光電子器件、有機功能層和用于制造光電子器件的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種光電子器件、一種有機功能層和一種用于制造光電子器件的方 法。
【背景技術】
[0002] 發射電磁輻射的器件，例如有機發光二極管（0LED)通常存在的問題是：提供具有 電子和/或空穴的高的導電率的一個或多個層。在層中、例如在空穴傳輸層或電子傳輸層 中的較高的導電率經常正面地影響發射電磁輻射的層中的激子密度。反之，在層中導電率 不充分的情況下，能夠引起在發射輻射的器件中增強的效率損失和光密度損失。
【發明內容】
[0003] 需要解決的目的在于：提供一種光電子器件、一種例如可在其中使用的有機功能 層、以及一種用于制造具有改進的導電率的光電子器件的方法。
[0004] 該目的通過具有獨立權利要求的特征的主題來實現。主題的有利的實施方式和改 進形式在從屬權利要求中說明并且從下面的描述和附圖中得知。
[0005]根據一個實施方式的光電子器件包括襯底、第一電極、第二電極、至少一個有機功 能層，所述有機功能層設置在第一電極和第二電極之間。有機功能層包括基體材料、第一化 合物和第二化合物，其中第一化合物與第二化合物和第一化合物和/或第二化合物與基體 材料相互作用。通過相互作用產生有機功能層的導電率，所述導電率相對于純的基體材料 的導電率改進。
[0006] 發明人驚訝地發現：在光電子器件運行中由基體材料、第一化合物和第二化合物 構成的組合在至少一個有機功能層中引起有機功能層的導電率提高。此外，這產生提高的 發光密度和復合效率進而引起光電子器件的提高的發光產量。通過載流子復合產生的電磁 輻射基本上能夠通過第一電極或第二電極或通過這兩者耦合輸出。
[0007] 電磁輻射在此和下文中優選包括具有一個或多個出自紫外至紅外光譜范圍中的 波長或波長范圍的電磁輻射、尤其優選電磁輻射是具有出自大約350nm和大約800nm之間 的可見光譜范圍中的波長或波長范圍的可見光。
[0008]在本申請的范圍中，將術語"器件"不僅理解為制成的器件、例如有機發光二極管 (0LED)，而且也理解為襯底和/或有機層序列。有機層序列與第一電極和第二電極的復合 件已經能夠例如為器件并且形成上級的第二器件的組成部分，在所述組成部分中例如存在 附加的電端子。
[0009] "設置在第一電極和第二電極之間"不排除：其他的層或元件設置在電極之間，然 而其中有機功能層總是與電極中的一個至少處于間接的電接觸和/或機械接觸。
[0010] 將"導電率"在此和在下文中理解為至少一中材料傳輸載流子的能力，例如負的載 流子（電子）和/或正的載流子（空穴）。導電率能夠通過至少兩種或三種材料的相互作 用產生，例如通過第一化合物與第二化合物的相互作用或第一化合物和/或第二化合物與 基體材料的相互作用產生。導電率與電荷、載流子濃度和載流子的迀移率構成的乘積相關。 [0011] 根據一個實施方式，有機功能層的導電率大于由第一導電率和第二導電率組成的 總和，所述第一導電率通過第一化合物與基體材料的唯一的相互作用產生，所述第二導電 率通過第二化合物與基體材料的唯一的相互作用產生。通過第一化合物和第二化合物的共 同作用在有機功能層中產生提高的粒子傳輸、例如空穴，和在光電子器件中產生提高的發 光密度和效率。
[0012] 將"唯一的相互作用"在本文中理解為：第一化合物和基體材料或第二化合物和基 體材料僅僅彼此相互作用。"唯一的相互作用"尤其能夠表示：僅第一化合物和基體材料或 第二化合物和基體材料是導電的。
[0013] 將第一化合物與第二化合物的相互作用和/或第一化合物和/或第二化合物與基 體材料的相互作用在本文中理解為：在第一化合物和第二化合物之間或在第一化合物和/ 或第二化合物和基體材料之間構成分子之間力（zwischenmolekulareKrSfte)、分子間力 (intermolekulareICrifteJ、分子內力和/或化學鍵、例如離子相互作用、氫鍵、偶極相互 作用、范德華相互作用、離子鍵、共價鍵、配位鍵和/或金屬鍵。
[0014] 尤其第一化合物與第二化合物和第一化合物與基體材料和/或第二化合物與基 體材料構成至少一個配位鍵。
[0015] "配位鍵"在此和在下文中表示，在電子供體和電子受體之間構成鍵，其中電子供 體提供所有為構成配位鍵所需的電子，并且其中電子受體接受所提供的電子。特別地，電子 供體或者電子受體能夠僅部分地或者少量地交換電子。
[0016] 根據一個實施方式，第一化合物是關于基體材料的電子受體和/或關于第二化合 物的電子受體。
[0017] 根據另一實施方式，第二化合物是關于基體材料的電子受體和/或關于第一化合 物的電子供體。
[0018] 根據另一實施方式，與第一化合物相比，第二化合物相對于基體材料接受電子更 強。
[0019] 根據一個實施方式，除第一化合物和第二化合物之外，也還能夠將附加的化合物、 例如一種至三種附加的化合物嵌入基體材料中，所述附加的化合物能夠用于與第一化合 物、第二化合物、基體材料相互作用和/或彼此間相互作用，例如通過配位鍵構成來相互作 用。基體材料能夠替選或附加地是由多種不同的基體材料構成的混合物。
[0020] 根據一個實施方式，光電子器件是有機電子器件并且例如以有機發光二極管 (0LED)的形式成形。在此，0LED例如能夠在襯底上具有第一電極。在第一電極上方能夠施 加至少一個有機功能層或多個由有機材料構成的功能層。在該有機功能層或多個功能層上 方施加第二電極。
[0021] 在此，有機功能層能夠選自：發射輻射的層、空穴傳輸層、空穴注入層和空穴阻擋 層。尤其，有機功能層為空穴傳輸層和/或空穴注入層。
[0022] 每個其他的有機功能層能夠選自：電子注入層、電子傳輸層、空穴阻擋層或發射輻 射層。發射輻射層能夠包括單個層或多個子層、例如在綠色、紅色和/或藍色光譜范圍中發 射電磁輻射的層或子層。替選地或附加地可行的是：電子注入層、電子傳輸層和空穴阻擋層 具有單個層或多個子層。
[0023] 為此，發射輻射的層能夠具有有源區，所述有源區適合于在有機光電子器件運行 中放射電磁輻射。
[0024] 根據一個實施方式，光電子器件能夠附加地具有封裝件。
[0025] 替選地，根據另一實施方式，光電子器件以晶體管、例如場效應晶體管、太陽能電 池或光電探測器的形式成形。
[0026] 襯底能夠包括玻璃、石英、塑料薄膜、金屬、金屬薄膜、硅晶圓或其他適合的襯底材 料。0LED也能夠作為所謂的"底部發射器"構成，即在有源區中產生的電磁輻射通過襯底放 射。然后襯底對于電磁福射的至少一部分具有透明性。有利地，能夠構成為陽極的第一電 極能夠是透明的和/或能夠包括注入空穴的材料。第一電極能夠例如具有透明導電氧化物 或由其構成。透明導電氧化物（transparentconductiveoxide，縮寫"TC0"）通常是金屬 氧化物，例如氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鈦、氧化銦或銦錫氧化物（ΙΤ0)。除了二價的金屬 氧化物化合物例如ZnO、Sn02SIn203以外，三價的金屬氧化物化合物例如Zn2Sn04、CdSn03、 ZnSn03、Mgln204、GaIn03、Zn2In205或In4Sn3012或不同的透明導電氧化物的混合物也屬于TCO 族。在此，TC0不強制符合化學計量的組分并且此外能夠是p型摻雜的或η型摻雜的。
[0027] 至少一個有機功能層能夠具有有機聚合物、有機低聚物、有機單體、有機的非聚合 物的小分子（"小分子（smallmolecules)"）或這些材料的組合。
[0028] 第二電極能夠構成為陰極進而用作電子注入材料。此外，尤其鋁、鋇、銦、銀、金、 鎂、鈣或鋰以及這些材料的化合物、組合物和合金作為陰極材料證明是有利的。替選地或附 加地，第二電極也能夠具有上述TC0中的一種。附加地或替選地，第二電極也能夠構成為是 透明的和/或第一電極能夠構成為陰極并且第二電極構成為陽極。這尤其表示：〇LED也能 夠構成為"頂部發射器"。
[0029] 第一電極和/或第二電極能夠分別大面積地構成。由此能夠在0LED的情況下實 現大面積地放射在有源區中產生的電磁輻射。"大面積"在此能夠表示：有機電子器件具有 大于或等于幾mm2的面積、優選大于或等于一cm2的面積并且尤其優選大于或等于一dm2的 面積。替選地或附加地，第一電極和/或第二電極能夠至少在子區域中以結構化的方式構 成。由此能夠實現以結構化的方式放射在有源區中產生的電磁輻射，例如以圖像或象形圖 的形式放射。
[0030] 根據一個實施方式，在制造功能層時通過同時蒸發來自不同源的第一化合物、第 二化合物和基體材料在氣相中或在層中通過第一化合物和第二化合物的絡合產生第三化 合物。尤其第一化合物和第二化合物在基體材料中均勻分布。替選地，能夠在基體材料中 調整由第一化合物和第二化合物構成的濃度梯度。第三化合物尤其形成電子供體-電子受 體-絡合物。附加地，通過第三化合物產生有機功能層的更高的導電率。
[0031] 根據一個實施方式，第一化合物和/或第二化合物在基體材料中是過量存在的。 由此有機功能層的導電率也能夠例如通過空穴的濃度在工藝方面進行調節。
[0032] 根據另一實施方式，與第一化合物和/或第二化合物相比，基體材料是過量存在 的，例如優選過量多于75 %、尤其優選過量多于90 %。導電率與載流子的迀移率和載流子 的數量成比例。通常，在將第一化合物和/或第二化合物添加到基體材料時迀移率下降。但 這通過載流子的生成而過度補償，使得最后導電率上升多個數量級。因此，導電率能夠通過 基體材料與第一化合物和/或第二化合物的比例控制。水平的和垂直的梯度在工藝上是可 行的。
[0033] 第一化合物與第二化合物的相互作用引起這兩種化合物彼此間的配位。在配位狀 態下、即在構成由第一化合物和第二化合物構成的至少一個配位鍵的情況下，有機功能層 因此包括第三化合物。在有機功能層中存在短程有序。能夠將短程有序理解為：不是整個 層本身是結晶的，而是圍繞第一化合物在其直接的范圍內將第二化合物根據特定的樣式設 置。因此，整個有機功能層本身是無定型的進而不具有長程有序。
[0034] 根據一個實施方式，第一化合物包括具有至少一個金屬中心原子的金屬絡合物。 第一化合物的金屬中心原子能夠選自元素周期表的元素，例如選自元素周期表的第I副族 的元素、第VI副族的元