580，027以及Bulovic等人的美国专利6，352，777整体并入本文。
[0006]在有机材料的背景中，术语“施主”和“受主”是指两种接触但不同的有机材料的最高占据分子轨道(“Η0Μ0”)和最低未占分子轨道(“LUM0”)能级的相对位置。如果一种材料(其与另一种材料接触)的Η0Μ0和LUMO能级较低，那么该材料是受主。如果如果一种材料(其与另一种材料接触)的Η0Μ0和LUMO能级较高，那么该材料是施主。在没有外加偏压的情况下，这在能量上有利于施主-受主结处的电子移动至受主材料中。
[0007]如本文所使用的，如果第一能级更接近真空能级，那么第一 HOMO或LUMO能级“高于”第二 HOMO或LUMO能级，以及如果第一能级更远离真空能级，那么第一 HOMO或LUMO能级“低于”第二 HOMO或LUMO能级。较高的HOMO能级对应于相对于真空能级具有较小绝对能量的电离势。类似地，较高的LUMO能级对应于相对真空能级具有较小绝对能量的电子亲和性。在常规能级图上，真空能级处于顶部，材料的LUMO能级高于同一材料的HOMO能级。
[0008]有机半导体的重要性质是载流子迁移率。迁移率度量载流子可以响应电场而移动通过导电材料的容易程度。在有机光敏器件的背景下，由于高的电子迁移率而优先通过电子导电的材料可被称作电子传输材料。因高的空穴迁移率而优先通过空穴导电的材料可被称作空穴传输材料。因在器件中的迁移率和/或位置而优先通过电子导电的层可被称作电子传输层。因在器件中的迁移率和/或位置而优先通过空穴导电的层可被称作空穴传输层。优选地但不一定，受主材料是电子传输材料而施主材料是空穴传输材料。
[0009]如本文所使用的，术语“有机”包括可用于制作有机光电器件的聚合物材料以及小分子有机材料。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料，并且“小分子”实际上可能相当大。在一些情形中，小分子可以包括重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基不会将分子从“小分子”类别中排除。小分子也可被纳入聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧基或作为主链的一部分。小分子还可以充当树枝状分子(dendrimer)的核心结构部分,该树枝状分子由一系列构建在该核心结构部分上的化学外壳组成。树枝状分子的核心结构部分可以是荧光或磷光性小分子发光体。树枝状分子可以是“小分子”。通常，小分子具有分子量从分子到分子相同的限定化学式，而聚合物具有分子量从分子到分子可能变化的限定化学式。如本文所使用的，“有机”包括烃基配体和杂原子取代的烃基配体的金属络合物。
[0010]以电子方式产生电磁福射的有机光电器件的一个例子包括有机发光器件(OLED)。OLED利用当跨器件施加电压时发光的有机膜。对于诸如平板显示、照明和背光应用中的使用，OLED正在变为日益令人感兴趣的技术。美国专利US5，844，363、US6, 303，238和US5, 707, 745中描述了几种OLED材料和构造，通过引用将其公开内容整体并入本文。
[0011]OLED器件通常被构造为通过至少一个电极发射光，并且在有机光电器件中一个或多个透明电极可以是有用的。例如，透明电极材料，如氧化铟锡(ITO)，可用作底部电极。还可以使用透明顶部电极，例如美国专利US5，703, 436和US5，707, 745中所公开的，通过引用将它们整体并入本文。对于意图仅通过底部电极发射光的器件，顶部电极不必是透明的，并且可包括具有高导电性的厚且反射的金属层。类似地，对于意图仅通过顶部电极发射光的器件，底部电极可以是不透明的和/或反射的。这是因为，当电极不必是透明时，使用较厚的层可提供较好的导电性，并且使用反射性电极，可以通过将光反射回透明电极而增加通过另一电极发射的光量。还可以制造全透明的器件，其中两个电极都是透明的。
[0012]在许多彩色显示应用中，堆叠排列三种0LED，每种发射三基色(蓝、绿和红)中的一种光，由此形成可发射任何颜色的彩色像素。这种堆叠OLED(“SOLED”)结构的例子可见于PCT国际申请TO96/19792和美国专利US6，917，280中的描述，通过引用将它们的公开内容整体并入本文。
[0013]在这种堆叠结构中，提供一对电极层，一个在SOLED堆叠体的底部，而另一个在SOLED堆叠体的顶部。在SOLED的一种变体中，可在堆叠体中的每个OLED单元之间提供外部连接的中间电极层。在SOLED的其它变体中，在堆叠体中的每个OLED单元之间提供电荷产生层(“CGL”)，该电荷产生层注入载流子但没有直接外部电连接。
[0014]如本文所使用的，“顶部”是指最远离光电器件的基底，而“底部”是指最接近基底。例如，对于具有两个电极的器件，底部电极是最接近基底的电极，并且通常是制造的第一个电极。底部电极具有两个表面，底表面最接近基底，而顶表面更远离基底。当第一层被描述为“设置在”第二层“上方”时，所述第一层被设置为更远离基底，但不一定与第二层物理接触。在第一和第二层之间可以有一个或多个其它层，除非指定第一层与第二层“物理接触”。例如，阴极可被描述为“设置在”阳极“上方”，即使它们之间有各种层。
[0015]发明概述
[0016]本发明提供了一种用于光电器件的电荷传输材料，该电荷传输材料包含掺杂有机化合物的金属氧化物。根据本发明的一种实施方案，用于掺杂的有机材料的一些例子是2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖啶橙碱(AOB)、和氯硼亚酞菁(SubPc)。
[0017]根据另一种实施方案，公开了一种包含这种电荷传输材料的光电器件。这样的器件可以是光敏器件，该光敏器件包含第一电极、第二电极、设置在第一电极和第二电极之间并与第一和第二电极电连接的光活性区域、和设置在光活性区域与第一电极和第二电极中的至少一个电极之间的电荷传输层，其中该电荷传输层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
[0018]具有降低的电阻率的掺杂有机化合物的金属氧化物材料可以用作有机光伏器件(“0PV”)中的空穴传输层(“HTL”)、电子传输层(“ETL”)、或它们两者。金属氧化物材料也可以用作级联OPV中的复合区，或用作OLED中的电荷传输层或SOLED中的CGL。
[0019]根据一种实施方案，OLED包含阳极、阴极以及设置在阳极和阴极之间的至少一个发射层和至少一个电荷传输层。在该实施方案中，所述至少一个电荷传输层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
[0020]在另一种实施方案中，SOLED包含阳极、阴极、设置在阳极和阴极之间的多个发射区、以及设置在邻接发射区之间的CGL。在该实施方案中，所述CGL包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
[0021]本发明还提供了一种制备所公开的用于光电器件的包含金属氧化物和有机掺杂剂材料的电荷传输材料的方法。制备这种掺杂的金属氧化物组合物的例子包括真空热蒸发、溶液沉积、旋涂、喷涂、刮刀涂布和其它溶液加工技术。
[0022]附图简述
[0023]图1是根据一种实施方案的有机光伏器件的横截面视图。
[0024]图2是根据另一种实施方案的有机光伏器件的横截面视图。
[0025]图3是两层有机发光器件的横截面视图。
[0026]图4是三层有机发光器件的横截面视图。
[0027]图5是堆叠的有机发光器件的横截面视图。
[0028]图6示出了从IT0/Mo03:A0B/Au夹层型器件测得的掺杂AOB的MoO3膜的电阻率。
[0029]图7a和7b示出了沉积在石英上的不同掺杂的MoO3膜的吸收系数。
[0030]图8a和8b示出了包含掺杂Ag、F4TCNQ、和AOB的MoO3层的OPV的黑暗(8a)和一太阳光照射(8b)的J-V特征曲线。
[0031]图9a和9b示出了 OPV器件的随AOB掺杂浓度变化的一太阳光照射的J-V特征(9a)和性能参数(9b)。
[0032]图1Oa和1b示出了 OPV器件的随AOB掺杂浓度变化的黑暗J-V特征(1a)和串联电阻(1b)。
[0033]图1la和Ilb示出了 OPV器件的一个太阳光照射的J-V特征(Ila)和性能参数(11b)，比较了不同缓冲层。
[0034]除非另有说明，所有的附图都是示意性的，并且不是按比例尺绘制并且不意图一定表达实际的尺寸。
[0035]详细描述
[0036]公开了用有机分子掺杂以增加金属氧化物薄膜传导性的新型金属氧化物电荷传输材料。所得到的电荷传输材料展示出适合于光电器件的提高的传导性、透光性、光吸收、和耐化学性。它们可用于OPV器件或OLED器件中的HTL、ETL或其两者。所公开组合物的其它应用包括作为级联OPV中的复合区或作为SOLED中的电荷产生层的用途。
[0037]如本文所使用的，“金属氧化物”可以是具有有利的能级排列、导电性、透光性和化学稳定性的任何过渡金属氧化物。所述金属氧化物适合作为有机和分子电子器件中的电荷传输层。它们可具有提供与宽广范围的材料的良好能级排列从而改善载流子注入和提取的能力。它们的透光性可允许它们用作光学间隔物。它们与宽广范围的沉积方法相容，例如真空蒸发、溶液沉积、旋涂(spin casting)、喷涂、刮刀涂布、和其它溶液加工技术。它们还具有允许随后的基于溶剂沉积后续层的化学耐受性。所述金属氧化物材料的例子包括Mo03、CrO3> V2O5> WO3> Ni。、Cr3O4, Cr2O3> CuO, RuO2, T12, Ta2O5' SnO2, Cu20、和其它过渡金属氧化物。优选具有高导电性、透光性和化学稳定性的过渡金属氧化物。
[0038]本文描述的有机掺杂剂可以是有机半导体材料，其与上述的金属氧化物主体具有合适的能级排列。该有机掺杂剂可以按小分子、低聚物或聚合物的形式存在。优选小分子。此类小分子有机掺杂剂的例子包括2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖唳橙碱(AOB)和氯硼亚酞菁(SubPc)。
[0039]可基于以下原则选择有机掺杂剂以提供η型掺杂或P型掺杂。当掺杂剂的HOMO类似于或小于(即更接近真空能级)金属氧化物主体的LUMO时，发生η型掺杂。相反地，当掺杂剂的LUMO类似于或大于(即更远离真空能级)主体的HOMO时，发生P型掺杂。如本文所使用的，“类似于”是指在?5kT或0.2eV之内。
[0040]例如，由于MoO3的LUMO很高(?6eV)，因此宽广范围的有机材料可用于η型掺杂。用于MoO3的η型掺杂的合适有机掺杂剂的例子包括:吖啶橙碱(AOB)(?3eV)、并五苯(5.0eV)、并四苯(5.2eV)、酞氰铜(CuPc) (5.2eV)、N，N’ - 二(萘-1-基)-N，N’ - 二(苯基)_ 联苯胺(NPD) (5.3eV)、二茚并茈(DIP) (5.5eV)、氯硼亚酞菁(SubPc) (5.6eV)、和三(8-羟基喹啉)铝(Alq3) (5.8eV)。
[0041]这种η型掺杂也适用于具有类似能级的其它金属氧化物，例如Cr03、V2O5和W03。具有低HOMO(?3eV)的吖啶橙碱(AOB)可充当宽广范围的金属氧化物的η型掺杂剂，包括MoO3> CrO3> V205、WO3> N1, Cr3O4, Cr2O3> CuO、RuO2' Ti02、Ta2O5' SnO2、和 Cu2O0 对于具有较小HOMO能级的金属氧化物，如-5.2eV的CuO，有机分子诸如F4TCNQ (其LUMO能级为-5.2eV)适合作为P型掺杂剂。
[0042]Grenier 等人，“Universal energy-level alignment of molecules on metaloxide”，NATURE MATERIALS,第11卷(2012年I月)中提供了多种过渡金属氧化物的H0M0/LUM0 能级，例如 MoO3> CrO3> V205、WO3> N1, Co3O4' MoO2' Cr2O3> CuO、T12, Ta2O5' Cu2O和CoO,通过引用将其公开内容整体并入本文。Kahn等人，“Electronic Structure andElectrical Properties of Interfaces between Metals and π-Conjugated MolecularFilms”，JOUR.0F POLY.SC1.:PART B:POLYMER PHYSICS,第 41 卷，第 2529-2548 页(2003)中提供了有机材料 F4-TCNQ、NTCDA, TCNQ, PTCDA, BCP、CBP、F16-CuPC, PTCB1、Alq3、a -NPD,CuPC, ZnPC、并五苯和α -6Τ的H0M0/LUM0能级，通过引用将其公开内容整体并入本文。
[0043]可通过气体、溶液或固体加工技术将有机掺杂剂引入金属氧化物主体。制造这种掺杂的金属氧化物组合物的例子包括真空热蒸发、溶液沉积、旋涂、喷涂、刮刀涂布、和其它溶液加工技术。对于用有机分子掺杂从溶液沉积的金属氧化物膜，选择两种材料都可溶或分散于其中的溶剂。有机掺杂剂占整体组合物的约I至20体积％，更优选5至10体积％。
[0044]本发明人使用掺杂2，3，5，6-四氟_7，7，8，8_四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)或吖啶橙碱(AOB)的MoO3的具体实例证实了掺杂的金属氧化物电荷传输材料的益处。使用这两种掺杂剂，所得到的材料具有显著降低的电阻率而仍然维持电荷传输材料的透明性。由于它们的高电阻，未掺杂的金属氧化物通常被限制用于非常薄的膜(<20nm)应用。但是，根据本发明的有机分子掺杂的金属氧化物适合作为需要150nm或甚至更高厚度的电荷传输层的应用中的电荷传输材料。
[0045]根据一种实施方案，公开了一种有机光敏器件。该器件包含第一电极、第二电极、设置在第一电极和第二电极之间的光活性区域、以及设置在光活性区域与第一和第二电极中的至少一个电极之间的电荷传输层，其中电荷传输层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物主体材料。
[0046]图1示出了根据本发明一种实施方案的OPV器件10的例子。器件10包含阳极11(例如ΙΤ0)、阴极15、和设置在两个电极之间的光活性区域13。OPV器件10可进一步包括设置在光活性区域13与两个电极11、15中至少一个电极之间的电荷传输层12、14，其中电荷传输层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。设置在光活性区域13和阳极11之间的电荷传输层12是HTL，而设置在光活性区域13和阴极15之间的电荷传输层14是ETL0光活性区域13通常包括形成施主-受主异质结的至少一种有机电子施主材料和至少一种有机电子受主材料。如本文所描述的，各种类型的施主-受主异质结是可能的。
[0047]图2示出了根据另一种实施方案的OPV器件20的另一个例子。OPV器件20是级联器件并且可包含阳极21、阴极26和在两个电极之间串联提供的多个光活性子单元22、
24。每个子单元22、24可包含至少一种有机电子施主材料和至少一种有机电子受主材料，这些材料在子单元中形成施主-受主异质结。在独立子单元之间提供电子-空穴复合区23的薄层从而分隔所述子单元。根据本发明，电子-空穴复合区23包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。电子-空穴复合区23用于防止在阳极侧的子单元的受主材料与阴极侧的子单元的施主材料之间形成反向异质结。复合区允许来自阳极侧的子单元的电子与来自阴极侧的子单元的空穴接近。
[0048]本发明的电荷传输材料的另一种应用在有机发光器件(OLED)中。在一种实施方案中，掺杂有机分子的金属氧化物材料可用作OLED中的一类或两类电荷传输层。换句话说，该新型电荷传输材料可用作OLED中的空穴传输层和/或电子传输层。
[0049]图3示出了一种两层OLED 30的例子，该OLED 30包含设置在两个电极即阳极31和阴极34之间的发射层32和电子传输层33。根据一种实施方案，电子传输层33可包含掺杂有机分子的金属氧化物。图4示出了一种三层OLED 40的例子，该OLED 40包含设置在阳极41和阴极44之间的发射层43、空穴传输层42和电子传输层44。根据另一种实施方案，电荷传输层44和42之一或两者可包含掺杂有机分子的金属氧化物。制备具有这些构造的OELD的各种方法对于本领域的技术人员是已知的。
[0050]本发明的电荷传输材料的另一种应用在堆叠发光器件(SOLED)中，其中使多个活性层单片组合。在SOLED中，两个以上的独立发射区以竖直排列方式堆叠，通过中间层分隔接连的发射区。中间层也被称作电荷产生层(CGL)，因为它们在器件中的载流子产生或注入作功能。CGL是注入载流子但不具有直接外部电连接的层。当跨SOLED施加电压时，CGL向CGL的阴极侧的发射区中注入空穴，并且向CGL的阳极侧的发射区中注入电子。
[0051]图5示出了具有两个发射区的SOLED 300的例子。SOLED 300包含阳极310、两个有机发射区320和330、CGL 350、以及阴极340。有机发射区320和330可包含多个层，如空穴注入层、电子注入层、和发射层。正如本领域的技术人员将理解的，发射区可包括其他层，如电子阻挡层、空穴阻挡层等。CGL 350设置在两个发射区320和330之间。在优选的实施方案中，CGL 350包含本文所述的掺杂有机分子的金属氧化物材料。当跨器件施加电压时，CGL 350可向发射区330中注入空穴并且向发射区320中注入电子。由于CGL 350的载流子注入性质，器件300可具有改善的效率。
[0052]在此类SOLED的一种实施方案中，由掺杂的有机物/MoO3组成的CGL已被Kanno等人使用(Adv.Mater.18,339-342(2006))。当向器件施加电压时，CGL在有机物侧产生电子并且在MoO3侧上产生空穴，该电子和空穴然后有助于发光。由于该过程依赖于自由电荷的可利用性(Qi等人，J.Appl.Phys.107，014514 (2010))，因此用有机分子掺杂MoO3层，由此增加自由电荷密度，将有可能导致改善的性能。
[0053]在另一种实施方案中，上述的OLED和SOLED是磷光有机发光器件(“PH0LED”)，该器件利用从三重态发光(磷光)的发光材料。但本发明的改善的电荷传输材料可应用于PHOLED以及荧光0LED。用于PHOLED和荧光OLED的有机发光材料在本领域中是已知的。
实施例
[0054]现在描述本发明的具体代表性实施方案。应当理解，具体的方法、材料、条件、工艺参数、设备等仅仅是示例并且不一定限制本发明的范围。
[0055]实验方法:
[0056]根据下面的实验程序，本发明人制备并测试了 OPV器件的实施例。由涂覆氧化铟锡的玻璃(“ITO”) (150nm, <15 Ω , Prazis1ns Glas & Optik GmbH)、石英(qtz)或娃组成的基底依次在Tergitol、去离子水、丙酮、三氯乙烯、丙酮和异丙醇中进行清洗。通过以〈I X 10_7托的热梯度升华将C6tl (MER，99.9%升华)和AOB (Aldrich，75 % )纯化一次，并且将SubPc (Aldrich，85% )纯化三次。其它材料按原样使用。使ITO基底经受600秒的紫外线-臭氧处理并转移到具有〈0.1ppm O2和H2O的氮气手套箱中。将基底装入基准压力〈1.0X 10_6托的高真空室中。金属氧化物主体和有机掺杂剂材料以0.lOnm/s蒸发。在氮气环境中通过旋涂从溶液沉积方酸(squaraine)膜。所有的速率通过石英晶体检测仪测量并通过椭圆偏振光谱仪校准。
[0057]在具有〈1.0ppm O2和〈0.1ppm H2O的氮气手套箱中，并在具有AML 5G滤光片(Oriel)的150W氙灯照射下通过Agilent半导体参数分析仪测量样品OPV器件的器件性能。通过使用中性密度滤光片改变灯强度并使用NREL-校准的Si光电二极管测量灯强度。通过使用由灯强度以及器件和检测仪响应率确定的光谱校正因子来确定入射光强度。
[0058]实验结果
[0059]制造了具有玻璃/IT0/Mo03/Au结构的单层“夹层型”器件。测量了这些器件的电流-电压(1-V)特性并计算电阻率(P =RA/t)，其中R是电阻，A是器件面积，以及t是层厚度，通过使用Mott-Gurney关系式:

【权利要求】
1.用于光电器件的金属氧化物电荷传输材料，该材料包含: 金属氧化物材料；和 有机掺杂剂材料。
2.权利要求1的金属氧化物电荷传输材料，其中所述有机掺杂剂材料选自2，3,5, 6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖啶橙碱(AOB)和氯硼亚酞菁(SubPc)。
3.权利要求1的金属氧化物电荷传输材料，其中所述金属氧化物材料选自MoO3、CrO3、V2O5、WO3、Ni O、Cr3O4、Cr2O3、CuO、RuO2、T12 > Ta2O5、SnO2 和 Cu2O。
4.权利要求1的金属氧化物电荷传输材料，其中所述有机掺杂剂的HOMO类似于或小于所述金属氧化物材料的LUM0。
5.权利要求1的金属氧化物电荷传输材料，其中所述有机掺杂剂的LUMO相似于或大于所述金属氧化物材料的HOMO。
6.权利要求1的金属氧化物电荷传输材料，其中所述金属氧化物材料掺杂有I至20体积％的所述有机掺杂剂材料。
7.权利要求1的金属氧化物电荷传输材料，其中所述金属氧化物材料掺杂有10体积％的所述有机掺杂剂材料。
8.有机光敏器件，该器件包括: 第一电极； 第二电极； 设置在所述第一电极和所述第二电极之间的光活性区域；和 设置在所述光活性区域与所述第一和第二电极中的至少一个电极之间的电荷传输层，其中所述电荷传输层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
9.权利要求8的器件，其中所述有机掺杂剂材料选自2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖啶橙碱(AOB)和氯硼亚酞菁(SubPc)。
10.权利要求8的器件，其中所述金属氧化物材料选自Mo03、Cr03、V205、W03、Ni0、Cr304、Cr2O3、CuO、RuO2、T12> Ta2O5、SnO2 和 Cu2O。
11.权利要求8的器件，其中所述有机掺杂剂的HOMO类似于或小于所述金属氧化物材料的LUMO。
12.权利要求8的器件，其中所述有机掺杂剂的LUMO类似于或大于所述金属氧化物材料的HOMO。
13.权利要求8的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有I至20体积％的所述有机掺杂剂材料。
14.权利要求8的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有10体积％的所述有机掺杂剂材料。
15.权利要求8的器件，其中所述光活性区域包含形成施主-受主异质结的有机施主材料和有机受主材料。
16.有机光敏器件,该器件包含: 阳极； 多个串联的子单元，每个子单元包含: 电子施主层，和与所述电子施主层接触的电子受主层，从而形成施主-受主异质结，分隔所述子单元的电子-空穴复合区；和 阴极， 其中所述电子-空穴复合区包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
17.权利要求16的器件，其中所述有机掺杂剂材料选自2，3，5，6-四氟_7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖啶橙碱(AOB)和氯硼亚酞菁(SubPc)。
18.权利要求16的器件，其中所述金属氧化物材料选自Mo03、Cr03、V205、W03、Ni0、Cr304、Cr2O3、CuO、RuO2、T12> Ta2O5、SnO2 和 Cu2O。
19.权利要求16的器件,其中所述有机掺杂剂的HOMO类似于或小于所述金属氧化物材料的LUMO。
20.权利要求16的器件,其中所述有机掺杂剂的LUMO类似于或大于所述金属氧化物材料的HOMO。
21.权利要求16的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有I至20体积％的所述有机掺杂剂材料。
22.权利要求16的器件,其中所述金属氧化物材料掺杂有10体积％的所述有机掺杂剂材料。
23.有机发光器件,该器件包含: 阳极； 阴极；和 设置在所述阳极和所述阴极之间的至少一个发射层和至少一个电荷传输层，其中所述至少一个电荷传输层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
24.权利要求23的器件，其中所述有机掺杂剂材料选自2，3，5，6-四氟_7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖啶橙碱(AOB)和氯硼亚酞菁(SubPc)。
25.权利要求23的器件，其中所述金属氧化物材料选自MoO3、CrO3、V2O5、WO3、NiO、Cr3O4、Cr2O3、CuO、RuO2、T12> Ta2O5、SnO2 和 Cu2O。
26.权利要求23的金属氧化物电荷传输材料,其中所述有机掺杂剂的HOMO类似于或小于所述金属氧化物材料的LUMO。
27.权利要求23的金属氧化物电荷传输材料，其中所述有机掺杂剂的LUMO类似于或大于所述金属氧化物材料的HOMO。
28.权利要求23的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有I至20体积％的所述有机掺杂剂材料。
29.权利要求23的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有10体积％的所述有机掺杂剂材料。
30.权利要求23的器件，其中所述至少一个电荷传输层是与所述至少一个发射层直接接触的电子传输层并且设置在所述至少一个发射层和所述阴极之间。
31.权利要求23的器件，其中所述至少一个电荷传输层是与所述至少一个发射层直接接触的空穴传输层并且设置在所述至少一个发射层和所述阳极之间。
32.堆叠的有机发光器件,该器件包含: 阳极； 阴极； 设置在所述阳极和所述阴极之间的多个发射区；和 设置在邻接发射区之间的电荷产生层， 其中所述电荷产生层包含掺杂有机掺杂剂材料的金属氧化物材料。
33.权利要求32的器件，其中所述有机掺杂剂材料选自2，3，5，6-四氟_7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4TCNQ)、吖啶橙碱(AOB)和氯硼亚酞菁(SubPc)。
34.权利要求32的器件，其中所述金属氧化物材料选自MoO3、CrO3、V2O5、WO3、NiO、Cr3O4、Cr2O3、CuO、RuO2、T12> Ta2O5、SnO2 和 Cu2O。
35.权利要求32的金属氧化物电荷传输材料,其中所述有机掺杂剂的HOMO类似于或小于所述金属氧化物材料的LUMO。
36.权利要求32的金属氧化物电荷传输材料,其中所述有机掺杂剂的LUMO类似于或大于所述金属氧化物材料的HOMO。
37.权利要求32的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有I至20体积％的所述有机掺杂剂材料。
38.权利要求32的器件，其中所述金属氧化物材料掺杂有10体积％的所述有机掺杂剂材料。
39.权利要求32的器件，其中所述至少一个电荷传输层是与所述至少一个发射层直接接触的电子传输层并且设置在所述至少一个发射层和所述阴极之间。
40.权利要求32的器件，其中所述至少一个电荷传输层是与所述至少一个发射层直接接触的空穴传输层并且设置在所述至少一个发射层和所述阳极之间。
【文档编号】H01L51/52GK104170114SQ201380013755
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月6日 优先权日:2012年3月13日
【发明者】S·R·弗里斯特, B·E·拉西特 申请人:密执安州立大学董事会