用于有机装置的包封电极形成方法制造方法及图纸

形成有机光敏性光电子装置，其中装置的电极包封有机光电导性材料。配置被布置在透明基底上的包含第一导电材料的第一透明膜。在第一导电材料上沉积第一光电导性有机材料。在第一光电导性有机材料上以不超过１ｎｍ／ｓ的初始速率沉积金属，完全覆盖所述第一光电导性有机材料的任何暴露部分和与所述第一光电导性有机材料的任何暴露界面至不小于１０ｎｍ的厚度。在得到不小于１０ｎｍ的厚度之后，以初始速率的至少３倍的增加速率溅射金属，直到完全覆盖所述第一光电导性有机材料的先前暴露部分和与所述第一导电性有机材料的先前暴露界面的金属的累积厚度为至少２５０ｎｍ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及有机光敏性光电子装置。更具体地，本专利技术旨 在具有包封层的有机光敏性光电子装置。
技术介绍
光电子装置依赖于材料的光学和电子性能，从而电子地产生或检 测电磁辐射或从环境电磁辐射产生电流。光敏性光电子装置将电磁辐射转换成电信号或电流。太阳能电池， 也称为光伏(PV)装置，是一种特别用来产生电能的光敏性光电子装 置。光电导体电池是一种与检测该装置的电阻的信号检测电路联合使 用以检测因吸收光而产生的变化的光敏性光电子装置。可以接受施加 的偏电压的光检测器是一种与测定光检测器暴露于电磁辐射时产生的 电流的电流检测电路联合使用的光敏性光电子装置。可以根据是否出现如下面定义的整流结并还根据是否用外部施加 的电压也称为偏电压运行该装置来区分这三类光敏性光电子装置。光 电导体电池没有整流结，通常在偏电压下运行。PV装置具有至少一个整流结，没有偏电压地运行。光检测器具有至少一个整流结，常常但 不总是在偏电压下运行。如这里使用的，术语整流尤其表示界面具有非对称传导特性， 即该界面优先在一个方向上支持电子电荷传输。术语半导体表示 当热或电磁激发感应电荷载体时能传导电的材料。术语光电导性 一般地涉及电磁辐射能被吸收并从而转变成电荷载体的激发能从而载 体能在材料中传导(即传输)电荷的过程。术语光电导性材料是 指因吸收电磁辐射以产生电荷载体的性能而被利用的半导体材料。如 这里使用的，顶端是指离基底最远，而底部是指离基底最近。 如果不指出第一层物理地接触第二层，可以具有插入层。当合适能量的电磁辐射入射在有机半导体材料上时，可以吸收光 子以生产激发的分子态。在有机光电导性材料中， 一般认为产生的分 子态是激子，即以准粒子传输的束缚态的电子-空穴对。激子在成 对复合(淬灭)之前可以具有显著的寿命，成对复合指相互复合 的原始电子和空穴(与来自其它对的空穴或电子复合相反)。为生产 光电流，形成激子的电子-空穴通常在整流结处分开。在光敏性装置的情况中，整流结称为光伏异质结。有机光伏异质 结的类型包括在施主材料与受主材料的界面形成的施主-受主异质结和 在光电导性材料与金属的界面形成的肖特基-势垒异质结。图1是说明示例性施主-受主异质结的能级图。在有机材料的环境 中，术语施主和受主是指两个接触但不同的有机材料的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)能 级的相对位置。如果接触另一种材料的一种材料的LUMO能级较低， 那么该材料是受主。否则它是施主。在没有外部偏电压下，在施主-受 主结的电子移动到受主材料中是能量有利的。如这里使用的，如果第一能级更接近真空能级10，那么第一HOMO或LUMO能级比第二 HOMO或LUMO能级大或高。较高的 HOMO能级对应着相对于真空能级具有较小绝对能量的电离势能 (IP)。类似地，较高的LUMO能级对应着相对于真空能级具有 较小绝对能量的电子亲和势(EA)。在常规的能级图中，顶端是 真空能级，材料的LUMO能级比相同材料的HOMO能级高。在光子6吸收在施主152或受主154中产生激子8之后，激子8 在整流界面分离。施主152传输空穴(没有涂黑的圆圈)，受主154 传输电子(涂黑的圆圈)。有机半导体中重要的性能是载体迁移率。迁移率测定电荷载体响 应电场而可以移动通过传导材料的容易性。在有机光敏性装置的环境 中，由于高电子迁移率而优选由电子传导的材料可以称为电子传输材 料。由于高空穴迁移率而优选由空穴传导的材料可以称为空穴传输材 料。由于迁移率和/或在装置中的位置而优选由电子传导的层可以称为 电子传输层(ETL)。由于迁移率和/或在装置中的位置而优选由 空穴传导的层可以称为空穴传输层(HTL)。优选地，但不必需地， 受主材料是电子传输材料，施主材料是空穴传输材料。基于载体迁移率和相对HOMO和LUMO能级怎样使两种有机光 电导性材料成对以在光伏异质结中充当施主和受主在本领域中是公知 的，这里不解释。如这里使用的，术语有机包括聚合材料以及可以用来制造有 机光电子装置的小分子有机材料。小分子是指不是聚合物的任何 有机材料，小分子可以实际上相当大。在一些情况中小分子可以 包括重复单元。例如，使用长链垸基作为取代基不从小分子类别 中排除该分子。小分子也可以引入到聚合物中，例如作为聚合物骨架 上的支链基团或作为骨架的一部分。小分子也可以充当树状大分子的核部分，该树状大分子由一系列建造在该核部分上的化学壳组成。树 状大分子的核部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树状大分子可以 是小分子。 一般地，小分子具有确定的化学式，分子量随分子也 相同，而聚合物具有确定的化学式，但分子量可以随分子而变化。如 这里使用的，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。对于有机光敏性装置领域状态的另外的背景解释和描述，包括它们的一般结构、特性、材料和特征，这里引入授权给Forrest等的美国 专利第6,657,378号、授权给Forrest等的美国专利第6,580,027号和授 权给Bulovic等的美国专利第6,352,777号供参考。
技术实现思路
公开一种用于形成有机光敏性光电子装置的方法，其中有机光电 导材料被装置的电极包封。提供第一透明膜，包含被布置在透明基底 上的第一导电材料。在第一导电材料上沉积第一光电导性有机材料。 在所述第一光电导性有机材料上以不超过1 nm/s的初始速率沉积第一 金属，完全覆盖所述第一光电导性有机材料的任何暴露部分和与所述 第一光电导性有机材料的任何暴露界面至不小于10 imi的厚度。在得 到不小于10 mn厚度之后，以初始速率的至少3倍的增加速率溅射第 二金属直到完全覆盖所述第一光电导性有机材料的先前暴露的部分和 与所述第一导电性有机材料的先前暴露的界面的第一和第二金属的累 积厚度为至少250 nm。以不超过1 nm/s的初始速率沉积第一金属的技术包括溅射和真空 热蒸发。如果使用溅射用于沉积第一金属，可以以连续的不中断的溅射过 程进行从初始速率过渡到增加的速率。优选当金属厚度为不超过30nm时进行从初始溅射速率过渡到增加的溅射速率。增加的速率优选在lnm/s 10nm/s范围中。可以以增加的速率溅 射第二金属直到与以初始速率沉积的第一金属的累积厚度为250 nm 2.5 pm。具有250 nm 2.5 pm累积厚度的第一和第二金属优选一起具 有对H20的不超过5X1(T6 g/mV天(25°C)的渗透率。更优选地，对 H20的渗透率为不超过1 X 1CT6 g/m2/天(25°C )。具有250 nm 2.5 pm 累积厚度的金属也优选具有对02的不超过5X10'6 cmVm天/大气压 (25'C)的渗透率。更优选地，对02的渗透率为不超过lXl(T6cm3/m2/ 天/大气压(25'C)。作为包封的尺寸的第一例子，第一和第二金属以及所述第一光电 导性有机材料可以各自覆盖不小于1 cn^的连续面积。作为第二个例 子，第一和第二金属以及第一光电导性有机材料各自覆盖不小于10cm2 的连续面积。所述方法可以进一步包括在沉积所述第一光电导性有机材料之 前沉积非导电材料并形成图案。 一部分第一导电材料可以从非导电材 料下方延伸出以提供与覆盖第一光电导性有机材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成有机光敏性光电子装置的方法，包含：提供被布置在透明基底上的包含第一导电材料的第一透明膜；在所述第一导电材料上沉积第一光电导性有机材料；在所述第一光电导性有机材料上以不超过１ｎｍ／ｓ的初始速率沉积第一金属，完全覆盖所述第一光电导性有机材料的任何暴露部分和与所述第一光电导性有机材料的任何暴露界面至不小于１０ｎｍ的厚度；和在得到不小于１０ｎｍ的厚度之后，以初始速率的至少３倍的增加速率溅射第二金属，直到完全覆盖所述第一光电导性有机材料的先前暴露的部分和与所述第一导电性有机材料的先前暴露的界面的所述第一和第二金属的累积厚度为至少２５０ｎｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-8-26 11/211,6561.一种形成有机光敏性光电子装置的方法，包含提供被布置在透明基底上的包含第一导电材料的第一透明膜；在所述第一导电材料上沉积第一光电导性有机材料；在所述第一光电导性有机材料上以不超过1nm/s的初始速率沉积第一金属，完全覆盖所述第一光电导性有机材料的任何暴露部分和与所述第一光电导性有机材料的任何暴露界面至不小于10nm的厚度；和在得到不小于10nm的厚度之后，以初始速率的至少3倍的增加速率溅射第二金属，直到完全覆盖所述第一光电导性有机材料的先前暴露的部分和与所述第一导电性有机材料的先前暴露的界面的所述第一和第二金属的累积厚度为至少250nm。2. 如权利要求l所述的方法，其中通过溅射进行以不超过lnm/s 的初始速率沉积所述第一金属。3. 如权利要求2所述的方法，其中以连续的不中断的溅射过程进 行从所述初始速率到所述增加的速率的过渡。4. 如权利要求3所述的方法，其中当所述第一金属的厚度为不超 过30 rnn时发生从初始溅射速率到增加的溅射速率的过渡。5. 如权利要求l所述的方法，其中通过真空热沉积进行以不超过 1 nm/s的所述初始速率沉积所述第一金属。6. 如权利要求l所述的方法，其中所述增加的速率在lnm/s 10 nm/s范围中。7. 如权利要求l所述的方法，其中以所述增加的速率溅射所述第二金属，直到与以所述初始速率沉积的所述第一金属的所述累积厚度为250 nm 2.5 pm。8. 如权利要求7所述的方法，其中具有250 nm 2.5 pm的所述累 积厚度的所述第一和第二金属一起具有对H20的不超过5X10—6 g/m2/ 天(25°C )的渗透率和对02的不超过5X 10—6 cmVmV天/大气压(25°C ) 的渗透率。9. 如权利要求8所述的方法，其中对H20的所述渗透率为不超过 1 X l(T6 g/m2/天(25。C )和对02的所述渗透率为不超过1 X l(T6 cm3/m2/ 天/大气压(25'C)。10. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二金属以及所 述第一光电导性有机材料各自覆盖不小于1 cn^的连续面积。11. 如权利要求IO所述的方法，其中所述第一和第二金属以及所 述第一光电导性有机材料各自覆盖不小于10cn^的连续面积。12. 如权利要求1所述的方法，进一步包含在沉积所述第一光 电导性有机材料之前，沉积并图案化非导电材料。13. 如权利要求12所述的方法，其中所述非导电材料覆盖所述第 一导电材料， 一...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦L瓦德尔，薛剑耿，
申请(专利权)人：普林斯顿大学理事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]