CN102891264A - 有机二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种有机二极管及其制备方法。所述有机二极管包括透明柔性衬底、透明正电极、透明负电极、掺杂的柔性透明p区和掺杂的柔性透明n区，其中，所述透明负电极位于所述透明柔性衬底之上，所述掺杂的柔性透明n区位于所述透明负电极之上，所述掺杂的柔性透明p区位于所述掺杂的柔性透明n区之上，所述透明正电极位于所述掺杂的柔性透明p区之上。本发明还公开了一种有机二极管的制备方法。本发明所提供的有机二极管及其制备方法，使用透明的有机材料取代传统的无机材料，成本低，在保证不改变传统无机器件的基本特性的基础上，功耗低、响应速度快，制备过程中无需高温工艺，在降低能耗的基础上还节约了制备时间。
Description
技术领域
本发明涉及有机电子学，具体来说，涉及一种有机二极管及其制备方法，更具体而言，涉及一种柔性透明有机掺杂二极管及其制备方法。
背景技术
近年来，集成电路得到迅猛的发展，其应用越来越广泛。与此同时电子系统也正在与越来越多的其他类系统相结合，在这种发展趋势下，一种特殊的电路系统——柔性透明电子系统应运而生。柔性透明电子系统在卷曲或伸缩的同时具有透光功能，因此可以覆盖安装在任意曲面或者可移动部件之上，大大扩展了电子系统的应用范围。
二极管在集成电路应用中扮演着十分重要的角色。二极管又称晶体二极管,简称二极管，它是一种具有单向传导电流功能的电子器件。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体形成的PN结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于PN结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。典型的二极管伏安特性曲线如图1所示：当二极管加有正向电压，当电压值较小时，电流极小；当电压超过开启电压（UD）时，电流开始按指数规律增大。在二极管加有反向电压，当电压值较小时，电流极小。当反向电压超过反向击穿电压（UBR）时，二极管被击穿，电流开始急剧增大。
二极管作为集成电路的基础器件，广泛应用于整流、开关、限幅、续流、检波、变容、显示、稳压、触发等技术领域，一直受到人们的广泛关注。然而，常规的二极管多是基于无机半导体材料的器件，存在着材料昂贵、功耗高、灵敏度低等缺点。
近些年，大量有机半导体器件被研制成功，有机半导体器件除了具备无机器件基本特性，还秉承了有机半导体材料质轻、污染小、成本低、工艺简单、柔韧性好、易于大面积化和小型化等优点，而且有机器件功耗低响应速度快，具有广阔的应用前景。
发明内容
针对上述技术中存在的无机半导体材料昂贵、功耗高、灵敏度低的问题，本发明实施例提供了一种有机二极管及其制备方法。
一方面，本发明的实施例提供了一种有机二极管，包括透明柔性衬底、透明正电极、透明负电极、掺杂的柔性透明p区和掺杂的柔性透明n区，其中，所述透明负电极位于所述透明柔性衬底之上，所述掺杂的柔性透明n区位于所述透明负电极之上，所述掺杂的柔性透明p区位于所述掺杂的柔性透明n区之上，所述透明正电极位于所述掺杂的柔性透明p区之上。
另一方面，本发明的实施例还提供了一种有机二极管的制备方法，包括：步骤一：在基片之上形成透明柔性衬底；步骤二：在所述透明柔性衬底之上沉积透明导电材料来形成透明负电极；步骤三：在所述透明负电极之上形成n型掺杂的柔性透明n区；步骤四：在所述n型掺杂的柔性透明n区之上形成p型掺杂的柔性透明p区；步骤五：在所述p型掺杂的柔性透明p区之上沉积透明导电材料来形成透明正电极；步骤六：将所述透明柔性衬底及其上形成的结构与所述基片分离，得到柔性透明的有机二极管。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的有机二极管，使用透明的有机材料取代传统的无机材料，不仅环保，而且有机材料质轻，成本低，在不改变传统无机器件的基本特性的基础上，有机材料较之无机材料功耗低、响应速度快，此外，柔性的有机材料使得有机二极管使用时可弯曲、拉伸，使用更灵活。
此外，本发明实施例所提供的有机二极管的制备方法，制备过程简单，无需高温工艺，在降低能耗的基础上还节约了制备时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了二极管伏安特性曲线；
图2示出了本发明一个实施例的透明柔性有机二极管的结构示意图；
图3、4、5、6、7、8示出了根据本发明实施例制备透明柔性有机二极管的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2示出了根据本发明实施例的透明柔性有机二极管的结构示意图，其中，包括透明柔性衬底1、透明负电极2、掺杂的柔性透明n区3和掺杂的柔性透明p区4、透明正电极5，其中，所述透明负电极2位于所述透明柔性衬底1之上，所述掺杂的柔性透明n区3位于所述透明负电极2之上，所述掺杂的柔性透明p区4位于所述掺杂的柔性透明n区3之上，所述透明正电极5位于所述掺杂的柔性透明p区4之上。
在本发明的一个实施例中，构成所述透明柔性衬底1的材料可以是任意已知的或将来可能出现适合用作透明柔性衬底的有机材料，例如聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等。此外，所述透明柔性衬底1的厚度可以为2μm到300μm。
此外，在本发明的一个实施例中，形成所述透明负电极2的材料可以是任意已知或即将出现的透明导电材料，例如氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩等。所述透明负电极的厚度可以为50nm到400nm。另外，与透明负电极的情况类似，形成所述透明正电极5的材料可以是任意已知或即将出现的透明导电材料，例如氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩等，且所述透明正电极的厚度可以50nm到400nm。
需要指出的是，针对具体应用情形，形成所述透明负电极2的材料可以与形成所述透明正电极5的材料相同，也可以不同，且二者的厚度可以相同，也可以不同。
在本发明的一个实施例中，形成所述掺杂的柔性透明n区3的材料可以为任意已知的或即将出现的适合用作n区材料的透明柔性材料，例如聚对二甲苯或聚苯乙烯等。同时，所述掺杂的柔性透明n区3厚度为50nm到500nm。在一个具体实施例中，所述用于n型掺杂的柔性透明n区的掺杂剂可以是任意合适的n型掺杂剂例如氮（N）元素等。
在本发明的一个实施例中，形成所述掺杂的柔性透明p区4的材料可以为任意已知的或即将出现的适合用作p区材料的透明柔性材料，例如聚对二甲苯或聚苯乙烯等。同时，所述掺杂的柔性透明p区4厚度为50nm到500nm。而在一个具体实施例中，所述用于p型掺杂的柔性透明p区的掺杂剂可以是任意合适的p型掺杂剂例如硼（B）元素等。
在根据本发明实施例的有机二极管中，使用透明的有机材料取代传统的无机材料，环保，而且有机材料质轻，成本低，在保证传统无机器件的基本特性的基础上，有机材料较之无机材料功耗低、响应速度快。此外，有机材料的柔性使得有机二极管使用时可弯曲、拉伸，使用更灵活。
图3、4、5、6、7、8示出了根据本发明实施例制备透明柔性有机二极管的流程，包括以下步骤。
步骤一：在基片10之上形成透明柔性衬底1。
如图3所示，可以通过常见的成膜技术（例如，聚合物化学气相沉积方法或溶液旋涂方法）在基片10上沉积透明柔性材料来形成透明柔性衬底。其中，所述基片10例如可以是玻璃基片、硅基片等。
在本发明的一个实施例中，所述形成透明柔性衬底1的材料可以为任意已知的或者即将出现的适合用作透明柔性衬底的材料，例如聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等。
此外，所述透明柔性衬底的厚度可以被形成为2μm到300μm，在本发明的一个优选实施例中，所述透明柔性衬底的厚度为5μm。
步骤二：在所述透明柔性衬底1之上沉积透明导电材料来形成透明负电极2。
如图4所示，可以在所述透明柔性衬底之上通过电极形成工艺（例如溅射方法或旋涂方法）涂布透明导电材料来形成透明负电极。
在本发明的一个实施例中，所述形成透明负电极的材料可以是任意已知或即将出现的透明导电材料，例如氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩等。所述透明负电极的厚度为50nm至400nm，在本发明的一个优选实施例中，使用氧化锡铟作为透明负电极，所述透明负电极的厚度为70nm。
步骤三：在所述透明负电极2之上形成n型掺杂的柔性透明n区3。
在本发明的一个实施例中，所述步骤三可以具体包括以下处理：先通过聚合物化学气相沉积方法在透明负电极2之上沉积聚对二甲苯层或聚苯乙烯层，之后再针对沉积的聚对二甲苯层或聚苯乙烯层进行n型掺杂来形成所述n型掺杂的柔性透明n区（3），如图5所示。其中，作为一个优选示例，所述n型掺杂可以以氮（N）元素为掺杂剂、利用热蒸发的NH3为掺杂源在氩气氛围中进行。
作为一个示例，形成所述n型掺杂的柔性透明n区的材料可以为任意已知的或者即将出现的适合用作形成掺杂的柔性透明n区的材料，例如聚对二甲苯或聚苯乙烯。同时，所述掺杂的柔性透明n区的厚度可以为50nm到500nm。在本发明的一个优选实施例中，形成所述掺杂的柔性透明n区的材料为聚对二甲苯、厚度为100nm、掺杂剂为N元素。
步骤四：在所述n型掺杂的柔性透明n区3之上形成p型掺杂的柔性透明p区4。
在本发明的一个实施例中，所述步骤四可以具体包括以下处理：通过聚合物化学气相沉积方法在所述n型掺杂的柔性透明p区3之上沉积聚对二甲苯层或聚苯乙烯材料层，之后再针对沉积的聚对二甲苯层或聚苯乙烯材料层进行p型掺杂来形成所述p型掺杂的柔性透明p区4，如图6所示。其中，作为一个优选示例，所述p型掺杂可以以硼（B）元素为掺杂剂、利用热蒸发的B2O3为掺杂源在氩气氛围中进行。
作为一个示例，形成所述p型掺杂的柔性透明p区的材料可以为任意已知的或者将来出现的适合形成柔性透明p区的柔性透明材料，例如聚对二甲苯或聚苯乙烯等。同时，所述掺杂的柔性透明p区的厚度为50nm到500nm。在本发明的一个优选实施例中，形成所述掺杂的柔性透明p区的材料为聚对二甲苯、厚度为100nm、掺杂剂为B元素。
步骤五：在所述p型掺杂的柔性透明p区4之上沉积透明导电材料来形成透明正电极5。
如图7所示，可以在所述p型掺杂的柔性透明p区之上通过电极形成工艺（例如溅射方法、旋涂方法、物理气相沉积方法等）沉积透明导电材料来形成透明正电极。
其中，所述形成透明正电极的材料可以为任意已知或即将出现的透明导电材料，例如氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩等。所述透明正电极的厚度可以为50nm至400nm，在本发明的一个优选实施例中，可以使用聚乙撑二氧噻吩作为透明正电极，且所述透明正电极的厚度为90nm。
步骤六：将所述透明柔性衬底1及其上形成的结构与所述基片10分离，得到柔性透明的有机二极管。
如图8所示，使用常见的分离方法（例如剥离工艺）将所述透明柔性衬底及其上形成的结构与所述基片分离，得到柔性透明的有机二极管。
以上结合图3-8描述了根据本发明实施例的制造有机二极管的方法，但是上述描述仅为示例，本发明不限于此，而是还可以进行各种改型。
例如，在本发明的另一个实施例中，在形成柔性透明n区之后，还可以进一步包括使n型掺杂的柔性透明n区的表面充分交联的步骤。
具体来说，在本发明的一个实施例中，可以将形成的n型掺杂的柔性透明n区暴露在氧气中一段时间，使得所述掺杂的柔性透明n区材料表面充分交联。其中，暴露时间例如可以为3个小时。
通过上述的使n型掺杂的柔性透明n区的表面充分交联的步骤，可以避免所述柔性透明n区与即将形成的柔性透明p区扩散融合，由此可以提高形成的器件的材料质量。
与现有技术相比，根据本发明实施例的方法所提供的有机二极管，使用透明的有机材料取代传统的无机材料，不仅环保，而且有机材料质轻，成本低，在不改变传统无机器件的基本特性的基础上，有机材料较之无机材料功耗低、响应速度快，此外，柔性的有机材料使得有机二极管使用时可弯曲、拉伸，使用更灵活。
此外，本发明实施例所提供的有机二极管的制备方法，制备过程简单，无需高温工艺，在降低能耗的基础上还节约了制备时间。
Claims (10)
1.一种有机二极管，其特征在于，包括透明柔性衬底（1）、透明正电极（5）、透明负电极（2）、掺杂的柔性透明p区（4）和掺杂的柔性透明n区（3），其中，所述透明负电极（2）位于所述透明柔性衬底（1）之上，所述掺杂的柔性透明n区（3）位于所述透明负电极（2）之上，所述掺杂的柔性透明p区（4）位于所述掺杂的柔性透明n区（3）之上，所述透明正电极（5）位于所述掺杂的柔性透明p区（4）之上。
2.如权利要求1所述的有机二极管，其特征在于，形成所述透明柔性衬底（1）的材料为聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯；所述透明柔性衬底（1）的厚度为2μm到300μm。
3.如权利要求1所述的有机二极管，其特征在于，所述透明正电极（5）和所述透明负电极（2）中的每个由氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩形成，且厚度为50nm到400nm。
4.如权利要求1所述的有机二极管，其特征在于，形成所述掺杂的柔性透明n区（3）的材料为聚对二甲苯或聚苯乙烯，掺杂剂是n元素；所述掺杂的柔性透明n区（3）厚度为50nm到500nm。
5.如权利要求1所述的有机二极管，其特征在于，形成掺杂的柔性透明p区（4）的材料为聚对二甲苯或聚苯乙烯，掺杂剂是B元素；所述掺杂的柔性透明p区（4）厚度为50nm到500nm。
6.一种有机二极管的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一：在基片（10）之上形成透明柔性衬底（1）；
步骤二：在所述透明柔性衬底（1）之上沉积透明导电材料来形成透明负电极（2）；
步骤三：在所述透明负电极（2）之上形成n型掺杂的柔性透明n区（3）；
步骤四：在所述n型掺杂的柔性透明n区（3）之上形成p型掺杂的柔性透明p区（4）；
步骤五：在所述p型掺杂的柔性透明p区（4）之上沉积透明导电材料来形成透明正电极（5）；
步骤六：将所述透明柔性衬底（1）及其上形成的结构与所述基片（10）分离，得到柔性透明的有机二极管。
7.如权利要求6所述的有机二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤一包括：通过聚合物化学气相沉积方法或溶液旋涂方法在基片之上沉积聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯材料来形成所述透明柔性衬底（1）。
8.如权利要求6所述的有机二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤二包括：通过溅射方法、旋涂方法或物理气相沉积方法在所述透明柔性衬底（1）之上沉积氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩材料来形成所述透明负电极（2）；所述步骤五包括：通过溅射方法、旋涂方法或物理气相沉积方法在所述p型掺杂的柔性透明p区（4）之上沉积氧化锡铟或聚乙撑二氧噻吩材料来形成所述透明正电极（5）。
9.如权利要求6所述的有机二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤三包括：通过聚合物化学气相沉积方法在所述透明负电极（2）之上沉积聚对二甲苯层或聚苯乙烯层，之后进行n型掺杂来形成所述n型掺杂的柔性透明n区（3）；所述步骤四包括：通过聚合物化学气相沉积方法在所述n型掺杂的柔性透明p区（3）之上沉积聚对二甲苯层或聚苯乙烯材料层，之后进行p型掺杂来形成所述p型掺杂的柔性透明p区（4）。
10.如权利要求6所述的有机二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤三和步骤四之间，还包括：使形成的n型掺杂的柔性透明n区（3）的表面充分交联的步骤。
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|---|---|---|---|---|
| CN106654057A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-10 | 福建师范大学 | 一种聚合物电致发光器件及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766439A (ja) * | 1993-08-30 | 1995-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 有機太陽電池装置 |
| US20050072971A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-07 | Marrocco Matthew L. | Organic diodes and materials |
| US20090090904A1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-04-09 | Sung-Hun Lee | Organic semiconductor device |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766439A (ja) * | 1993-08-30 | 1995-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 有機太陽電池装置 |
| US20050072971A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-07 | Marrocco Matthew L. | Organic diodes and materials |
| US20090090904A1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-04-09 | Sung-Hun Lee | Organic semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654057A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-10 | 福建师范大学 | 一种聚合物电致发光器件及其制备方法 |
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