光电器件及其制作方法与流程

本发明属于有机发光二极管/有机光伏电池技术领域，具体涉及一种光电器件及其制作方法。

背景技术：

目前，n-型金属氧化物可有效降低ito电极功函数。

选择电子传输层材料制作有机发光二极管器件时，要保证材料的最低未占有分子轨道(lumo)能级和阴极功函数相匹配，同时具有较高的电子迁移率，使电子能够有效注入。常见的电子传输材料的能带带隙大，lumo能级高，以电子传输材料bpen为例，如图1，其lumo能级为3.2ev(电子伏特)，mg与ag合金的能级为3.7ev，为了能使mgag合金能够顺利注入到bpen中，需要对mgag电极进行修饰。传统的聚合物光电器件必须采用低功函数活泼金属，例如ba、ca等，做阴极以保持有效的电子注入与收集，而ba、ca等电极在空气中不稳定。

在倒置型的有机发光二极管(oled)中，如图1，ito作为负极(阴极)起注入电子的功能，但ito的功函数为4.7ev。为了降低功函数，有一种方法是采用一层厚度小于10nm的电子传输层薄膜覆盖在高功函的电极如ito之上，这层薄膜在高功函电极与有机半导体材料之间，起到电荷注入与传输作用。比如zno、ai-dopedzno、in-dopedzno这些薄膜功函数大概在4.3ev比裸露的ito更低。

同理，倒置型的有机光伏电池，如图2、图3所示，用于收集电子的ito电极为了能够与本体异质结的光活性层的给体如富勒烯pc71bm的lumo能级相匹配，只有经过界面修饰层降低ito表面功函数，才能更高效抽取光电子。而氧化锌zno在有机光伏领域倒装电池也是最常用的界面修饰层。在有机光伏电池的器件结构中，zno位于ito与pc71bm之间，其lumo能级为-4.3ev，有效缓解了ito与pc71bm的电势差，可以明显提高电池的开路电压与能量转化效率。

但是，zno作为阴极修饰层的迁移率在倒置型的有机发光二极管或倒置型的有机光伏电池中的迁移率还不很理想。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种光电器件及其制作方法，通过将氧化铟镓锌(igzo)作为阴极修饰层材料，应用在倒置型的有机发光二极管或倒置型的有机光伏电池中，解决了氧化锌(zno)作为阴极修饰层的迁移率低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供一种光电器件，包括第一电极、阴极修饰层、功能层以及第二电极；所述阴极修饰层设于所述第一电极上，其材质包括氧化铟镓锌(igzo)；所述功能层设于所述阴极修饰层上；所述第二电极设于所述功能层上。

进一步地，所述阴极修饰层的载流子迁移率大于10cm²/(v·s)。

进一步地，所述阴极修饰层的最低未占有分子轨道能级为-4.5ev。

进一步地，所述光电器件，还包括：空穴传输层，设于所述功能层和所述第二电极之间。

进一步地，所述功能层为有机发光层。

进一步地，所述功能层为活性层，所述活性层为具有电子给体材料和电子受体材料的本体异质结结构的薄膜层。

进一步地，所述第一电极的材质包括氧化铟锡(ito)或者氧化铟锌(izo)。

本发明还提供一种光电器件的制作方法，包括步骤：

制作第一电极；

在所述第一电极上制作阴极修饰层；

在所述阴极修饰层上制作功能层；

在所述功能层上制作第二电极。

进一步地，所述阴极修饰层通过使用磁控溅射方式或者溶胶凝胶方法制作。

进一步地，在所述阴极修饰层上制作功能层步骤之后还包括：

在所述功能层上制作空穴传输层；其中，在所述空穴传输层上制作所述第二电极。

本发明的有益效果在于：提出一种光电器件及其制作方法，通过将氧化铟镓锌(igzo)作为阴极修饰层材料，应用在倒置型的有机发光二极管或倒置型的有机光伏电池中，提高了阴极修饰层的迁移率；应用在倒置型的有机发光二极管中时，提高有机发光二极管的注入效率，进而提高了其发光效率与降低开启电压；应用在倒置型的有机光伏电池中时，提高了有机光伏电池的电荷抽取效率，进而提高了其光电转换效率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是现有的一种有机发光二极管器件的能级图；

图2是富勒烯pc71bm的分子结构；

图3是倒置型的有机光伏电池的能级图；

图4是本发明实施例中一种光电器件的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种光电器件的制作方法的流程图。

图中部件标识如下：

1、第一电极，2、阴极修饰层，3、功能层，

4、空穴传输层，5、第二电极，10、光电器件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

请参阅图4所示，本发明实施例1提供一种光电器件10，具体为有机发光器件(oled)，其为倒置结构，具体包括层叠设置的第一电极1、阴极修饰层2、功能层3以及第二电极5；所述阴极修饰层2设于所述第一电极1上，其材质包括氧化铟镓锌(igzo)；所述功能层3设于所述阴极修饰层2上；所述第二电极5设于所述功能层3上。

本实施例中，所述功能层3为有机发光层。即所述光电器件10为倒置型的有机发光器件，所述阴极修饰层2起到传输电子作用，使阴极更有效地注入电子，可以提高发光效率与降低开启电压。

本实施例中，所述阴极修饰层2的载流子迁移率大于10cm²/(v·s)。

本实施例中，所述阴极修饰层2的最低未占有分子轨道能级为-4.5ev。

本实施例中，利用n-型的高迁移率的半导体薄膜的氧化铟镓锌(igzo)作为有机发光二极管的阴极修饰层2，此层起到传输电子作用，使作为阴极的所述第一电极1更有效地注入电子，可以提高发光效率与降低开启电压。虽然氧化铟镓锌(igzo)的最低未占有分子轨道(lumo)能级为-4.5ev,但由于氧化铟镓锌(igzo)为具有超过10cm²/(v·s)的高迁移率的材料，远高于无定型态的氧化锌(zno)，所以其性能更稳定。

本实施例中，所述光电器件10还包括空穴传输层4，所述空穴传输层4设于所述功能层3和所述第二电极5之间。即所述空穴传输层4设于所述功能层3上；所述第二电极5设于所述空穴传输层4上。

本实施例中，所述第一电极1的材质包括氧化铟锡(ito)或者氧化铟锌(izo)，优选为氧化铟锡(ito)。经过氧化铟镓锌(igzo)修饰的氧化铟锡(ito)或者氧化铟锌(izo)材质的第一电极1能更有效地注入电子，可以提高发光效率与降低开启电压。

本实施例中，所述第二电极5的材质包括金属，优选为铝(al)。

请参阅图5所示，本发明还提供一种光电器件10的制作方法，包括步骤：

s1、制作第一电极1；

s2、在所述第一电极1上制作阴极修饰层2；

s3、在所述阴极修饰层2上制作功能层3；

s5、在所述功能层3上制作第二电极5。

请参阅图5所示，在所述阴极修饰层2上制作功能层3步骤s3之后还包括：

s4、在所述功能层3上制作空穴传输层4；

在步骤s5中，在所述空穴传输层4上制作所述第二电极5。

其中，所述阴极修饰层2的材质包括氧化铟镓锌(igzo)。

本实施例中，所述阴极修饰层2的载流子迁移率大于10cm²/(v·s)。

本实施例中，所述阴极修饰层2的最低未占有分子轨道能级为-4.5ev。

本实施例中，利用n-型的高迁移率的半导体薄膜的氧化铟镓锌(igzo)作为有机发光二极管的阴极修饰层2，此层起到传输电子作用，使阴极更有效地注入电子，可以提高发光效率与降低开启电压。虽然氧化铟镓锌(igzo)的最低未占有分子轨道(lumo)能级为-4.5ev,但由于氧化铟镓锌(igzo)为具有超过10cm²/(v·s)的高迁移率的材料，远高于无定型态的氧化锌(zno)，所以其性能更稳定。

本实施例中，所述阴极修饰层2通过使用磁控溅射方式或者溶胶凝胶方法制作。

本实施例中，所述功能层3为有机发光层。即所述光电器件10为有机发光器件，所述阴极修饰层2起到传输电子作用，使阴极更有效地注入电子，可以提高发光效率与降低开启电压。

本实施例中，所述第二电极5的材质包括金属，优选为铝(al)。

实施例2

本发明实施例2提供一种光电器件10，具体为有机光伏电池(opv)，其也为倒置结构。

在实施例2中包括实施例1中大部分的技术特征，所述有机光伏电池的结构请参考图4所示，其区别在于，实施例2中的所述功能层3为活性层，所述活性层为具有电子给体材料和电子受体材料的本体异质结(bhj)结构的薄膜层。即所述光电器件10为倒置型的有机光伏电池，利用氧化铟镓锌(igzo)作为有机光伏电池的阴极修饰层2，可以提高能量转化效率。

实施例2的所述有机光伏电池的制作方法的流程图请参考图5所示，与实施例1中的有机发光器件的制作方法的流程图的步骤完全一致，其区别在于，实施例2中的所述功能层3为活性层，所述活性层为具有电子给体材料和电子受体材料的本体异质结(bhj)结构的薄膜层。

利用氧化铟镓锌(igzo)作为有机光伏电池的阴极修饰层2，可以提高能量转化效率。虽然氧化铟镓锌(igzo)的最低未占有分子轨道(lumo)能级为-4.5ev,但由于氧化铟镓锌(igzo)为具有超过10cm²/(v·s)的高迁移率的材料，远高于无定型态的氧化锌(zno)，所以其性能更稳定。

本发明的有益效果在于：提出一种光电器件及其制作方法，通过将氧化铟镓锌igzo作为阴极修饰层材料，应用在倒置型的有机发光二极管或倒置型的有机光伏电池中，提高了阴极修饰层的迁移率；应用在倒置型的有机发光二极管中时，提高有机发光二极管的注入效率，进而提高了其发光效率与降低开启电压；应用在倒置型的有机光伏电池中时，提高了有机光伏电池的电荷抽取效率，进而提高了其光电转换效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。