光电子器件和用于制造光电子器件的方法
【技术领域】
[0001]不同的实施例涉及一种光电子器件和一种用于制造光电子器件的方法。
【背景技术】
[0002]有机基础的光电子器件(例如，有机发光二极管(Organic Light EmittingD1de，OLED)、例如白色的有机发光二极管(White Organic Light Emitting D1de，WOLED)，太阳能电池等)的特征通常在于其机械的柔性和适度的制造条件。与由无机材料制成的器件相比，有机基础的光电子器件由于大面积制造方法(例如，卷对卷制造方法)的可行性能够潜在低成本地制造。
[0003]WOLED例如由阳极和阴极以及在其之间的功能层系统构成。功能层系统由下述构成:一个或多个发射体层，在所述一个或多个发射体层中产生光；一个或多个载流子对生成层结构，所述一个或多个载流子对生成层结构分别由两个或更多个载流子对生成层(“charge generating layer”，CGL)构成以用于分离载流子对；以及一个或多个电子阻挡层，也称作为空穴传输层(“hole transport layer”，HTL);和一个或多个空穴阻挡层，也称作为电子传输层(“electron transport layer”，ETL)，以便定向电流。
[0004]OLED的发光密度还通过能够流过二极管的最大的电流密度来限制。为了提高OLED的发光密度，已知将一个或多个OLED彼此相叠串联地组合(所谓的堆叠的/堆放的或者串联的0LED)。借助于彼此相叠堆叠，在OLED中在效率实际相同且发光密度相同的情况下实现明显更长的寿命。而在电流密度相同的情况下，在N-OLED单元的情况下能够实现N倍的发光密度。在此，下述层尤其重要，在所述层上OLED单元接触。一个二极管的传导电子的区域和另一个二极管的传导空穴的区域在所述层上汇合。在所述区域之间的层、即所谓的载流子对生成层结构(charge generating layer CGL)应当能够将其电子空穴对彼此分离并且将电子和空穴沿相反的方向注入到OLED单元中。由此，可以通过OLED串联电路进行连续的电荷传输。
[0005]因此，对于彼此相叠堆叠需要由高掺杂的pn结构成的载流子对生成层。
[0006]载流子对生成层结构在最简单的实施方案中通常由传导空穴的载流子对生成层和第一传导电子的载流子对生成层构成，所述载流子对生成层彼此直接连接，使得明显地形成png。这在pn结中产生电势阶跃或内置电压(也称作内建电压(built-1nvoltage))ο
[0007]电势阶跃或者内建电压能够借助于逸出功、层的掺杂以及在pn结上借助于所应用的材料构成边界面偶极来影响。
[0008]在pn结中构成空间电荷区，在所述空间电荷区中，传导空穴的载流子对生成层的电子隧穿到第一传导电子的载流子对生成层中。通常第一载流子对生成层与第二载流子对生成层物理连接，其中第二传导电子的载流子对生成层通常是η型掺杂的载流子对生成层O
[0009]通过沿截止方向在pn结上施加电压，在空间电荷区中产生电子和空穴，所述电子和空穴能够迀移到OLED单元的发射体层中并且通过复合产生电磁辐射(例如光)。
[0010]传导空穴的载流子对生成层和传导电子的载流子对生成层能够分别由一种或多种有机的和/或无机的材料(基体)构成。
[0011]相应的基体通常在制造载流子对生成层时掺有一种或多种有机的或无机的材料(掺杂材料)，以便提高基体的电导率并且以便执行电势匹配或者能级匹配。所述掺杂能够在基体中产生作为载流子的电子(η型掺杂的；掺杂材料例如为逸出功低的金属，例如Na、Ca、Cs、L1、Mg或由其构成的化合物，例如Cs2C03、Cs3PO4,或N0VALED公司的有机掺杂剂，例如，NDN-U NDN-26)或空穴(p型掺杂的；掺杂材料例如为过渡金属氧化物，例如Mo0x、W0X、VOx，有机化合物，例如Cu(I)pFBz、F4-TCNQ，或N0VALED公司的有机掺杂剂，例如NDP-2、NDP-9)ο
[0012]作为第一传导电子的载流子对生成层上或上方的传导空穴的载流子对生成层的材料通常应用未掺杂的有机材料作为空穴传输导体(hole transport layer HTL)，例如a NPDo
[0013]此外，未掺杂的传导空穴的载流子对生成层是已知的，所述传导空穴的载流子对生成层具有透明金属氧化物作为传导空穴的材料，例如胃03或MoO 30
[0014]在光电子构件中使用载流子对生成层的前提是简单的构造，即尽可能少的层，所述层能够尽可能容易地制造。此外，在载流子对生成层之上需要小的电压降，以及载流子对生成层的尽可能高的透射，即由OLED发射的电磁辐射的光谱范围中的尽可能少的吸收损失。
[0015]在本说明书的范围中，能够不考虑相应的聚集态将有机材料理解成以化学一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化学特性的碳化合物。此外，在本说明书的范围中，能够不考虑相应的聚集态将无机材料理解成以化学一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化学特性的不具有碳的化合物或单碳化合物。在本说明书的范围中，能够不考虑相应的聚集态将有机-无机材料(杂化材料)理解成以化学一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化学特性的具有包含碳的化合物部分和不具有碳的化合物部分的化合物。在本说明书的范围中，术语“材料”包括全部上述材料，例如有机材料、无机材料和/或杂化材料。此外，在本说明书的范围中，能够如下理解材料混合物:组成部分由两种或更多种不同的材料构成，其组成部分例如非常精细地分布。将由一种或多种有机材料、一种或多种无机材料或一种或多种杂化材料组成的材料混合物或材料理解为材料类。术语“物质”能够与术语“材料”同义地应用。
[0016]在本说明书的范围中，也能够将传导空穴的载流子对生成层设计或理解为空穴传输层。
【发明内容】
[0017]在不同的实施方式中，能够将电子器件的传导电子的层理解为下述层，其中层的材料或材料混合物的化学势能构成为在导带上比在价带上能量更密，并且其中多于一半的可自由运动的载流子是电子。
[0018]在不同的实施方式中，能够将电子器件的传导空穴的层理解为下述层，其中层的材料或材料混合物的化学势能构成为在价带上比在导带上能量更密，并且其中多于一半的可自由运动的载流子是空穴，即电子的自由轨道空间。
[0019]与在半导体器件中的纯无基层中相比，有机层的分子能够部分地扩散到其他的有机层中(部分层间扩散)，例如有机的第一传导电子的载流子对生成层(例如HAT-CN)的一部分扩散到有机的传导空穴的载流子对生成层(例如aNPD)中。
[0020]在将电场施加到载流子对生成层结构上时，能够借助于层间扩散测量工作电压(进而电功率)在该层结构之上的附加的下降。该电压降不能够用于光产生进而降低堆叠的OLED的效率。
[0021]附加的电压降能够随运行持续时间上升，因为能传导的分子的扩散在电场中定向。这限制有机光电子器件的运行持续时间。
[0022]在应用有机的传导空穴的载流子对生成层时的另一个缺点是其小的载流子密度和相对弱的边界面偶极。小的载流子密度引起该层之上的更高的电压降，即层具有更小的导电性。通常弱的边界面偶极使空穴和电子在传导空穴的载流子对生成层和第一传导电子的载流子对生成层的边界面上的分离变难。
[0023]此外，有机的传导空穴的载流子对生成层、例如a NPD能够是热学灵敏的。有机的传导空穴的载流子对生成层的材料例如能够开始晶化，例如在aNPD的情况下在温度大约为95°C时。借助于有机的传导空穴的载流子对生成层的材料的结晶，层能够丧失其在载流子对生成层结构中的功能，使得光电子器件不可用。
[0024]由无机材料构成的传导空穴的载流子对生成层能够解决层间扩散、小的导电性、小的载流子分离和温度灵敏性的问题。传导空穴的载流子对生成层由无机材料形成至今为止出于一系列的原因不可实现。因此，在大量已知的无机材料中，电学特性不与有机的第一传导电子的载流子对生成层兼容。无机材料的逸出功过高(大于3eV)和/或价带的能量小于与传导空穴的载流子对生成层物理接触的第一传导电子的载流子对生成层的导带的能量。
[0025]另一个困难是由无机材料构成的传导空穴的载流子对生成层的产生条件。当传导空穴的载流子对生成层仅能够借助于与有机层不兼容的制造条件、例如温度>>100°C形成时，用于形成传导空穴的载流子对生成层的无机材料是不适合的。
[0026]此外，在为传导空穴的载流子对生成层选择无机材料时不利的是其光学特性，例如透射。大量无机材料在大约400nm至大约650nm之间的波长范围中具有吸收性进而是不透明的。由此，降低光电子器件的效率。出于该原因，对于传导空穴的载流子对生成层与具有能传导电子的金属氧化物半导体的第一传导电子的载流子对生成层的过渡，仅能够以妥协的方式实现。
[0027]在不同的实施方式中，提供一种光电子器件和其制造方法，其中为了制造传导空穴的载流子对生成层应用透明的、无机的、本征传导空穴的材料。
[0028]在不同的实施方式中，提供一种光电子器件，所述光电子器件具有:第一有机功能层结构；第二有机功能层结构；和第一有机功能层结构和第二有机功能层结构之间的载流子对生成层结构，其中载流子对生成层结构具有传导空穴的载流子对生成层和第一传导电子的载流子对生成层；并且其中传导空穴的载流子对生成层具有无机材料或无机材料混合物或者由其形成，并且其中第一传导电子的载流子对生成层具有有机材料或有机材料混合物或者由其形成。
[0029]在本说明书的范围中，能够不考虑相应的聚集态将有机材料理解成以化学一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化学特性的碳化合物。此外，在本说明书的范围中，能够不考虑相应的聚集态将无机材料理解成以化学一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化学特性的不具有碳的化合物或单碳化合物。在本说明书的范围中，能够不考虑相应的聚集态将有机-无机材料(杂化材料)理解成以化学一致的形式存在的、特征在于特征性的物理和化学特性的具有包含碳的化合物部分和不具有碳的化合物部分的化合物。在本说明书的范围中，术语“材料”包括全部上述材料，例如有机材料、无机材料和/或杂化材料。此外，在本说明书的范围中，能够如下理解材料混合物:组成部分由两种或更多种不同的材料构成，其组成部分例如非常精细地分布。将由一种或多种有机材料、一种或多种无机材料或一种或多种杂化材料组成的材料混合物或材料理解为材料类。术语“物质”能够与术语“材料”同义地应用。
[0030]在一个设计方案中，光电子器件能够具有第二传导电子的载流子对生成层，其中第一传导电子的载流子对生成层设置在第二传导电子的载流子对生成层上或上方，或者其中第二传导电子的载流子对生成层设置在第一传导电子的载流子对生成层上或上方。
[0031]在本说明书的范围内，传导空穴的载流子对生成层也能够设计或理解为空穴传输层O
[0032]在不同的实施方式中，能够将电子器件的传导电子的层理解为下述层，其中层的材料或材料混合物的化学势能构成为在导带上比在价带上能量更密，并且其中多于一半的可自由运动的载流子是电子。
[0033]在不同的实施方式中，能够将电子器件的传导空穴的层理解为下述层，其中层的材料或材料混合物的化学势能构成为在价带上比在导带上能量更密，并且其中多于一半的可自由运动的载流子是空穴，即电子的自由轨道空间。
[0034]在一个设计方案中，载流子对生成层结构能够具有在第一传导电子的载流子对生成层和第二传导电子的载流子对生成层之间的中间层。
[0035]在一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的传导空穴的材料具有无机的、本征传导空穴的材料或由其形成。
[0036]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有小于大约100°c的沉积温度。
[0037]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有BaCuSF、BaCuSeF和/或BaCuTeF或者这些化合物的化学计量的变型形式或者由其形成。
[0038]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有N1和/或AgCoO2或者这些化合物的化学计量的变型形式或者由其形成。
[0039]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有一种或多种含铜的铜铁矿或者由其形成。
[0040]在又一个设计方案中，一种或多种含铜的铜铁矿能够具有下述材料组中的一种或多种材料:CuA102、CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuY1^xCaxO2, CuCivxMgxO2和 / 或 CuO 2或者这些化合物的化学计量的变型形式或者由其形成。
[0041]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有下述材料组中的一种或多种材料:ZnCo204、ZnRh204和/或ZnIr2O4或者这些化合物的化学计量的变型形式或者由其形成。
[0042]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有SrCu2O2或者该化合物的化学计量的变型形式或者由其形成。
[0043]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有下述材料组中的一种或多种材料:LaCuOS、LaCuOSe和/或LaCuOTe或者这些化合物的化学计量的变型形式或者由其形成。
[0044]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层的无机的本征传导空穴的材料能够具有对在大约450nm至大约650nm范围中的可见光的大于大约90%的透射。
[0045]在又一个设计方案中，传导空穴的载流子对生成层能够具有在大约Inm至大约500nm范围中的层厚度。
[0046]在又一个设计方案中，第一传导电子的载流子对生成层能够具有本征传导电子的材料或由其形成。
[0047]在又一个设计方案中，第一传导电子的载流子对生成层能够具有有机的本征传导电子的材料或由其形成。
[0048]在又一个设计方案中，第一传导电子的载流子对生成层能够具有带有低能导带的有机的本征传导电子的材料，其中低能导带具有大于大约3.5eV、例如大于大约4.4eV的能量值(逸出功)。
[0049]在又一个设计方