配置用于高电流密度的微型有机光电器件制造技术

本发明专利技术涉及一种微型有机光电器件，其响应于脉冲持续时间低于100ns的电脉冲，发出时间响应低于10ns的光脉冲，包括介电基板，其支撑：至少一个接地平面；第一平面电极；部分地覆盖所述第一平面电极的有机层叠层；第二平面电极，其至少一部分覆盖所述有机层叠层和所述第一平面电极，限定所述有机光电器件的有源区域；用于电压供应的一些电线，所述电线连接到所述第一平面电极和所述第二平面电极；所述第一平面电极，所述第二平面电极和所述接地平面由间隙隔开而没有导电材料，所述间隙具有尺寸，以便适应所述器件中电脉冲的传播速度，以限制由于所述电线和所述平面电极之间的电脉冲通过而产生的反射。

【技术实现步骤摘要】
配置用于高电流密度的微型有机光电器件
本专利技术涉及微电子和光电领域。本专利技术提供一种配置用于高密度电流的快速微型有机电子/光电器件。特别地，响应于持续时间低于100ns，有利地低于10ns的电脉冲，这些设备可以具有低于10ns的时间响应。在附图所示的一个实施例中，本专利技术具体涉及一种响应电脉冲发射光脉冲的微型有机光电器件。
技术介绍
传统(或无机)电子设备使用半导体晶体，这些半导体晶体需要复杂且昂贵的制造工艺，具有危险甚至致命化学品(As)以及非常高温度的巨大基础设施(洁净室)，制造时间相对较长(几个月)。与无机半导体技术相比，最新分支(诺贝尔化学奖2000，AlanJ.Heeger，AlanMacDiarmid，HidekiShirakawa)有机电子学主要使用塑料(聚合物或小有机化合物分子)。凭借相对简单、快速(更环保)、经济的生产工艺和几乎无限的原材料供应，有机半导体正成为低成本电子产品的关键材料。它们应用于有机发光二极管(OLED)、有机光伏(PV)电池、有机晶体管(OFET)、存储器或传感器的组件中。近年来，随着第一批元件的成熟和商业化，这种电子工业发展史无前例。它们被用作电视和移动电话上的显示设备或用作照明和信号设备。虽然有机光电器件的主要应用现在仅限于照明、显示器和光伏电池，但如果可以开发足够快的组件(快速有机光电器件)并且可以在脉冲工况下有效地操作，则它们可以应用于具有Li-Fi、背板或光通信的光传输领域。所讨论的应用的一般背景是在纳秒量级的超短脉冲范围内的电激励领域以及可能的有机光电器件的高电流密度，更具体地是微米尺寸的有机发光二极管(微型OLED)。OLED小型化是组件速度/带通的重要参数。这种短时间需要小的响应时间、大的带宽和与激励电路匹配的阻抗，使得包含在脉冲中的电能有效地传输到有机光电器件而不被反射。如下面的书目表所示，现有技术中没有提供有机光电器件获得纳秒级和高电流密度的超短脉冲、在脉冲工况下有效的响应时间。因此，需要改进现有技术以弥合当前现有技术OLED与所讨论的应用之间的差距，以提供具有所需高速和高电流密度特性的器件。这意味着要识别和优化结构和制造工艺固有的主要参数/元件行为，所述主要参数/元件行为限制微型有机光电器件的时间响应。
技术实现思路
微型有机光电器件本专利技术旨在通过优化几何结构来实现快速光电器件的生产条件，以实现微型有机光电器件的快速和高压脉冲激励，以达到高电流密度，同时避免设备故障(因为低重复率的高速/超短脉冲激励可防止高电流密度导致的热故障)。为此目的，本专利技术的主题是根据权利要求1的微型有机光电器件。有利地，但任选地，根据本专利技术的微型有机光电器件还可包括以下特征中的至少一个：-间隙的尺寸使得有机光电器件的有效介电常数等于输送电脉冲的电线的介电常数；-第一平面电极，第二平面电极和接地平面被构造成集成激励或表征电路，其包括串联和/或并联设置的至少一个电阻、电容和/或电感；-第一平面电极在两个接地平面的相等距离处，在基板的同一侧上的两个接地平面之间延伸，并且通过一些间隙与两个接地平面隔开而没有导电材料，其中第一平面电极的横向尺寸T和第一平面电极与两个接地平面中的每一个之间的间隙的横向尺寸G使得有效介电常数εr有效定义为：1+(∈r–1)/2*β(γ2)β(γ1)等于电线的介电常数εr0；其中εr是介电基板的介电常数，γ1，γ2和γ3是几何参数，γ3＝√(1-γ12)；γ1＝T/(T+2G)；在区间中定义γ1和γ2的(β(γ))；在区间中定义γ1和γ2的(β(γ))；h是介电基板的厚度；-第一平面电极/或第二平面电极是接地平面；-接地平面位于基板的一侧，第一平面电极和第二平面电极是基板另一侧上的轨道，并通过通孔电连接到接地平面；-相对于第二平面电极的几何形状，第一平面电极和接地平面的几何形状产生等于50欧姆或75欧姆的器件阻抗；-第一平面电极和/或第二平面电极具有导电透明层或金属层，-金属层被配置用于让光通过或用于光的波导；-第一平面电极是由ITO(氧化铟锡)制成的阴极，第二平面电极是阳极并且由金属层制成；-第二平面电极是阴极，由ITO制成，第一平面电极是阳极并且由金属层制成；-介电基板是玻璃、硅、氧化硅、硅氧化硅、聚合物或柔性基板；-有机光电器件是OLED或有机光电二极管；-所述器件包括叠置在所述介电基板上的具有第一末端的第一平面电极；具有另一末端的第二平面电极，所述另一个末端的一部分部分地覆盖所述第一末端和所述有机层叠层，限定微型有机光电器件的有源区域；其中第一末端的位置和几何形状被配置为使得第一末端界定没有导电材料的中空区域，其中拱形围绕所述中空区域，所述拱形具有两个臂和连接两个臂的分支，所述有源区域受到所述分支的横向尺寸和所述另一末端的横向尺寸的限制；-所述微型有机光电器件的建模是通过：与和电阻RD串联的二极管D串联的电阻Rs，或者与动态电阻RD'串联的电阻Rs，至少一个结电容，其与二极管D和电阻RD并联，或者与动态电阻RD'并联，用于对所述有源区域进行建模；-所述中空区域配置为：·通过减少所述有源区域的表面来最小化所述结电容；·最小化所述第一平面电极的串联电阻Rs；和·处理所述第二平面电极的另一末端的一部分相对于所述第一电极的第一末端的横向定位和纵向定位的误差裕度；-所述第一平面电极和/或所述第二平面电极具有透明导电层；-连接所述两个臂的所述分支包括一个或多个光子元件；从以下的列表中选择所述光子元件：波导、光栅、分布式反馈镜、激光腔、由分布式反馈镜制成的激光腔、光子晶体、由光子晶体中的缺陷制成的激光腔。这种微型有机光电器件可以通过以下方式改善电气时间常数：-脉冲在电极中的有效速度传播不会破坏激励电路的其余部分。有利地，但任选地，根据本专利技术的微型有机光电器件还可包括以下特征中的至少一个：-所述分支的长度L大于或等于所述末端的横向定位的误差裕度，所述中空区域的纵向尺寸大于或等于所述末端的纵向定位的误差裕度；-所述分支的宽度在2μm到20mm之间；所述中空区域的纵向尺寸在2μm和20mm之间；所述末端的一部分的宽度在1μm到10mm之间，所述分支的宽度在1μm到10mm之间，所述臂的宽度在1μm到1mm之间；-所述有源区域的结电容小于200pF，优选小于20pF，更优选小于1pF；-所述有源区域的等效电阻率小于500欧姆，优选小于50欧姆，更优选小于1欧姆；-所述第一平面电极和/或所述第二平面电极具有透明导电层；-所述第一末端的一部分是直线的，垂直于所述分支；-所述中空区域呈现圆形内角；-所述第一平面电极和/或所述第二平面电极具有导电且透明的氧化物层或金属层，用于使光通过或用于光的波导；-所述第一平面电极包括在所述第一末端的区域上的除所述有源区域之外的金属化层；-所述第一平面电极是在ITO(氧化铟锡)层中形成的阴极，所述第二平面电极是阳极并且具有金属层；-所述有机层叠层是M-mtDATA型材料；-所述有机层叠层的厚度在50nm之间，更优选地在200nm之间；-所述有源区域的最大尺寸小于500×500μm2，优选小于200×200μm2，更优选小于100μm2，甚至更优选小于20μm2。这种微型有机光电器件可以通过以下方式改善电气时间常数：-减少寄生电容。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种响应于电脉冲而发射光脉冲的微型有机光电器件，包括介电基板(61，131)，所述介电基板支撑：‑至少一个接地平面(121a，121b)；‑第一平面电极(62，71，171)；‑部分地覆盖所述第一平面电极(A，62)的有机层叠层(67，72，135)；‑第二平面电极(63，73，173)，其至少一部分覆盖所述有机层叠层(135)和所述第一平面电极(62，71，171)，限定所述有机光电器件的有源区域(45，54，64，74)；‑用于电压供应的一些电线，其连接到所述第一平面电极(62，71，171)和所述第二平面电极(63，73，173)；其中所述第一平面电极(62，71，171)、所述第二平面电极(63，73，173)和所述接地平面(121a，121b)由间隙(132，G，h)隔开而没有导电材料，所述间隙(132，G，h)具有尺寸(G，h)，以便适应所述器件中电脉冲的传播速度，以限制由于所述电线和所述平面电极(62，71，173)之间的电脉冲通过而产生的反射，所述间隙(132，G，h)具有使得所述有机光电器件的有效介电常数等于传递电脉冲的所述电线的介电常数的尺寸(G，h)。

【技术特征摘要】
2017.09.28 EP 17306292.81.一种响应于电脉冲而发射光脉冲的微型有机光电器件，包括介电基板(61，131)，所述介电基板支撑：-至少一个接地平面(121a，121b)；-第一平面电极(62，71，171)；-部分地覆盖所述第一平面电极(A，62)的有机层叠层(67，72，135)；-第二平面电极(63，73，173)，其至少一部分覆盖所述有机层叠层(135)和所述第一平面电极(62，71，171)，限定所述有机光电器件的有源区域(45，54，64，74)；-用于电压供应的一些电线，其连接到所述第一平面电极(62，71，171)和所述第二平面电极(63，73，173)；其中所述第一平面电极(62，71，171)、所述第二平面电极(63，73，173)和所述接地平面(121a，121b)由间隙(132，G，h)隔开而没有导电材料，所述间隙(132，G，h)具有尺寸(G，h)，以便适应所述器件中电脉冲的传播速度，以限制由于所述电线和所述平面电极(62，71，173)之间的电脉冲通过而产生的反射，所述间隙(132，G，h)具有使得所述有机光电器件的有效介电常数等于传递电脉冲的所述电线的介电常数的尺寸(G，h)。2.根据权利要求1所述的微型有机光电器件，其中所述第一平面电极(62，71，171)、所述第二平面电极(63，73，173)和所述接地平面(121a，121b)被构造为集成激励或表征电路，其包括被串联和/或并联设置的至少一个电阻、电容和/或电感(134a，134b，134c，145)。3.根据权利要求1所述的微型有机光电器件，其中：-所述第一平面电极(62，71，171)在所述两个接地平面(121a)的相等距离处，在所述基板的同一侧上的两个接地平面(121a)之间延伸，并且通过一些间隙(G，132)与所述两个接地平面(121a)隔开而没有导电材料；-所述第一平面电极(62，71，171)的横向尺寸T和所述第一平面电极(62，71，171)与所述两个接地平面(121a)中的每一个之间的所述间隙(G，132)的横向尺寸G使得所述有效介电常数εr有效定义为：1+(∈r–1)/2*β(γ2)β(γ1)等于所述电线的介电常数εr0；其中：εr是所述介电基板的介电常数，γ1，γ2和γ3是几何参数，γ3＝√(1-γ12)；γ1＝T/(T+2G)；在区间中定义γ1和γ2的(β(γ))；在区间中定义γ1和γ2的(β(γ))；h是所述介电基板的厚度。4.根据权利要求1所述的微型有机光电器件，其中所述第一平面电极(62，71，171)/或所述第二平面电极(63，73，173)是所述接地平面(121a)。5.根据权利要求1所述的微型有机光电器件，其中：-所述接地平面(121b)位于所述基板的一侧，并且-所述第一平面电极(62，71，171)和所述第二平面电极(63，73，173)是所述基板(131)另一侧上的轨道，并且借助通孔(146)电链接到所述接地平面(121b)。6.根据权利要求1所述的微型有机光电器件，其中所述第一平面电极(62，71，171)、所述接地平面和所述第二平...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥梅尔·恩夸沃，亚历克西斯·菲谢，亚历克斯·张伯伦·奇米，曾磊，李敏，马哈茂德·查卡罗恩，阿泽迪恩·布德罗亚，
申请(专利权)人：巴黎第十三大学巴黎北方大学维达勒兹，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR