CN104823295B - 溶液处理的过渡金属氧化物 - Google Patents
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Abstract
一种涉及低温基于溶液合成过渡金属氧化物的方法，所述过渡金属氧化物用做空穴传输或注入/采集层，包括有机发光二级管、有机太阳能电池和有机光检测器，和用于基于氧化物的光伏装置和光检测器，以及功能电路和至少部分基于这类器件的系统。所述方法包括使过氧化物与醇基溶剂和过渡金属的溶液混合。
Description
背景
1. 发明领域
本发明涉及，例如，低温基于溶液合成过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物用做诸如有机发光二级管、有机太阳能电池和有机光检测器之类的应用中的空穴传输或注入/采集层，和用于基于氧化物的光伏装置和光检测器，以及功能电路和至少部分基于这类器件的系统。
2. 信息
有机电子和/或光电子器件通常可以包括夹在例如两个或更多个电极之间的一个或多个有机层。在某些情况下，至少一个电极可以是至少部分透明的。多个层可以包括，例如，阳极、阴极和布置在阳极和阴极层之中的缓冲层，这可以允许空穴或电子注入/采集和传输。当在产品中，如有机光电致发光器件中实施时，在外部偏压（external bias）的存在下，空穴和/或电子可以从阳极和阴极注入以形成激子，其可以有益地以例如可见光的形式释放电磁能。
附图简述
在说明书的总结部分特别地指出和明确地请求保护所请求保护的主题。然而，关于金属氧化物的构成和/或合成方法和装置操作，以及它们的目的、特征和/或优势，如果与以下附图一起阅读，通过参照下列详细描述，可以更好地理解所请求保护的主题，所述附图中：
图1是根据一个或多个实施方案的钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物溶液在透明瓶子中的示图；
图2是显示根据一个或多个实施方案的钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物及PEDOT（在铟锡氧化物（ITO）涂布的玻璃基底上的PSS薄膜）的透射光谱的图；
图3是图解根据一个或多个实施方案的以下薄膜的二维原子力显微镜（AFM）图像的图：(a) PEDOT : PSS；(b) 钼氧化物；(c) 钒氧化物；和(d) 钨氧化物；
图4是图解根据一个或多个实施方案的钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物的X-射线光电子能谱（XPS）的全扫描谱的图；
图5是图解根据一个或多个实施方案的(a) 钼氧化物中Mo 3d芯能级；(b) 钒氧化物中V 2p芯能级；(c) 钨氧化物中W 4f 芯能级的XPS能谱，以及XPS能谱的分峰的图；
图6是图解根据一个或多个实施方案的ITO、钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物的紫外光电子能谱（UPS）的图：光电发射开始（左）；全价能谱（中）；接近氧化物价带边缘的能态密度（右）；
图7是分别图解根据一个或多个实施方案的钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物的(α hv)1/2和光子能(hv)之间的关系的图，其中α是吸收系数；
图8是图解根据一个或多个实施方案的ITO/钼氧化物（左）、ITO/钒氧化物（中）、ITO/钨氧化物（右）的能级图的示意图；
图9是图解根据一个或多个实施方案的采用钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物及PEDOT : PSS作为空穴采集层的具有以下器件结构：ITO/钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物(8nm)或PEDOT : PSS(30 nm)/P3HT : PC61BM(220 nm)/Ca(20 nm)/Al(100 nm)的有机太阳能电池在光强度为100 mW/cm2的AM 1.5G太阳光谱下的电流密度-电压（J-V）特征曲线的图；
图10是图解根据一个或多个实施方案的采用钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物及PEDOT : PSS作为空穴采集层的具有以下器件结构：ITO/钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物(8nm)或PEDOT : PSS(30 nm)/P3HT : PC61BM(220 nm)/Ca(20 nm)/Al(100 nm)的有机太阳能电池在黑暗下的电流密度-电压（J-V）特征曲线的图；
图11是图解根据一个或多个实施方案的具有以下结构：ITO/TiO2(30 nm)/P3HT :PC61BM(220 nm)/MoO3(8 nm)/Al(100 nm)的倒置有机太阳能电池与标准器件结构和对照器件ITO/钼氧化物(8 nm)或PEDOT : PSS(30 nm)/P3HT : PC61BM(220 nm)/Ca(20 nm)/Al(100 nm)在光强度为100 mW/cm2的AM 1.5G太阳光谱下的电流密度-电压（J-V）特征曲线的图。
在下面的详细描述中对形成其一部分的附图进行了参照，其中，类似的标号可表示通篇相似的部分以指示对应或类似的要素。为了图示的简洁和/或清晰，图中所示的要素不一定按比例绘制。例如，为了清晰，一些要素的尺寸相对于其它要素可能被夸大。此外，要理解的是，可使用其它实施方案，并且在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下，可进行结构和/或逻辑的更改。还应该注意的是，例如向上、向下、顶部、底部、超过、高于等方向和参照可用于方便图形的论述，并且无意于限制所要求保护的主题的应用。因此，下面的详细描述不可视为限制性的，并且所要求保护的主题的范围意在通过随附的权利要求书及等价物来限定。
详细描述
在下面的详细描述中，为提供所要求保护的主题的全面理解而阐述了多个具体细节。然而，本领域技术人员将理解，所要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它情况下，本领域普通技术人员已知的方法、装置和/或系统未进行详细地描述，以免模糊所要求保护的主题。
本说明书通篇中提及“一个实施方式”、“实施方式”、“一个实施方案”、“实施方案”等可表示结合特定的实施方式或实施方案描述的特定的特征、结构或特性可包含在所要求保护的主题的至少一个实施方式或实施方案中。因此，此类短语在本说明书通篇各处中的出现不一定意在指代所描述的相同的实施方式或任一个特定的实施方式。此外，要理解的是，所描述的特定的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以各种方式组合。当然，一般来说，这些和其它问题可随特定的上下文而改变。因此，对这些术语进行描述或使用的特定上下文可提供关于由所述特定上下文所得出的推论的有用引导。
同样，如本文所使用的术语“和”、“和/或”和“或”可包含多种含义，其同样至少部分地取决于其中使用这些术语的上下文。通常，如果使用“和/或”以及“或”来将列举（例如，A、B或C）关联起来，意在表示A、B或C（此处以排他的方式使用），以及A、B和C。此外，如本文所使用的术语“一个或多个”可用于描述任何单数形式的特征、结构或特性，或者可用于描述特征、结构或特性的某种组合。
根据一个或多个实施方案，如果太阳能电池和/或有机光检测器受到光照射，例如，入射能量可以导致激子分离成空穴和电子，例如，其可以从阳极到阴极的方向移动，这可以导致电流的产生。例如，金属氧化物层可以在有机和无机光电子器件中发挥作用，其可具有合适的电子带结构，这种结构有益于载体注入/采集，以及能够导电，这足以来传输载体（例如，空穴和/或电子）。例如，金属氧化物可以是稳定的，加工相对容易，并且可以适应大面积生产。除了作为光电子学的接口电路（interface circuit）的潜在广泛用途之外，至少部分由于快速响应时间、着色效率、寿命长等，金属氧化物，如钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物，可以导致电致变色。
金属氧化物化合物可以由金属和氧形成。金属氧化物可具有期望的载体传输性质和在阳极和/或阴极电极内运行的能力，这至少部分因为与广泛的有机材料兼容的能级对齐（energy-alignment）。过渡金属氧化物，如钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物，例如，可以显示出期望的空穴注入/采集和传输性质。通常，钼、钒和钨的氧化物能够在有机光电子器件中以增强，例如，空穴注入/采集的方式与有机材料形成欧姆接触。过渡金属氧化物与用于载体传输层的其它材料相比的其它期望的特性包括在外部环境中延长的稳定性，这可以增加有机器件的寿命。
沉积金属氧化物膜的典型方法，如通过溅射和/或热蒸发，可能要求高真空条件，这可能破坏下面的有机膜，尤其是当有机膜是通过溅射方法形成的时候。考虑到与大面积、低成本、高通量生产和全溶液技术的兼容性，溶液处理的过渡金属氧化物（TMO's）吸引了来自各个研究团队的显著关注。源自各种前体溶液，如用于合成钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物溶液的七钼酸铵、三异丙醇氧钒和[W(OC2H5)6]的溶液处理的TMOs层继续受到欢迎。然而，在这些溶液处理的TMOs中有许多缺点，如粗糙的膜，其可能需要高温热退火；在水溶液中分散膜，这使得有机器件不适合用于有机装置中；或可能要求有机器件进行额外的水解。这些缺点降低了溶液处理的TMOs在，例如，有机电子学中的吸引力。
在实施方案中，预期可以使用用于合成典型的空穴传输金属氧化物，如钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物的常用方法。此外，根据各种实施方案产生的溶液处理的TMO（例如，钼氧化物、钒氧化物、钨氧化物等）在之前的操作方法中可以克服内在的一个或多个缺点。实施方案描述通用的方法，其可应用于各种TMO和可包括单一的步骤，从而使得方法的实施例实施方案即简明又有成本效益。所获得的TMO可以均匀地和更容易地分散到无水溶剂中。无水溶剂包括醇基溶剂，如在本文中描述的乙醇。因此，可以实现特别是涉及有机电子学的器件稳定性和延长的使用寿命的益处。此外，使用低温处理，例如，在大约80.0℃至大约100.0℃进行的处理，所得的TMO膜可以显示出高膜质量和/或期望的电性质。然而，应该注意到，某些TMO可以使用稍低的温度，如大约75.0℃、65.0℃或甚至更低的温度来处理，或可以使用稍高的温度，如大约110.0℃、大约120.0℃等来处理。在进一步增高退火温度时，TMO膜也可以显示出高质量。
如在下文中将详细讨论，例如，通过使用过氧化氢氧化金属和通过加入乙醇来控制或调节反应来合成典型的溶液处理的过渡金属氧化物（TMO）。可以通过调节，例如，加入到反应中的过氧化氢的量来调节或控制反应的化学计量学。此外，尽管本文讨论的很大一部分涉及使用钼、钒、钨等，但是可以预期本文所述的一种或多种方法可应用于其它过渡金属，如钪、铬、锰、钴等。此外，尽管本文所讨论的是过氧化氢，也可以使用其它过氧化物，例如，过氧化锂，和/或使用任何其它氧的氧化价态等于-1的化合物。
术语“TMO”可指代可以在有机电子学中用作空穴传输层的过渡金属氧化物，如钼氧化物、钒氧化物、钨氧化物等。TMO可以例如使用稳定性的阈值程度（threshold degree）均匀地分散在无水溶剂，如醇基溶剂中。TMO膜要求低温处理，其可以是低于，例如，大约100.0℃，尽管某些TMO膜要求较高的温度，例如大约110.0℃、125.0℃或更高。TMO膜可以是例如完全化学计量的，或可以是至少部分化学计量的，有少量的氧缺失（oxygendeficiency）。TMO膜光滑且没有小孔。TMO膜对于大范围的太阳能光谱是高度透明的。TMO具有合适的能带结构从而能在例如可以采用有机光电致发光器件的电子学中采用。
TMO可以应用于，例如，有机电致发光器件、有机太阳能电池、有机光检测器、基于氧化物的光检测器和光伏装置，以及例如可用于相关器件的电路。在某些实施方案中，TMO可以用作，例如，阳极缓冲层，其可以在有机电子学中引发空穴传输。例如，TMO可以制造在，例如，用于有机发光二级管的阳极金属和有机层之间，其可以导致空穴注入。TMO还可以例如在有机太阳能电池和/或有机光检测器中用作阳极缓冲层用于空穴采集。
TMO可以结合标准结构使用，例如，其中阳极位于靠近器件底部。TMO也可以用于倒置结构，其中阳极位于靠近有机有源层（active layer）顶部，并且如果，例如，TMO膜是从无水溶液旋涂的，不会不利地影响器件性能。然而，外部可获得的TMO可能不具有合适的性能，例如在以下方面：高温处理，和/或额外的处理如氧等离子体，和/或要求分散到水中。
在至少一个实施方案中，可以构建光伏器件，其中TMO可用于空穴传输层。此类光伏器件可显示期望的性能。光伏器件可用于供能给，例如，电子装置，如移动电话、笔记本电脑、iPad和其它平板电脑等。这样的光伏器件通过替代更常用的材料，如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、聚(苯乙烯磺酸)和/或(PEDOT : PSS)可显示出例如期望的空穴传输层。实验结果表明，相比于采用PEDOT : PSS的有机太阳能电池的光伏性能，采用TMO作为空穴传输层的有机太阳能电池的光伏性能增强。
TMO可以通过例如溅射来实现。然而，这种方法并不常用，因为，例如，处理需要真空环境，如果例如TMO膜在顶部制造，真空环境会导致下层的有机材料的破坏。典型的TMO还可以通过利用热蒸发来实现。然而，至少在某些实施方式中，这种处理同样要求至少部分真空条件。因此，典型方法不适于所有溶液处理和/或大面积生产的至少某些方面。典型的溶液处理的TMO可以由一种或多种前体实现。然而，可能要求高温来使前体转化为TMO。同样，这样的高温例如可能破坏由这样的方法得到的TMO。
溶液处理的TMO还可以由商业上可获得的TMO纳米粒子来实现。然而，至少在某些情况下，额外的氧-等离子体处理可用于去除分散剂。然而，这样的处理导致表面粗糙度和小孔。这样的粗糙度和小孔在例如用于至少某些应用时是不期望的。
在某些情况下，溶液处理的TMO可以通过将一种或多种前体分散到水溶液，如蒸馏水中来实现。然而，水溶液可能会引入稳定性问题，这些问题会缩短器件的寿命，因此不适于，例如，有机电子学应用。溶液处理的TMO层可以源自，例如，各种前体，如用于合成钼氧化物溶液的七钼酸铵、用于合成钒氧化物溶液的三异丙醇氧钒和用于合成钨氧化物溶液的[W(OC2H5)6]。源自前体的TMO至少在某些情况下可能导致由前体的不完全分解带来的不期望的成分的转移。然而，至少在某些实施方案中，可以减少或甚至消除这样明显的缺点。
有机发光器件可商业化用于显示器和/或固态照明应用。有机太阳能电池例如也可商业化用于环保构建。可开发其它使用溶液处理的TMO的有机电子和/或光电子器件，且所请求保护的主题不限于TMO的特定器件和/或实施方式。可使用各种有机器件证实TMO的合成和/或采用，TMO的改进合成可导致显示期望的电性能的材料加强。
如将要详细描述的，有机太阳能电池可以例如至少部分基于在空穴传输层中运行的TMO。在至少一个实施方式中，有机太阳能电池可以在其中TMO层设置在铟锡氧化物（ITO）涂布的玻璃基底和有机有源层之间，并且没有掺杂常用的PEDOT : PSS的情况下形成。这样的有机太阳能电池可以显示出优异的光伏性能。
实施例
下文中所提供的实施例实施方案无意于将限定条件引入到所要求保护的主题中。相反，下文所述的实施例和实施方式提供使本领域普通技术人员能够实施所要求保护的发明的细节。
在一个实施例中，金属粉末（例如，钼、钒和钨）购自位于中国，上海201206，浦东区，新金桥路196号，杉达大厦，601房间的阿拉丁试剂（Aladdin Reagent）。大约0.1克的量的钼、钒和钨的金属粉末各自分散到容器中大约10.0毫升的乙醇中，并磁力搅拌。将大约0.35毫升、0.5毫升和2毫升的H2O2（30％）溶液加入到三种金属粉末（钼、钒和钨）的各个悬浮溶液中。在大约18.0小时后，钼氧化物溶液从灰色变成黄色，然后变成蓝色。在大约3.0小时后，钒氧化物溶液变成橙色，然后变成棕色。在大约3.0小时的反应后得到相对无色的钨氧化物溶液。
钼、钒和钨氧化物溶液各自在至少部分抽真空的环境中干燥。干燥的钼氧化物、干燥的钒氧化物和干燥的钨氧化物各自大约均匀地分散到大约10.0毫升的乙醇中。注意到通过增加乙醇的量，显示为降低了反应速率。乙醇的功能至少在理论上可描述为：(i) 乙醇以使得金属粉末和过氧化氢之间的反应速率减慢的方式缓和了在金属粉末（例如，钼、钒和钨）和过氧化氢之间发生的强烈反应；和(ii) 乙醇可以起还原剂和氢离子嵌入源的作用。已注意到在反应过程中，乙醇为金属过氧化物的还原提供e-和H+，并且同时少量的H+会嵌入到TMO晶格中。然而，所要求保护的主题无意于在此方面限制。
清洁薄层电阻为15Ω/□的ITO涂布的玻璃基底，然后使用紫外-臭氧处理大约15.0分钟。对于标准的器件，聚(3,4-亚乙二氧基噻吩) : 聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT : PSS,Baytron AI 4083)或过渡金属氧化物（TMO：钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物）旋涂在ITO玻璃上。PEDOT : PSS和TMO的厚度分别估测为大约30.0 nm和大约80.0 nm。PEDOT : PSS、钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物膜在空气环境中在电炉上分别在大约140.0℃、大约80.0℃、大约100.0℃和大约100.0℃下退火大约10.0分钟。对于倒置器件，二氧化钛可以以大约30.0 nm的厚度旋涂在ITO玻璃上，并在大约150.0℃退火大约10.0分钟。然而，在某些实施方式中，PEDOT : PSS可以在例如，大约120.0℃至大约160.0℃的温度下退火。在某些实施方式中，钼氧化物和钒氧化物可以在例如，大约60.0℃至大约240.0℃的温度下退火。在某些实施方式中，钨氧化物膜可以在例如，大约80.0℃至大约160.0℃的温度下退火。在某些实施方式中，二氧化钛可以在例如，大约110.0℃至160.0℃的温度下退火。在某些实施方式中，旋转涂布(spin-cast)的钒氧化物、钼氧化物和钨氧化物膜可以在真空环境下处理，不需要任何温度处理。
将金属氧化物样品转移进入隔离箱（例如，手套箱）中来旋涂有源层。包含聚(3-己基噻吩)（P3HT）和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61BM）（1 : 1，在1,2-二氯苯（DCM）中40 mg/ml）的共混物的有源层具有大约220.0 nm的厚度。进行溶剂退火，并将样品在130.0℃下退火大约10.0分钟。对于标准器件，热蒸发Ca（大约20.0 nm）/Al（大约80.0 nm）作为具有由荫罩限定的4.5 mm2的器件面积的阴极。对于倒置器件，将钼氧化物以大约8.0 nm的厚度旋涂在有机有源层上，并放置在真空室内用泵抽大约10.0分钟，不进行任何温度处理。热蒸发大约100.0 nm的Ag作为具有由荫罩限定的4.5 mm2的器件面积的阳极。
使用具有0.15 eV的实验分辨率的He放电灯（He I 21.22 eV，从位于TraffordWharf Road, Wharfside, Manchester M17 1GP, Uniteed Kingdom的Kratos Analytical获得）获得紫外光电子能谱（UPS）。使样品偏置在-10 V以利于从UPS能谱中观察次级电子的截断。使用Pyhsical Electronics 5600多技术系统（单色Al Kα X射线源，从位于18725Lake Drive East, Chanhassen, MN55317的Physical Electronics获得）来进行X-射线光电子能谱（XPS）测量。所有能谱根据在位于大约284.6±0.1 eV的C 1s峰（结合能）的标准值来调整。TMO氧化物的表面形貌通过使用原子力显微镜（AFM）（型号：NanoScope III，购自位于580 Ensminger Road, Tonawanda, New York 14150的Digital Instruments）以轻敲模式测量。透光率测量在基本黑暗的周围环境下使用购自位于645 M Street, Suite 102,Lincoln, NE 68508-2243的J. A. Woollam Co.的M-2000椭圆偏振仪进行。电流密度(J)-电压(V)特性曲线通过使用购自位于28775 Aurora Road, Cleveland, OH 44139的Keithley Instruments的Keithley 2635数字源表（source meter）和具有100 mW/cm2照明度的Newport AM 1.5G太阳光模拟器获得。
结果
图1是根据一个或多个实施方案的钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物溶液在透明瓶子中的示图。图2显示在ITO玻璃基底上的三种TMO薄膜的透射光谱，包括PEDOT : PSS的光谱用于对照。通过椭圆光度法测定TMO膜的厚度为大约8.0 nm左右，这是如之后所讨论的在有机太阳能电池（OSC）中用作空穴传输层（HTL）的理想厚度。TMO膜的透光率与PEDOT : PSS的透光率相当，并且在长波长区（例如，红外区）较高，其可预期有益于小带隙OSC。透光率还可以说明在串叠型电池中TMO可用作有效的中间层，所述串叠型电池中顶电池可能采用红外有机材料以引起长波长太阳光谱能量转化。
图3图解了溶液处理的TMO的AFM图像。图像显示三种TMO的均匀和光滑表面，钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物分别具有大约1.33 nm、大约1.30 nm和大约1.46 nm的均方根（RMS）粗糙度，其与PEDOT : PSS的粗糙度相当（RMS大约1.07 nm）。表面的平整度和没有纳观尺度的空隙和孔隙度表明材料很好地堆积成膜。TMO薄膜的高质量说明TMO薄膜有效地使ITO表面光滑，且避免局部缺陷。TMO薄膜还足够致密从而防止电流泄露，这是用作有机电子学的缓冲层的先决条件。
图4和5图解了XPS能谱，其中根据在大约284.6±0.1 eV的C 1s峰的标准值来调整能谱。对于钼氧化物膜，如图4所示，Mo 3p芯能级的峰定位在398.2 eV，这说明，例如，接近化学计量的MoO3膜组成。接近化学计量的膜组成可以进一步通过图5(a)中标记所表示的Mo3d双峰特征来证明。Mo 3d5/2和3d3/2的中心分别在大约232.8 eV和大约235.9 eV，这是Mo6+氧化态的3d双峰的典型值。XPS能谱的分峰表明其可以通过两组3d双峰以例如，一个或多个高斯函数的形式来拟合，对应于呈两种不同氧化态的钼。Mo6+的3d双峰表现为主要的贡献者，看上去峰位于大约232.8 eV和大约236.0 eV，而小峰的中心位于大约231.7 eV和位于大约234.7 eV，确定为Mo5+的3d双峰。所获得的Mo6+与Mo5+的原子浓度比为大约6.0 : 1.0，这说明钼基本上全部被氧化，只有少量的氧缺失。
至于钒氧化物，如图5(b)中所示，V 2p3/2的芯能级的明显的中心位于大约517.7eV，这说明主要的V2O5组成，这与之前的报导是一致的，其中对于单晶V2O5，V 2p3/2的中心位于大约517.2 eV。XPS能谱包括两组类高斯的2p双峰，根据特征值，其分别对应于V5+和V4+氧化态。组成分析表明，例如，V4+占少量，例如，钒原子总数量的大约8％，这进一步证实获得的钒氧化物包含例如接近V2O5的化学计量。
对于钨氧化物的实施方案，W 4f7/2和W 4f5/2的结合能分别为大约35.9 eV和38.0eV，其代表对应于WO3的主要价态的典型值。如图5(c)所示，例如，分峰分析说明除W6+以外，没有其它的钨的价态。结果显示钨氧化物具有WO3的形式。
图6中左侧窗格的UPS能谱显示光发射开始，中间窗格显示全He I UPS能谱。接近氧化物价带（VB）边缘的能态密度谱显示在右侧窗格中。结合能是与费米能级相关的值。根据Tauc's公式得到光学带隙（Eopt），如图7中所示，其中，例如，将(αhv)1/2和hv之间的相关关系绘图。常数α对应于吸收系数和hv对应于光子能量。例如，通过外推图7的曲线的线性部分，延长至能量轴，交点确定为Eopt。ITO、钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物的功函数（WF）分别估测为大约4.6 eV、大约5.4 eV、大约5.5 eV和大约5.7 eV。光学带隙分别是大约3.0 eV、2.7 eV和3.0 eV。其它能带图参数包括电子亲和能（EA）和离子化能（IE），并显示在图8中。
钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物的TMO一度被认为是p-型金属氧化物，因此例如空穴可以通过价带传输。然而，更近期的研究表明TMO包含具有非常低导带的n-型。因此，空穴经过TMO传输可以通过采集经过导带传输的电子来实现。至于钼氧化物和钒氧化物，本文所描述的结果，例如，与n-型材料相一致，其中能带结构参数很好地符合至少某些之前的研究。N-型能带构型可能是氧空位导致的结果。在实施方案中，已经报导了少量的氧空位能够带来有效的n-型掺杂。然而，钨氧化物显示出费米能级（EF）的位置靠近带隙中间的接近本质的特性，这与XPS分析是一致的。例如，趋势是通过费米能级钉扎转变可以在具有宽泛的功函数的TMO和有机分子之间实现能级对齐。这种原理例如可应用于所研究的钼氧化物或钒氧化物/有机界面。然而，该原理不能应用于钨氧化物/有机界面，由于钨氧化物的绝缘性质抑制了电荷转移，因此实现费米能级钉扎是困难或成问题的。因此，当用于有机电子学时，可以预期到钼氧化物和钒氧化物相比于钨氧化物是更好的HTL。
为了说明通过根据至少某些实施方案的方法合成的TMO作为HTL的效率，制造和表征了多个OSC。传统的OSC可包括如ITO/TMOs或PEDOT : PSS/P3HT : PC61BM/Ca/Al的器件结构。光伏性能例如总结在表1和图解在图9和图10中。在分别低至大约80.0℃、大约100.0℃和大约100.0℃的温度下处理的钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物可获得适当的性能。在实施方案中，通过使用钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物作为HTL，基于P3HT : PC61BM的OSC的平均PEC分别为大约3.94％和大约3.86％、大约2.37％。钼氧化物、钒氧化物器件的PCE优于基于PEDOT : PSS的OSC（大约3.68％的平均PCE）。例如，相比于基于PEDOT : PSS的OSC，如果采用例如钼氧化物或钒氧化物作为HTL，相当的开路电压（V OC）说明对于空穴采集有利的能带排列。
降低的串联电阻（R S）和提高的填充因子（FF）表明例如TMO膜的良好的导电性和在有机/TMO界面对于有效空穴采集的较低的能垒。非常大的整流比（超过105）是良好的二级管特性的典型标志，暗示TMO层可以作用来极化OSC的内部电场。如果将钨氧化物用作HTL，例如，WO3的内在性质可能导致两种结果：(1) 在界面能级未对齐，这可能是因为费米能级钉扎未实现导致了V OC降低；和(2) 钨氧化物的绝缘性质可能导致薄膜的电阻大。因此，使用WO3作为HTL的器件性能可能不如基于PEDOT : PSS的OSC的性能。
表1显示了分别用钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物以及PEDOT : PSS作为空穴传输层的有机太阳能电池的光伏参数。器件结构对应于，例如，ITO/钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物或PEDOT : PSS/P3HT : PC61BM/Ca/Al。表1中的所有值是近似值。
在倒置器件中涂布在有机层上的溶液处理的TMO层可以实现几个期望的要求，如低温热退火，兼容溶剂等。源自所提出的方法的溶液处理的TMO包含这些优点。可以制造具有如ITO/TiO2/P3HT : PC61BM/钼氧化物/Ag的器件结构的倒置OSC来说明在倒置器件中溶液处理的TMO的效率。对于至少一个实施方案的光伏性能显示在表2和图解在图11中。通过使用钼氧化物作为HTL，基于P3HT : PC61BM的倒置OSC的平均PCE为大约3.84％，以及标准器件具有大约3.94％的PCE。表2提供了以钼氧化物和作为空穴传输层的倒置有机太阳能电池的光伏参数。器件结构为ITO/TiO2/P3HT : PC61BM/MoOx/Ag。表2中的所有值是近似值。
值得强调的是，在有机电子学中TMO作为HTL的效率仅要求非常薄的膜厚度（~ 8nm）和非常低的温度处理（不高于100℃）。非常薄的TMO膜允许更多太阳光透射进入用于捕获的有源层，且同时避免了在HTL中由于载体传输的能量损失。当在倒置OSC中在有机材料顶部采用这些TMO或在串叠型电池中将这些TMO作为中间层时，非常低的处理温度提供了极好的兼容性。
总而言之，描述了包括一种通用方法的实施方案，该通用方法包括用于合成低温溶液处理的TMO，如钼氧化物、钒氧化物、钨氧化物和其它的单一步骤。TMO可以均匀和稳定地分散到，例如，无水溶剂中。通过XPS表明，钼氧化物和钒氧化物分别表现为接近MoO3和V2O5的化学计量，具有少量的氧空位。钨氧化物接近WO3的化学计量或在某些实施方案中，完全与WO3的化学计量一致。除了期望的材料、光学和电学性质，所有的TMO要求非常低的温度处理（不高于大约100.0℃），并且薄至大约8.0 nm的膜厚度对于在有机电子学中用作有效的HTL的效率来说足矣。在实施方案中，对于钼氧化物或钒氧化物在OSC中用作HTL，基于TMO的OSC的光伏性能比基于PEDOT : PSS的OSC更优异。本文描述的所研究的低温溶液处理的TMO可预期应用于有成本效益的有机电子学，如所有向高效率发展的溶液处理的OSC和串叠型电池。
在说明书前文中已描述了所请求保护的主题的各个方面。出于解释的目的，阐述了特定的数字、体系或构型来提供所请求保护的主题的全面理解。然而，受益于本公开的本领域技术人员应该显而易见的是，所请求保护的主题可以在没有特定细节的条件下实施。在其他情况下，删除或简化了公知的特征以免模糊所请求保护的主题。尽管本文已阐明或描述了特定的特征，但是现在本领域技术人员能够想到许多修改、替换、变化或等价物。因此，要理解的是，随附的权利要求意在覆盖所有落在所请求保护的主题的精神范围内的此类修改或变化。
Claims (14)
1.一种方法，包括：
将过渡金属分散在醇基溶剂中形成溶液；以及
将过氧化物加入所述溶液中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述过氧化物包括过氧化氢、过氧化锂或其混合物；和/或
其中所述醇基溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇或其混合物；和/或
其中所述溶液包括：
影响所述过渡金属与所述过氧化物混合反应速率的量的所述醇基溶剂；和/或
其中所述过渡金属包括由钒、钼、钨所组成的组中的一种；和/或
其中所述方法进一步包括：
干燥所述过氧化物和所述过渡金属的溶液以形成至少部分干燥的过渡金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中所述方法进一步包括：
使至少一种无水溶剂与所述至少部分干燥的过渡金属氧化物混合；和/或
其中所述干燥包括：
在真空环境下生成所述至少部分干燥的过渡金属氧化物；和/或
其中所述方法进一步包括：
使所述至少部分干燥的过渡金属氧化物分散到无水溶剂中。
4.根据权利要求3所述的方法，
进一步包括：
形成过渡金属氧化物膜。
5.根据权利要求4所述的方法，
形成过渡金属氧化物膜包括将通过使所述至少部分干燥的过渡金属氧化物分散到无水溶剂中而形成的分散的溶液旋涂到基底上以形成所述过渡金属氧化物膜。
6.根据权利要求4或5所述的方法，
进一步包括：
形成包括所述过渡金属氧化物膜的有机器件。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中所述有机器件包括有机发光二级管、有机太阳能电池或有机光检测器中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的方法，
其中形成所述过渡金属氧化物膜包括
在60.0℃至240.0℃的温度下退火所述过渡金属氧化物膜，
其中所述过渡金属氧化物膜包含钼氧化物、钒氧化物和钨氧化物中之一，
并且当所述过渡金属氧化物膜包含钨氧化物时，所述钨氧化物在80.0℃至160.0℃的温度下退火。
9.一种装置，其包括：包括过渡金属氧化物层的有机器件，其中过渡金属氧化物层包括根据权利要求4的方法形成的过渡金属氧化物膜。
10.根据权利要求9所述的装置，其中在所述有机器件运行期间，所述过渡金属氧化物层包括空穴传输层；和/或
其中所述有机器件包括倒置结构；和/或
其中所述有机器件包括非倒置结构。
11.一种方法，包括：
制备过渡金属氧化物，其中过渡金属通过过氧化物溶液氧化，并且其中在被氧化之前，过渡金属分散在醇基溶剂中形成溶液；和
将所述过渡金属、所述过氧化物溶液和所述醇基溶剂抽真空以形成至少部分干燥的过渡金属氧化物；和
使所述至少部分干燥的过渡金属氧化物分散到无水溶剂中以形成过渡金属氧化物溶液。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
退火通过所述过渡金属氧化物溶液形成的过渡金属氧化物膜。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述退火在低于100.0℃的温度下进行。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述过渡金属包括由钒、钼和钨所组成的组中的一种。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| CN101830496A (zh) * | 2009-03-10 | 2010-09-15 | 忠南大学校产学协力财团 | 过渡金属氧化物纳米粒子的制造方法 |
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| Electrochromic performance of sol-gel deposited WO3-V2O5 films;N. Ozer, et al;《Thin Solid Films》;19991231;第349卷;第205-211页 * |
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