具有无机半导体连接层的堆叠式电光活性有机二极管制造技术

一种堆叠式电光活性有机二极管，具有阳极电极（１０２）、阴极电极（１６２）、设置在电极（１０２，１６２）之间的第一电光活性有机层（１１０）以及设置在所述第一活性有机层（１１０）和所述阴极（１６２）之间的第二电光活性有机层（１３０）。低电子亲和性层（１２０）设置在第一电光活性有机层（１１０）和第二电光活性有机层（１３０）之间，并由第一透明无机半导体材料形成。高电子亲和性层（１２１）设置在所述第二电光活性有机层（１３０）和低电子亲和性层（１２０）之间，并由第二透明无机半导体材料形成，其中所述第二透明无机半导体材料具有比所述第一无机半导体材料更高的电子亲和性。低电子亲和性层和高电子亲和性层（１２０，１２１）组成只有两个半导体（子）层的连接层，其允许透明的厚层，因此所述二极管能够既高效又可靠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及电光活性(active)有机二极管，例如用于有机太阳能电池和作为有机发光二极管(0LED)。更特别地，本专利技术涉及堆叠式电光活性有机二极管，其包括阳极电极层、阴极电极层、设置在这些电极之间的第一电光活性有机层以及设置在所述第一电光活性有机层和所述阴极电极层之间的第二电光活性有机层。
技术介绍
电光活性有机二极管例如用作有机发光二极管(OLED)，用于照明设备、显示设备以及有机太阳能电池设备中。有机太阳能电池设备中的有机二极管设置为从光来产生电，而在照明设备中，有机二极管设置为从电来产生光。然而，这些只是属于一定的电光活性有机材料的通常的基本特性的不同表现形式。因此，在一个领域的进步和发展，例如在照明设备和OLED领域的进步和发展，可用于其它领域的改进，例如在有机太阳能电池设备领域的改进。到目前为止，大部分努力都用于产生光的设备特别是OLED上。部分原因在于认为到目前为止可获得的效率、可靠性和操作寿命，都不足以应用于实际可行的有机太阳能电池设备中，在常规的有机太阳能电池设备能达到的这些特性方面，情况尤其如此。尽管在照明应用设备领域中也期望对这些特性进行改善，但是其要求通常不完全这么高，而且已经存在一些商业上可获得的产品，如基于OLED技术的显示器。这部分是由于0LED发光并且因而不需要例如常规液晶显示器(LCD)中的背光。电光活性有机二极管的一些其它的优点通常例如是其制造相对容易且节省成本，能够制造成薄的柔性层，甚至可制成透明的。最近的电光活性有机二极管表现出很大的进步，特别是在效率和寿命方面，但是增加的寿命在有些情形下导致了可靠性的问题。可靠性是通常在电光活性有机二极管中存在的问题，并且提高操作寿命也是一个普遍的需求。尽管很多期望的、有益的特性都归因于其有机性质，但是随之也带来了一些缺点，例如，相比于很多无机材料，有机材料一般对粗糙的物理处理和高温更加敏感。因此，提出了所谓的堆叠式OLED结构，其例如用来对性能进行改善。这些也被称做串列式或者级联式OLED。堆叠式0LED包括若干有机层，每层都包括至少一个发射活性层。堆叠式0LED中的有机层也被称为有机单元、有机电致发光单元、有机EL单元，或者简单地称为EL单元。堆叠式0LED中的EL单元设置在/>共阳极和公共阴极之间。此外，为了高效， 一般在EL单元之间还设置有所谓的连接层。连接层也被称做连接单元、中间连接器或者连接器单元。已知的连接层包括有机层，其一般达到良好的透明度。由于要将0LED里发射的光释放出来，因此好的透明度通常是一个重要的特性。然而，由于堆叠式0LED中相比于普通的单EL单元OLED增加了层数，因此透明度变得甚至更加重要。附加层中过低的透明度可能导致堆叠式OLED提供比相应的单EL单元OLED甚至更少的光。现有的技术也包括使用无机连接层。US20050264174公开了 一种包括无机连接器单元的串列式0LED，其具有三层的层结构；朝向阳极侧的低逸出功(〈4eV)金属层，朝向阴极侧的金属化合物p型半导体层，以及位于中间的高逸出功(〉々eV)金属层。但是，由于金属的性质和这种结构中的层数，透明特性是不足的。金属通常具有比较高的光吸收和反射率。后者可能例如也导致不期望的光学空腔效应。通过很薄的层，在一定程度上能够緩解与金属有关的问题，然而，吸收和反射率可能仍然比较高，而且当EL单元的数目增加时，透明度将仍然是一个问题。另外，例如P型半导体中的掺杂经常给透明度带来不利的影响。总之，对于高效的电光活性有机二极管和增强的可靠性存在普遍的期望，特别是对于堆叠式电光活性有机二极管，如堆叠式0LED，也期望可替换的连接层，尤其是具有良好的透明度和不需要使用金属层的连接层。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服或者至少緩解现有技术中的问题。 一个特定的目的在于提出用于堆叠式电光活性有机二极管中的常规连接层的无机替换物。本专利技术由所附的独立权利要求进行限定。在从属权利要求以及以下描述和附图中阐述了优选的实施例。尽管不希望受任何特定理论的约束，但本专利技术部分地基于这样一个发现，即对不可靠的常规堆叠式电光活性有机二极管，特别是大面积的这种有机二极管的一个大的贡献者似乎是发生在阳极电极和阴极电极之间的短路，以及这样的短路对设置在其间的有机材料的损坏程度。对这些短路有贡献的一个因素似乎还有由于阴极里无意的物理缺陷而引起的阴极中的高场强的出现，所述缺陷特别是具有可以引起很高的局部场强的尖锐边缘的缺陷。这些尖锐边缘可能例如位于针孔处或者粗糙或损坏的(比如由于存在不希望的颗粒)或者任何其它方式缺陷的阴极表面处。增加的场强的结果可能是局部的温度升高，并有时使得阴极材料软化和熔化。由于在电光活性有机二极管中使用的有机材料以及有机材料一般只能耐受比较低的温度，并通常具有比较低的熔化/热解温度，因此升高的温度可能导致有机层材料发生降解和/或软化，这结合阴极和阳极之间通常为很多巴(bar)的高静电压力，的风险，所述短路一般发生在其中有机层例如由于以上原因而变得很薄或者以任何其它方式被损坏的位置。结果，可能存在相对比较高的电流，这导致甚至更高的温度和更大的损坏。因此，通过下面的描述而显然的上述及其他目的通过堆叠式电光活性有机二极管来实现，该堆叠式电光活性有机二极管包括阳极电极层、阴极电极层、设置在这些电极之间的第一电光活性有机层、设置在所述第一电光活性有机层和所述阴极电极层之间的第二电光活性有机层。在第一电光活性有机层和第二电光活性有机层之间设置有低电子亲和性层，所述低电子亲和性层由透明的第一无机半导体材料形成，在所述第二电光活性有机层和低电子亲和性层之间设置有高电子亲和性层，所述高电子亲和性层由透明的第二无机半导体材料形成，所述第二无机半导体材料的电子亲和性比第一无机半导体材料高。这里的"电光活性"指的是将光转换为电和/或将电转换为光的能力。当其用来描述某层的时候， 一般表示该层例如以子层的形式包括具有这种能力的材料，当其用来描述二极管时， 一般表示该层例如以层的形式包括具有这种能力的材料，其例如是有机发光二极管(0LED)的情况。"阳极电极" 一般是用于空穴注入的电极，例如沉积在载体或衬底上的底层的形式。"阴极电极—" 一般—是用于电子注入的电极，例如沉积的顶层的形式。低电子亲和性层结合高电子亲和性层构成仅具有两个(子)层的连接层，其中两者都不是金属。仅有两层并且使用半导体材料允许很大的透明度并因此允许较厚的层。厚的无机连接层可以减少发生短路的风险，例如，在濒临短路的情形下，其减小了对相邻的有机层造成不利影响的风险，并因此减小了在阴极和阳极之间发生短路的风险。因此，二极管能够既高效又可靠。无机材料一般不如有机材料那么敏感，因此适用于保护目的。高电子亲和性层结合低电子亲和性层可以被视为连接层，其中在第二电光活性有机层中处于最高占据分子轨道(HOMO)级别的电子(重新)用于在第 一电光活性有机层中的最低未占据分子轨道(LUM0)级别下进行电子注入。这种效应基于高电子亲和性层与低电子亲和性层的界面上费米能级的排列。此外，低电子亲和性层调整和最小化电子进入第一电光活性有机层的LUM0的注入势垒，高电子亲和性层调整和最小化空穴进入第二电光活性有机层的HOMO的注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠式电光活性有机二极管，包括：　阳极电极层（１０２）；　阴极电极层（１６２）；　设置在所述电极（１０２，１６２）之间的第一电光活性有机层（１１０）；　设置在所述第一电光活性有机层（１１０）和所述阴极电极层（１６ ２）之间的第二电光活性有机层（１３０）；　其特征在于：　设置在第一电光活性有机层（１１０）和第二电光活性有机层（１３０）之间的低电子亲和性层（１２０），所述低电子亲和性层（１２０）由第一透明无机半导体材料形成；以及　设置在 所述第二电光活性有机层（１３０）和低电子亲和性层（１２０）之间的高电子亲和性层（１２１），所述高电子亲和性层由第二透明无机半导体材料形成，其中所述第二透明无机半导体材料具有比所述第一无机半导体材料更高的电子亲和性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M布彻尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]