CN105849929A - 金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能电池和有机太阳能电池 - Google Patents

金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能电池和有机太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种非晶金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95。

Description

金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、 太阳能电池和有机太阳能电池
技术领域
本发明涉及金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能电池和有机太阳能电池。
背景技术
有机电致发光元件、有机太阳能电池等有机器件正积极地被开发。例如，有机电致发光元件被广泛用于显示器、背光源和照明用途等中。
通常，有机电致发光元件具有两个电极(阳极和阴极)和设置在这些电极间的有机发光层。对两电极间施加电压时，从各自电极向有机发光层注入空穴和电子。该空穴和电子在有机发光层内再结合时，产生结合能，有机发光层中的有机发光材料因该结合能而被激发。激发后的发光材料返回基态时产生发光，因此，通过利用上述原理可以得到发光元件。
需要说明的是，通常情况下，有机电致发光元件还具有空穴注入层和/或空穴传输层、以及电子注入层和/或电子传输层。空穴注入层和空穴传输层配置在阳极与有机发光层之间，具有向有机发光层选择性地注入空穴的作用。另外，电子注入层和电子传输层配置在阴极与有机发光层之间，具有向有机发光层选择性地注入电子的作用(专利文献1)。已知通过配置这些层可以提高有机电致发光元件的发光效率。
另外，一般的有机太阳能电池具有一对电极和配置在电极间的有机光电转换层。随着光的入射，在有机光电转换层中产生空穴和电子。该空穴和电子分别从导出空穴一侧的电极和导出电子一侧的电极导出，由此产生电力。另外，在有机太阳能电池作为光检测器发挥作用的情况下，在有机光电转换层中，光被转换为电信号，由此来检测光。
有机太阳能电池的情况下也优选电子注入层和电子传输层配置在导出电子一侧的电极与有机光电转换层之间。优选空穴注入层和空穴传输层配置在导出空穴一侧的电极与有机光电转换层之间。通过配置这些层，能够提高有机太阳能电池的转换效率。上述的有机太阳能电池的情况下，即使是作为一例的包含无机太阳能电池的太阳能电池的情况下也能够提高转换效率。需要说明的是，在此，将在光吸收和电流的产生中使用有机化合物的太阳能电池设定为有机太阳能电池，将使用硅等无机物、砷化镓等无机化合物的太阳能电池设定为无机太阳能电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-176667号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，有机器件的特性还不充分，为了提高有机器件的特性，要求提高电子传输层等各层构件的性能。因此，要求可提高特性的层构件。特别是，对于有机电致发光元件而言，还没有发现具有高电子迁移率的有机物，增厚电子传输层直接关系到元件的驱动电压升高。因此，难以扩大阴极与发光层的间隔。阴极一般多使用功函数低的铝、镁这样的金属，但如此在金属位于发光层的近距离的情况下，在金属的表面，瞬逝光(近场光)与表面等离子体激元发生耦合而产生光损失。这样的损失导致使得外部量子效率(放射至有机电致发光元件外部的光子数相对于注入发光层的电子数的比例)大幅降低。
鉴于如上所述的问题，本发明的课题之一在于提供电子传输性优良的薄膜。另外，本发明的课题之一在于提供与以往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机电致发光元件。另外，本发明的课题之一在于提供与以往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的太阳能电池。此外，本发明的课题之一在于提供与以往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机太阳能电池。
用于解决问题的手段
本发明提供一种非晶金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95。
另外，本发明提供具有上述薄膜的有机电致发光元件。
另外，本发明提供具有上述薄膜的有机太阳能电池。
此外，本发明提供一种金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95。
另外，本发明提供具有上述薄膜的有机电致发光元件。
另外，本发明提供具有上述薄膜的太阳能电池。
另外，本发明提供具有上述薄膜的有机太阳能电池。
发明效果
在本发明中，能够提供电子传输性优良的薄膜。另外，在本发明中，能够提供与以往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机电致发光元件。另外，在本发明中，能够提供与以往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的太阳能电池。另外，在本发明中，能够提供与以往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机太阳能电池。
附图说明
图1是示意性地示出基于本发明一个实施例的有机电致发光元件的构成的截面图。
图2是例1～例9中分别得到的薄膜的XRD谱图。
图3是例1中得到的薄膜的UPS谱图(功函数)。
图4是例1中得到的薄膜的UPS谱图(电离电位)。
图5是例1中得到的薄膜的陶科曲线图(Tauc plot)。
图6是例2中得到的薄膜的陶科曲线图。
图7是将电子单载流子元件10的实测值的电流-电压特性与根据例2～7所得到的电阻率求出的计算值的电流-电压特性汇总示出的曲线图。
图8是将有机电致发光元件200的发光特性的评价试验结果汇总示出的曲线图。
图9是示出样品A和B的电流-电压特性的曲线图。
图10是示出样品C-2中得到的电流-电压特性的测定结果的曲线图。
图11是示出样品D、E的亮度-电压特性的曲线图。
图12是示出样品F的亮度-电压特性的曲线图。
图13是示出样品G的亮度-电压特性的曲线图。
图14是示出样品H～M的电流密度-电压特性的曲线图。
具体实施方式
在本申请说明书中，也将“含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95的非晶金属氧化物”简称为“非晶金属氧化物”。
另外，也将“含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95的非晶金属氧化物的薄膜”称为“非晶金属氧化物的薄膜”。
(非晶金属氧化物的薄膜)
在本发明的一个实施例中，提供含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95的非晶金属氧化物的薄膜。
在本发明的一个实施例中，在非晶金属氧化物的薄膜中，Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30以上。因此，可以得到足够大的电子迁移率，可抑制有机器件的驱动电压的升高。
在非晶金属氧化物的薄膜中，Zn/(Zn+Si)的原子数比可以为0.70～0.94、也可以为0.80～0.92、也可以为0.85～0.90。
非晶金属氧化物优选通过以xZnO-(1-x)SiO2(x＝0.30～0.95)表示的化学组成来表示。x可以为0.70～0.94、也可以为0.80～0.92、也可以为0.85～0.90。非晶金属氧化物优选为复合氧化物的形态。
非晶金属氧化物的薄膜优选实质上包含ZnO和SiO2。但是，非晶金属氧化物的薄膜也可以还含有选自由锡(Sn)、钛(Ti)、铟(In)、镓(Ga)、铌(Nb)和铝(Al)组成的组中的一种以上其它金属成分。以氧化物换算计，相对于ZnO、SiO2和其它金属成分的氧化物的合计100摩尔％，其它金属成分的含量优选为15摩尔％以下、更优选为10摩尔％以下、进一步优选为5摩尔％以下。需要说明的是，氧化物换算时，设定成以SnO2、TiO2、In2O3、Ga2O3、Nb2O5或Al2O3的形式算出。
在膜厚为200nm以上的情况下，非晶金属氧化物的薄膜的组成可以通过使用EPMA进行基板校正来进行分析。另外，在膜厚为700nm以上的情况下，非晶金属氧化物的薄膜的组成可以使用SEM-EDX以10kV的加速电压进行分析。另外，通过使用XRF进行基板校正也能够进行分析。另外，使用ICP的情况下，非晶金属氧化物的薄膜通过使用1mm3以上的体积能够进行分析。
非晶金属氧化物的薄膜具有如下特征：在X射线衍射中未发现明显的峰，通过下述式(1)所示的谢勒公式求出的微晶粒径(谢勒径)为5.2nm以下。ZnO(纤锌矿型)的晶格常数为a＝0.33nm、c＝0.52nm，因此，其是指微晶中的原子的排列为16列以下的状态。将谢勒常数设为K、将X射线波长设为λ、将半峰宽设为β、将峰位置设为θ时，谢勒径L表示如下：
L＝Kλ/(βcosθ) 式(1)
谢勒常数K为0.9。X射线波长λ为0.154nm。
非晶金属氧化物的薄膜是平坦性优良的膜。平坦性可以通过原子力显微镜(AFM)进行测定，在本发明中，优选在20μm平方的测定范围内均方根表面粗糙度(RMS)为10nm以下。更优选为5nm以下、进一步优选为2nm以下。通过为上述平坦度，能够省略化学机械抛光(CMP)工序。20μm平方的测定范围内的RMS粗糙度大于10nm的情况下，例如，有机电致发光元件的底部电极与顶部电极局部接近，容易发生电性短路，因此不优选。
非晶金属氧化物的薄膜的电子迁移率可以为10-4cm2·V-1s-1～102cm2·V-1s-1，也可以为10-3cm2·V-1s-1～102cm2·V-1s-1、也可以为10-2cm2·V-1s-1～102cm2·V-1s-1。
非晶金属氧化物的薄膜的电子密度可以为1×1018cm-3～1×1021cm-3、也可以为5×1018cm-3～5×1020cm-3、也可以为1×1019cm-3～1×1020cm-3。
具有这样的电子迁移率和电子密度的非晶金属氧化物的薄膜的导电性高、电子传输性高。因此，适合作为电子传输性膜。
非晶金属氧化物的薄膜的电子迁移率可以通过空穴测定法或飞行时间(Time-of-Flight(TOF))法等来求出。非晶金属氧化物的薄膜的电子密度可以通过碘滴定法或空穴测定法等来求出。
非晶金属氧化物的薄膜的电子亲和力可以为2.0eV～4.0eV、也可以为2.2eV～3.5eV、也可以为2.5eV～3.0eV。电子亲和力为2.0eV以上时，例如在作为有机电致发光元件的层构件使用时，非晶金属氧化物的薄膜的电子注入特性良好，有机电致发光元件的发光效率提高。另外，电子亲和力为4.0eV以下时，容易从有机电致发光元件得到足够的发光。如此，非晶金属氧化物的薄膜也适合作为具有电子注入性的电子传输性膜。
非晶金属氧化物的电离电位可以为5.5eV～8.5eV、也可以为5.7eV～7.5eV、也可以为5.9eV～7.0eV。具有如此大的电离电位的非晶金属氧化物的薄膜的空穴阻挡效果高，能够选择性地只传输电子。因此，非晶金属氧化物的薄膜也适合作为具有空穴阻挡性的电子传输性膜。
非晶金属氧化物的薄膜的厚度可以为10μm以下、也可以为2μm以下，但并非限定于此。可以为1nm以上。
非晶金属氧化物的薄膜的折射率可以为1.50～2.00、也可以为1.60～1.95、也可以为1.70～1.90。有机物层通常具有1.6～1.8的折射率，与非晶金属氧化物的薄膜的折射率差小，因此，可以得到在非晶金属氧化物的薄膜与有机物层的界面处因全反射引起的损失少这样的效果。
非晶金属氧化物的薄膜可以单独提供，也可以以形成在基板上的状态提供。后者的情况下，基板的材质没有特别限制。基板例如可以由玻璃这样的在超过700℃的高温下不太具有良好耐热性的材料构成。
非晶金属氧化物的薄膜可以使用含有锌(Zn)和硅(Si)的靶通过气相蒸镀法在基板上进行成膜来形成。
在本申请中，“气相蒸镀法”是指包括物理气相成膜(PVD)法、PLD法、溅射法和真空蒸镀法在内使靶原料气化后使该原料堆积在基板上的成膜方法的总称。
在溅射法中，包括DC(直流)溅射法、高频溅射法、螺旋波溅射法、离子束溅射法和磁控溅射法等。通过溅射法，能够在大面积区域相对均匀地形成薄膜。
靶只要是含有Zn和Si的靶即可。Zn和Si可以含有在单独的靶中，也可以分别含有在多个靶中。在靶中，Zn和Si可以分别以金属或金属氧化物的形式存在，也可以以合金或复合金属氧化物的形式存在。金属氧化物或复合金属氧化物可以为结晶、也可以为非晶。
靶中除了Zn和Si以外还可以含有选自由Sn、Ti、In、Ga、Nb和Al组成的组中的一种以上其它金属成分。Zn、Si及其它金属成分可以含有在单独的靶中，也可以分别含有在多个靶中。在靶中，Zn、Si及其它金属成分可以分别以金属或金属氧化物的形式存在，也可以以两种以上金属的合金或复合金属氧化物的形式存在。金属氧化物或复合金属氧化物可以为结晶，也可以为非晶。
靶的相对密度优选为90％以上。
使用单独的靶的情况下，靶中的Zn/(Zn+Si)的原子数比可以为0.30～0.95，也可以为0.70～0.94，也可以为0.80～0.92，也可以为0.85～0.90。单独的靶除了Zn和Si以外还含有选自由Sn、Ti、In、Ga、Nb、和Al组成的组中的一种以上其它金属成分的情况下，以氧化物换算计，相对于ZnO、SiO2及其它金属成分的氧化物的合计100摩尔％，其它金属成分的含量优选为15摩尔％以下、更优选为10摩尔％以下、进一步优选为5摩尔％以下。需要说明的是，氧化物换算时，设定成以SnO2、TiO2、In2O3、Ga2O3、Nb2O5或Al2O3的形式算出。靶的组成分析可以通过XRF法等进行。需要说明的是，所形成的非晶金属氧化物的薄膜的组成有时与所使用的靶的组成比不同。
使用多个靶的情况下，例如通过将金属Si靶和ZnO靶同时进行溅射可以得到本发明的非晶金属氧化物的薄膜。作为其它多个靶的组合，可以列举：ZnO靶与SiO2靶的组合、含有ZnO和SiO2且ZnO比率不同的多个靶的组合、金属Zn靶与金属Si靶的组合、金属Zn靶与SiO2靶的组合、含有金属Zn或金属Si的靶与含有ZnO和SiO2的靶的组合等。
同时使用多个靶的情况下，通过调节对各个靶施加的电力可以得到具有期望组成的非晶金属氧化物的薄膜。
对形成非晶金属氧化物的薄膜时的被成膜基板不“主动地”进行加热。例如，不通过加热器等对被成膜基板设置部附近进行加热。这是因为：因被成膜基板的温度升高而难以得到非晶金属氧化物的薄膜。但是，被成膜基板会因基于离子冲击等的溅射成膜本身而“附带地”被加热。这种情况下，被成膜基板的温度升高何种程度取决于溅射成膜的条件。为了避免被成膜基板的温度升高，可以“主动地”将被成膜基板冷却。优选在被成膜基板的温度为70℃以下进行成膜。可以为60℃以下、也可以为50℃以下。基板温度可以通过将热电偶的前端抵靠于溅射装置的腔室内的基板来测定。
在不“主动地”加热被成膜基板的情况下，作为基板的材料，可以使用例如玻璃、塑料这样的在超过700℃的高温侧耐热性降低的材料。
溅射气体的压力(溅射装置的腔室内的压力)优选为0.05Pa～10Pa的范围、更优选为0.1Pa～5Pa、进一步优选为0.2Pa～3Pa。为上述范围时，溅射气体的压力不会变得过低，等离子体变得稳定。另外，溅射气体的压力不会变得过高，因此能够抑制因离子冲击增加引起的被成膜基板的温度升高。
靶与被成膜基板的间隔(T-S距离)优选为2cm～20cm、更优选为3cm～15cm、进一步优选为5cm～12cm。为上述范围时，T-S距离不会变得过小，因此能够抑制被成膜基板的温度升高，此外容易得到厚度均匀的薄膜。另外，T-S距离不会变得过大，因此可以得到足够的成膜速度，不易使生产效率降低。
所使用的溅射气体没有特别限制。溅射气体可以为非活性气体或稀有气体。可以含有氧。作为非活性气体，例如可以列举N2气。另外，作为稀有气体，可以列举He(氦气)、Ne(氖气)、Ar(氩气)、Kr(氪气)和Xe(氙气)。它们可以单独使用、也可以与其它气体合用。或者，溅射气体可以为NO(一氧化氮)、CO(一氧化碳)这样的还原性气体。
基于本发明一个实施例的非晶金属氧化物的薄膜能够用于有机电致发光元件、有机太阳能电池等有机器件用的层构件等。例如，在应用于在有机电致发光元件、有机太阳能电池中要求电子传输性的层、具体而言选自由电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层组成的组中的一种以上的层的情况下，能够进一步提高有机器件的特性。例如，可以提供具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机器件。另外，有机电致发光元件的情况下，能够提高发光效率。另外，有机太阳能电池的情况下，能够提高转换效率。上述有机太阳能电池的情况下，即使在包含无机太阳能电池的太阳能电池的情况下，也能够提高转换效率。
(有机电致发光元件)
基于本发明一个实施例的非晶金属氧化物的薄膜能够用作有机电致发光元件的层构件。基于本发明一个实施例的有机电致发光元件具有作为一对电极的阳极和阴极以及配置在该阳极与阴极之间的发光层，在发光层与阴极之间配置“非晶金属氧化物的薄膜”。该“非晶金属氧化物的薄膜”可以作为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种以上的层来配置。
即，本发明的有机电致发光元件可以为如下所述的结构中的任一种：
非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜作为电子注入层配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜作为空穴阻挡层配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜兼作为电子传输层和电子注入层配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜兼作为电子传输层和空穴阻挡层配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜兼作为电子传输层和电子注入层和空穴阻挡层配置而成的结构。
本发明的有机电致发光元件在阳极与阴极之间具有发光层，在发光层与阴极之间为如下所述的结构中的任一种：
非晶金属氧化物的薄膜与阴极相接配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜与发光层相接配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜与阴极和发光层相接配置而成的结构；
非晶金属氧化物的薄膜与阴极和发光层都不相接配置而成的结构。
在非晶金属氧化物的薄膜与发光层相接配置的情况下，非晶金属氧化物的薄膜与发光层的折射率差小，因此，可以得到在非晶金属氧化物的薄膜与发光层的界面处因全反射引起的损失少这样的效果。
作为本发明的有机电致发光元件的构成，可以列举例如下述(a)～(j)。
(a)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
(b)阴极\电子注入层\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
(c)阴极\电子注入层\非晶金属氧化物的薄膜\空穴阻挡层\发光层\阳极
(d)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\空穴阻挡层\发光层\阳极
(e)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子传输层\发光层\阳极
(f)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子传输层\空穴阻挡层\发光层\阳极
(g)阴极\电子传输层\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
(h)阴极\电子注入层\电子传输层\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
(i)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子注入层\发光层\阳极
(j)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子注入层\空穴阻挡层\发光层\阳极
需要说明的是，上述元件构成是例示，本发明的有机电致发光元件的构成并非限定于此。另外，在阳极与发光层之间，可以自阳极侧起依次设置选自由空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层组成的组中的一种以上的层。
以下，参考附图对本发明的有机电致发光元件(以下，也称为“有机EL元件”)的一个实施例进行说明。图1中示出基于本发明一个实施例的有机EL元件的示意性截面图。图1示出在上述(c)的元件构成中还具有空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层的例子。
如图1所示，基于本发明一个实施例的有机电致发光元件100通过在基板110上依次层叠阴极120、电子注入层130、电子传输层140、空穴阻挡层145、发光层150、电子阻挡层155、空穴传输层160、空穴注入层170和阳极180而构成。
但是，选自由空穴注入层170、空穴传输层160、电子阻挡层155、空穴阻挡层145和电子注入层130组成的组中的一种以上的层也可以省略。
基于本发明一个实施例的有机EL元件100具有如下特征：电子传输层140由“非晶金属氧化物的薄膜”构成。
通常情况下，电子传输层140由三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)这样的有机物构成。但是，Alq3这样的有机物的电子迁移率相对较低，导电性差。因此，使用该材料作为电子传输层时，为了确保充分的电子传输性，需要使层的厚度变薄。但是，使膜厚变薄时，会产生因上述金属电极表面的瞬逝光(近场光)和表面等离子体激元引起的光损失。发光部与电极的间隔越近，则该因等离子体激元引起的损失越大，间隔为30nm时损失约70％，间隔为50nm时损失约30％。即意味着，发光部与金属电极的间隔为30nm的情况下，由发光部产生的光的70％被等离子体激元吸收。另外，使膜厚变薄时，有可能难以得到层状的薄膜。另一方面，使膜厚变厚时，不能得到足够的导电性，有可能电子传输性变得不充分、或者有机EL元件的发光所需的电压增加。
另外，Alq3这样的有机物存在稳定性相对较差、与大气接触时容易劣化的问题。因此，Alq3制的电子传输层的操作处理需要在受控的环境下实施，其结果有可能使得制造工艺变得复杂。
另外，Alq3这样的有机物具有空穴的迁移率相对高的性质。因此，使用Alq3制的电子传输层时，有可能发光层150中未与电子再结合的空穴穿过电子传输层140而到达阴极120，发光效率降低。
如此，在电子传输层中不能得到足够的导电性的情况下、在电子传输层中产生劣化的情况下、或者在空穴穿过电子传输层的情况下，有可能有机电致发光元件不能得到期望的发光特性、或者有机电致发光元件的可靠性降低。
与此相对，在基于本发明一个实施例的有机EL元件100中，配置有非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140。非晶金属氧化物的薄膜具有良好的导电性。因此，使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140的情况下，无需像现有的Alq3那样将层的厚度设定为约50nm。
另外，非晶金属氧化物的薄膜由稳定的无机材料构成，因此即使与空气接触也不会发生变质或者劣化。因此，消除了如现有的Alq3制电子传输层那样不得不在受控的环境下进行操作处理、制造工艺变得复杂的问题。
此外，非晶金属氧化物的薄膜具有用于使从阴极120向发光层150的电子注入势垒缓和的良好的电子亲和力。因此，在本发明中，可以得到发光效率高的有机EL元件。
除此以外，非晶金属氧化物的薄膜具有电离电位大这样的特征。因此，非晶金属氧化物的薄膜具有所谓的空穴阻挡效果。即，可防止在发光层150中未与电子再结合的空穴穿过电子传输层140而到达至阴极120，电子与空穴的再结合概率升高。因此，在本发明中，可以得到发光效率高的有机EL元件。
通过配置非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140，能够提供操作处理容易、并且可靠性高的有机EL元件。
接着，对构成图1所示有机EL元件100的各层的构成更具体地进行说明。
(基板110)
基板110具有支撑在上部构成有机EL元件100的各层的作用。基板110的材质没有特别限制。在图1中，在将有机EL元件100的光提取面设为下侧(即基板110侧)的情况下，基板110由透明的材料构成。例如，使用玻璃基板或塑料基板等作为基板110。
(阴极120)
阴极120通常由金属构成。需要说明的是，在将有机EL元件100的光提取面设为下侧(即基板110侧)的情况下，阴极120由透明的材料构成。作为阴极120，使用例如ITO(铟锡氧化物)这样的透明金属氧化物薄膜。
阴极120例如可以为铝、银、金、镁、钙、钛、钇、锂、钆、镱、钌、锰、钼、钒、铬、钽、或者上述金属的合金这样的金属材料。或者，阴极120例如可以为ITO、锑氧化物(Sb2O3)、锆氧化物(ZrO2)、锡氧化物(SnO2)、锌氧化物(ZnO)、IZO(铟锌氧化物，Indium ZincOxide)、AZO(ZnO-Al2O3：掺杂有铝的锌氧化物)、GZO(ZnO-Ga2O3：掺杂有镓的锌氧化物)、Nb掺杂TiO2、Ta掺杂TiO2和IWZO(In2O3-WO3-ZnO：掺杂有三氧化钨和氧化锌的铟氧化物)等金属氧化物。
阴极120的成膜方法没有特别限制。阴极120可以通过蒸镀法(真空蒸镀法、电子束蒸镀法)、离子镀法、激光烧蚀法和溅射法等来成膜。
典型地，阴极120的厚度为50nm～150nm的范围。使用金属材料作为透明电极的情况下的阴极120的厚度优选为2nm～50nm的范围。
(电子注入层130)
电子注入层130选自具有电子注入性的材料。电子注入层130可以为选自由氟化锂、碳酸铯、氯化钠、氟化铯、氧化锂、氧化钡、碳酸钡和8-羟基喹啉锂组成的组中的一种以上。
电子注入层130可以由含有钙原子和铝原子的非晶氧化物的电子化合物的薄膜形成。
在此，“非晶氧化物的电子化合物”是指包含以由钙原子、铝原子和氧原子构成的非晶作为溶剂并以电子作为溶质的溶剂合物的非晶固体物质。非晶氧化物中的电子作为阴离子发挥作用。电子可以以双极化子的形式存在。“非晶氧化物的电子化合物”的薄膜中的铝原子与钙原子的摩尔比(Ca/Al)优选为0.3～5.0的范围、更优选为0.55～1.00的范围。
电子注入层130的成膜方法没有特别限制，可以通过蒸镀法进行成膜。例如，可以在10-3Pa～10-7Pa的真空中将电子注入材料加热、进行蒸镀。另外，也可以通过溅射法等进行成膜。
电子注入层130的厚度通常优选为0.5nm～2.0nm。这是因为：过薄时，电子注入的效果小，过厚时，体积电阻升高。
需要说明的是，电子注入层130可以省略。
(电子传输层140)
如上所述，在有机EL元件100中，在电子传输层140中配置有非晶金属氧化物的薄膜。
如上所述，由非晶金属氧化物的薄膜构成的电子传输层140具有良好的电子迁移率。与现有的电子传输层140中使用的Alq3这样的有机电子传输层相比，上述电子迁移率大几个数量级。如果使用非晶金属氧化物的薄膜，则即使增厚电子传输层140的膜厚，有机EL元件的发光中所需的电压也不易增加，因此，在有机电子传输层中能够制成困难的较厚的层。
由非晶金属氧化物的薄膜构成的电子传输层140的厚度例如可以为70nm～2000nm、优选为100nm～1500nm、更优选为200nm～1000nm、进一步优选为300nm～500nm。通过将电子传输层140设定为上述厚度，能够降低上述因等离子体激元引起的光损失，如果通过光学设计来改善光提取效率，则能够改善外部量子效率。另外，与使用包含有机物的电子传输层的情况相比，能够抑制有机EL元件的短路。由此，能够提高有机EL元件的可靠性、成品率。该有机EL元件的短路的抑制效果在包含有源矩阵等细像素的显示器用途中也有效果，但特别是在包含大像素的照明用途中效果更加显著。另外，电子传输层140设定成如上所述的厚度，由此，薄膜的制作中无需长时间，能够抑制制造成本。电子传输层140可以通过上述成膜方法来成膜。
(空穴阻挡层145)
空穴阻挡层145选自具有空穴阻挡性的材料。空穴阻挡层例如可以为HOMO能级高的材料等。或者，可以为无机氧化物、金属氧化物等。例如，可以为IGZO(In-Ga-Zn-O)、ITO(In-Sn-O)、ISZO(In-Si-Zn-O)、IGO(In-Ga-O)、ITZO(In-Sn-Zn-O)、IZO(In-Zn-O)和IHZO(In-Hf-Zn-O)等。
另外，空穴阻挡层145可以由如上所述的“非晶氧化物的电子化合物”的薄膜来形成。“非晶氧化物的电子化合物”的薄膜中的铝原子与钙原子的摩尔比(Ca/Al)优选为0.3～5.0的范围、更优选为0.55～1.00的范围。
需要说明的是，空穴阻挡层145可以省略。
(发光层150)
发光层150可以由作为有机电致发光元件用的发光材料已知的材料构成。
发光层150例如可以为：表吲哚阱(epindolizine)、2,5-双[5,7-二叔戊基-2-苯并噁唑基]噻吩、2,2’-(1,4-亚苯基二亚乙烯基)双苯并噻唑、2,2’-(4,4’-亚联苯基)双苯并噻唑、5-甲基-2-{2-[4-(5-甲基-2-苯并噁唑基)苯基]乙烯基}苯并噁唑、2,5-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)噻吩、蒽、萘、菲、芘、屈(chrysene)、苝、苝酮、1,4-二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、吖啶、茋、2-(4-联苯)-6-苯基苯并噁唑、三(8-羟基喹啉)铝、二(8-羟基喹啉)镁、双(苯并-8-羟基喹啉)锌、双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝氧化物、三(8-羟基喹啉)铟、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、8-羟基喹啉锂、三(8-羟基喹啉)镓、双(5-氯-8-羟基喹啉)钙、聚锌-双(8-羟基-5-羟基喹啉)甲烷、表吲哚二酮二锂、二(8-羟基喹啉)锌、1,2-酞苝酮(1,2-phthaloperinone)、1,2-萘苝酮等。
发光层150可以通过蒸镀法或转印法等干式工艺进行成膜。或者，发光层150可以通过旋涂法、喷涂法、凹版印刷法等湿式工艺进行成膜。
典型地，发光层150的厚度为1nm～100nm的范围。另外，发光层也可以兼用作空穴传输层。
(电子阻挡层155)
电子阻挡层155选自具有电子阻挡性的材料。
电子阻挡层155可以为有机材料、例如LUMO能级低的材料。例如可以为三(苯基吡唑)合铱(Tris(phenylpyrazole)iridium：Ir(ppz)3))等。
(空穴传输层160)
空穴传输层160选自具有空穴传输性的材料。
空穴传输层160例如可以为芳基胺类化合物、含有咔唑基的胺化合物和含有芴衍生物的胺化合物等。具体而言，空穴传输层160可以为4,4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)、N,N’-双(3-甲基苯基)-(1,1’-联苯)-4,4’-二胺(TPD)、2-TNATA、4,4’,4”-三(N-(3-甲基苯基)N-苯基氨基)三苯胺(MTDATA)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯(CBP)、螺-NPD、螺-TPD、螺-TAD、TNB等。
空穴传输层160可以使用现有的一般成膜工艺进行成膜。
典型地，空穴传输层160的厚度为1nm～100nm的范围。
需要说明的是，空穴传输层160可以省略。
(空穴注入层170)
空穴注入层170选自具有空穴注入性的材料。
空穴注入层170可以为有机物，例如CuPc和星暴状(starburst)胺等。或者，空穴注入层170可以为金属氧化物，例如含有选自由钼、钨、铼、钒、铟、锡、锌、镓、钛和铝组成的组中的一种以上金属的氧化物材料。
通常，已知在通过溅射法形成在有机物层上成膜的顶部电极的情况下，因有机物层的溅射损伤使得有机EL元件的特性劣化。与有机物相比，金属氧化物的溅射耐性高，因此，通过在有机物层上形成金属氧化物层，能够减小对有机物层的溅射损伤。
空穴注入层170的成膜方法没有特别限制。空穴注入层170可以通过蒸镀法或转印法等干式工艺进行成膜。或者，空穴注入层170可以通过旋涂法、喷涂法、凹版印刷法等湿式工艺进行成膜。
典型地，空穴注入层170的厚度为1nm～50nm的范围。
需要说明的是，空穴注入层170可以省略。
(阳极180)
作为阳极180，通常使用金属或金属氧化物。使用材料优选功函数为4eV以上的材料。将有机EL元件100的光提取面设为阳极180侧的情况下，阳极180需要为透明。
阳极180例如可以为铝、银、锡、金、碳、铁、钴、镍、铜、锌、钨、钒、或者上述金属的合金这样的金属材料。或者，阳极180例如可以为ITO、锑氧化物(Sb2O3)、锆氧化物(ZrO2)、锡氧化物(SnO2)、锌氧化物(ZnO)、IZO(铟锌氧化物，Indium Zinc Oxide)、AZO(ZnO-Al2O3：掺杂有铝的锌氧化物)、GZO(ZnO-Ga2O3：掺杂有镓的锌氧化物)、Nb掺杂的TiO2、Ta掺杂的TiO2和IWZO(In2O3-WO3-ZnO：掺杂有三氧化钨和氧化锌的铟氧化物)等金属氧化物。
阳极180的成膜方法没有特别限制。阳极180可以通过蒸镀法、溅射法、涂布法等公知的成膜技术来形成。
典型地，阳极180的厚度为50nm～150nm的范围。使用金属材料作为透明电极的情况下的阳极180的厚度优选为2nm～50nm的范围。
需要说明的是，在图1的例子中，以阴极120配置在更靠近基板110一侧、阳极180配置在距基板110更远一侧的情况为例，对有机EL元件的构成进行了说明。
但是，在本发明中，有机EL元件的构成并非限定于此。例如，可以与图1的构成相反，阳极180配置在更靠近基板110一侧，阴极120配置在距基板110更远一侧。这种情况下，有机EL元件形成如下构成：在图1中，除基板110以外的层120～180的部分上下反转。
通常，在有机EL元件中，在阴极与阳极之间存在的各层(以下统称为“有机层”)存在因水分等环境成分而致特性劣化的倾向。因此，有机层优选尽可能地与水分等环境因子屏蔽开。另外，有机层的物理接触也相对较弱，因此优选提高机械强度。
关于这点，对基于本发明一个实施方式的有机EL元件而言，通过化学耐久性优良的非晶金属氧化物的薄膜(140)能够使有机层表面稳定化(passivation)。另外，通过机械强度优良的非晶金属氧化物的薄膜(140)也能够物理性地保护有机层。
例如，在图1所示的有机EL元件100的构成中，通过非晶金属氧化物的薄膜(140)能够化学和物理性地保护阴极120和电子注入层130。另外，例如在图1中，除基板110以外的层120～180的部分上下反转构成的情况下，通过非晶金属氧化物的薄膜(140)能够化学和物理性地保护空穴阻挡层145～阳极180为止的各层。
在本发明的一个实施方式中，通过这样的效果，在有机EL元件的制造过程中，也能够容易地在大气中运送半成品，有机EL元件的制造变得简便。
本发明的有机EL元件可以为下述任一种构成。
(1)依次具有基板、阴极和阳极且将基板侧设定为光提取面的构成；
(2)依次具有基板、阴极和阳极且将阳极侧设定为光提取面的构成；
(3)依次具有基板、阳极和阴极且将基板侧设定为光提取面的构成；
(4)依次具有基板、阳极和阴极且将阴极侧设定为光提取面的构成。
从开口率的观点出发，本发明的有机EL元件优选取上述(2)和(4)的构成。另外，从有机EL元件的亮度稳定性的观点出发，优选取上述(1)或(2)的构成。
作为本发明的有机EL元件的其它实施例，有机EL元件100可以为配置非晶金属氧化物的薄膜作为电子注入层130的构成。非晶金属氧化物的薄膜具有用于缓和从阴极120到发光层150的电子注入势垒的良好的电子亲和力，因此能够适当地作为电子注入层发挥功能。
另外，作为本发明的有机EL元件的其它实施例，有机EL元件100可以为配置非晶金属氧化物的薄膜作为空穴阻挡层145的构成。非晶金属氧化物的薄膜的空穴阻挡效果高、具有大电离电位，因此能够适当地作为空穴阻挡层发挥功能。
需要说明的是，在有机EL元件100中，在没有配置非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140的情况下，电子传输层140可以由具有电子传输性的材料构成。作为具有电子传输性的材料，例如可以列举三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、浴铜灵(BCP)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚)铝(BAlq)。或者，也可以配置兼用作发光层的电子传输层。
在构成有机EL元件的各材料的化学稳定性方面，一般认为：功函数低的阴极和电子注入层的化学稳定性差，长期间使用的情况下，发生氧化等化学反应而劣化，会限制有机EL器件本身的长期稳定性。因此，像本发明的有机EL元件这样，利用由化学稳定且气体透过性低的非晶金属氧化物的薄膜构成的电子传输层覆盖阴极和电子注入层，由此与使用了像Alq3这样的有机物的情况相比，还可以得到有机EL元件的寿命延长的效果。
需要说明的是，本发明的有机EL元件也可以为不配置作为含有钙原子和铝原子的非晶氧化物的电子化合物的薄膜的电子传输层或阴极的构成。
(有机太阳能电池)
上述本发明的“非晶金属氧化物的薄膜”可以用作有机太阳能电池的层构件。有机太阳能电池具有一对电极和在一对电极之间由有机物构成的光电转换层。一对电极包括导出电子一侧的电极和导出空穴一侧的电极。本发明的有机太阳能电池在光电转换层与导出电子一侧的电极之间配置有“非晶金属氧化物的薄膜”。
该非晶金属氧化物的薄膜可以作为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种以上的层来配置。
本发明的有机太阳能电池的构成可以为上述有机EL元件中说明的(a)～(h)，也可以为图1的有机EL元件100的构成。有机太阳能电池的导出空穴一侧的电极换称为有机EL元件的阳极即可。有机太阳能电池的导出电子一侧的电极换称为有机EL元件的阴极即可。有机太阳能电池的光电转换层换称为有机EL元件的发光层即可。
通过配置非晶金属氧化物的薄膜作为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种以上的层，能够提供具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机太阳能电池。另外，能够提高转换效率。
在上述针对有机太阳能电池的情况下，即使在作为一例的包含无机太阳能电池的太阳能电池的情况下，也能够提供具有良好的稳定性、具有高可靠性的太阳能电池，能够提高转换效率。
以上，以含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)且其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95的金属氧化物的薄膜由非晶构成的情况为例对本发明的一个实施例进行了说明。但是，具有该组成的金属氧化物的薄膜并非一定需要全部为非晶。即，在本发明中，金属氧化物的薄膜也可以为微晶、或者也可以为非晶与微晶混合存在的形态。对于本领域技术人员而言显而易见的是，对于这样的金属氧化物的薄膜，也能够应用上述(非晶金属氧化物的薄膜)的栏、(有机电致发光元件)的栏和/或(有机太阳能电池)的栏等中的相关记载。
需要说明的是，本发明中的金属氧化物的薄膜在为非晶或以非晶的状态为主导时薄膜的平坦性容易提高。另外，金属氧化物的薄膜在为非晶或以非晶的状态为主导时电子亲和力与组成的关系容易具有线性，因此容易选择多个带作为光电转换元件。此外，金属氧化物的薄膜在为非晶或以非晶的状态为主导时容易得到均质的膜。另一方面，关于本发明中的金属氧化物的薄膜，与非晶相比，微晶的情况下容易在膜厚方向上取向，因此以微晶为主导时容易提高膜厚方向的电子特性。
实施例
以下，对本发明的实施例和比较例进行说明。例1～7、11、12和14是实施例，例8、9、13和15是比较例。
(例1～例9)
在各例中，通过下述方法制作出在被成膜基板上形成有金属氧化物的薄膜的样品，对其特性进行评价。
(成膜条件)
成膜装置使用RF磁控溅射装置(ULVAC公司制)。对于溅射靶而言，对每个样品使用直径Φ2英寸、且以氧化物换算的摩尔％表示时以规定的比率含有ZnO和SiO2的烧结体的靶。
首先，将被成膜基板导入至溅射装置的腔室内。
将溅射装置的腔室内设定为10-5Pa以下的真空度后，向腔室内导入20sccm的规定的溅射气体。作为溅射气体，使用氩(Ar)气(G1等级：纯度99.99995体积％)、或者氧(O2)气(G1等级：纯度99.99995体积％)与Ar气(G1等级)的混合气体。即，使用Ar气或者氧浓度20％的O2/Ar混合气体作为溅射气体。
将溅射气体的压力设定为规定压力，将靶与被成膜基板的间隔(T-S距离)设定为规定间隔，对溅射阴极施加50W电力。成膜时的基板温度为70℃以下。
将例1～9中的溅射的成膜条件示于表1中。
(评价1原子数比)
使用镍基板作为被成膜基板。对在镍基板上形成的金属氧化物的薄膜求出原子数比(Zn/(Zn+Si))。原子数比通过对薄膜进行SEM-EDX分析来求出。需要说明的是，为了减小基板的影响，加速电压设定为10kV。将结果示于表2中。
(评价2XRD)
使用石英玻璃基板作为被成膜基板。对在石英玻璃基板上形成的金属氧化物的薄膜使用RIGAKU制造的X射线衍射装置RINT-2000通过西曼-包林(Seemann-Bohlin)法测定X射线衍射谱图。关于西曼-包林法，在日本金属学会会报第27卷第6号461～465页(1988)中示出。在加速电压为50kV、放电电流为300mA的条件下对Cu照射电子射线，将产生的CuKα射线固定为入射角0.5°后对样品进行照射，得到衍射图案。图2中示出所得到的衍射图案。任一个衍射图案中都发现了来自纤锌矿型ZnO的光晕图案。将2θ为33°附近的纤锌矿型ZnO的(002)面的谢勒径示于表2中。例1～7中得到的薄膜均是谢勒径为5nm以下，在X射线衍射下确认到为非晶。另一方面，在例8、9中，谢勒径大于5nm，在X射线衍射下确认到为结晶。
(评价3UPS)
使用在无碱基板上形成有150nm ITO膜的ITO基板作为被成膜基板。在ITO基板(形成有ITO膜的面)上形成厚度10nm的金属氧化物的薄膜。对该薄膜通过紫外光电子能谱(UPS)测定电离电位。测定是在10-7Pa以上的高真空中对薄膜照射He灯的紫外线(He(I)、21.22eV)。将例1中得到的薄膜的谱图示于图3、图4中。图3是光电子的计数数量与光电子的动能的关系，功函数估算为3.9eV。图4是光电子的计数数量与结合能的关系，电离电位通过结合能与功函数之和求出，估算为6.6eV。
(评价4光吸收系数)
与评价2同样，使用石英玻璃基板作为被成膜基板。对于在石英玻璃基板上形成的金属氧化物的薄膜，通过测定反射率和透射率求出光吸收系数。进一步，根据所得到的光吸收系数的陶科曲线图求出光学带隙。作为一例，图5、图6中示出例1、2中形成的非晶金属氧化物的薄膜的陶科曲线图。关于例1～7所得到的光学带隙为3.2～4.0。表2中示出所得到的光学带隙。与UPS中得到的电离电位的结果相结合，则例1中形成的非晶金属氧化物的薄膜的电子亲和力估算为2.6eV。对于例2～7中形成的非晶金属氧化物的薄膜也设定为相同程度的电离电位时，电子亲和力估算为约3.3～约3.4eV。
(评价5电阻率)
与评价2同样，使用石英玻璃基板作为被成膜基板。对于在石英玻璃基板上形成的非晶金属氧化物的薄膜，通过四端子法测定电阻率。需要说明的是，在金属氧化物的薄膜上以宽度1mm、2mm间隔溅射形成含Nd的铝膜，制成电极。对于靶，使用Kobelco Research Institute,Inc.制造的直径2英寸的含2摩尔％Nd的铝(产品名：AD20)靶。对于例2～7中形成的非晶金属氧化物的薄膜，通过四端子法测定电阻率。表2中示出电阻率的测定结果。
(评价6电子传输性的评价)
另一方面，通过下述方法，制作电子单载流子元件10，对其特性进行评价。对于电子单载流子元件10而言，在玻璃基板上配置阴极作为底部电极，在底部电极上以150nm的厚度配置电子传输层，在电子传输层上以与底部电极正交的方式配置阳极作为顶部电极。阴极使用Kobelco Research Institute,Inc.制造的直径2英寸的含2摩尔％Nd的铝(产品名：AD20)靶，将含Nd的铝进行溅射成膜以使厚度为80nm、宽度为1mm从而形成阴极。形成厚度150nm的Alq3的层作为电子传输层。将铝进行真空蒸镀以使厚度为80nm而形成阳极。对电子单载流子元件10的阴极与阳极施加电压，对流过的电流值进行测定。图7中以“Alq3”的曲线的方式示出所得到的电流-电压特性。
另一方面，图7中示出根据例2～7的电阻率求出的计算值的电流-电压特性。计算时使用下述式(2)。其中，I为电流密度、A为面积、E为电压、ρ为电阻率、L为电子传输层的厚度。电子传输层的厚度设定为150nm。
I/A＝E/(ρ·L) 式(2)
根据图7可知，在施加电压20V的范围内，与在电子传输层中使用了Alq3的电子单载流子元件10相比，例2～7容易流过几个数量级以上的电流。另外，在将例2～7的非晶金属氧化物的薄膜用于电子传输层的情况下，即使是厚度为150nm也具有作为有机EL元件充分的电子传输性。需要说明的是，对于20V以上的电压施加而言，由于元件发生劣化，因此是不实用的。
[表1]
[表2]
(例11)
通过下述方法，制作有机EL元件200，对其特性进行评价。有机EL元件形成如下结构：在玻璃基板110上配置阴极120作为底部电极，在其上依次配置电子传输层140、发光层150、空穴传输层160、空穴注入层170和作为顶部电极的阳极180，从阳极侧提取光。需要说明的是，关于上述符号，参考图1。其中，将有机电致发光元件100换称为有机EL元件200。另外，在例11中，省略了电子注入层130、空穴阻挡层145和电子阻挡层155的形成。
首先，在玻璃基板110上形成阴极120。作为玻璃基板110，使用无碱玻璃基板。将清洗后的玻璃基板110和金属掩模设置在溅射装置的腔室内。另外，将阴极120成膜用的靶设置在溅射装置的腔室内。作为阴极用的靶，使用Kobelco Research Institute,Inc.制造的直径2英寸的含2摩尔％Nd的铝(产品名：AD20)靶。使用金属掩模，在玻璃基板110上以厚度为80nm、宽度为1mm的方式溅射成膜出阴极120。溅射气体设定为Ar，溅射气体的压力设定为0.3Pa，对溅射阴极施加50W的电力。
接着，在阴极120上形成电子传输层140。在金属掩模不移动的情况下在例7中的溅射条件下在形成有阴极120的玻璃基板110上形成厚度为100nm的非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140。
接着，在电子传输层140上形成发光层150、空穴传输层160、空穴注入层170。将形成有电子传输层140(和阴极120)的玻璃基板110在10-4Pa以下的高真空气氛下从溅射装置的腔室运送至真空蒸镀用的腔室。接着，在电子传输层140上蒸镀出厚度为50nm的Alq3作为发光层150。接着，在发光层150上蒸镀出厚度为50nm的α-NPD作为空穴传输层160。接着，在空穴传输层160上蒸镀出厚度为0.8nm的MoOx作为空穴注入层170。
接着，在空穴注入层170上形成阳极180。在形成有空穴注入层170的玻璃基板110上以厚度为10nm、宽度为1mm的方式蒸镀金作为阳极。蒸镀时的真空度为约8×10-6Pa。阳极180透过可见光，因此，形成从阳极180(顶部电极)侧提取光的结构。
需要说明的是，以完全覆盖阴极120和电子传输层140的方式使用金属掩模来形成发光层150、空穴传输层160和空穴注入层170。以与阴极120正交的方式使用金属掩模来形成阳极180。以与宽度为1mm的阴极120正交的方式蒸镀出的宽度为1mm的阳极180的重复的1mm×1mm的区域是通过施加电压而发光的区域。
经过上述工序，制作出具备玻璃基板、包含含2摩尔％钕的铝的阴极、包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层、包含Alq3的发光层、包含α-NPD的空穴传输层、包含MoOx的空穴注入层和包含金的阳极的有机EL元件200。
(有机EL元件的特性评价)
接着，对所得到的有机EL元件200施加直流电压，测定电流和亮度。测定是通过如下所述来实施的：在氮气吹扫后的手套箱内，测定对有机EL元件200的阴极120与阳极180之间施加规定值的电压时得到的亮度和电流值。亮度测定中使用TOPCOM公司制造的亮度计(BM-7A)。
图8中示出所得到的电流-电压-亮度特性。有机EL元件200自8V起亮度和电流密度增加，在12V时亮度为1500cd/m2、电流密度为2.6A/cm2。根据该结果，确认到厚度为100nm的非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层发挥功能。
(例12)
通过下述方法，制作有机EL元件300，对其特性进行评价。有机EL元件300形成如下结构：在玻璃基板110上配置阴极120作为底部电极，在其上依次配置电子注入层130、电子传输层140、发光层150、空穴传输层160、空穴注入层170和作为顶部电极的阳极180，从阳极侧提取光。需要说明的是，上述符号参考图1。其中，将有机电致发光元件100换称为有机EL元件300。另外，在例12中，省略了空穴阻挡层145和电子阻挡层155的形成。
关于各层的材质，将阴极120设定为含有2摩尔％Nd的铝、将电子注入层130设定为LiF、将电子传输层140设定为非晶金属氧化物、将发光层150设定为Alq3、将空穴传输层160设定为α-NPD、将空穴注入层170设定为MoOx、将阳极180设定为金。
首先，将玻璃基板110导入至溅射装置的腔室内，将腔室内排气至10-5Pa。接着，导入20sccm作为溅射气体的Ar，将溅射气体的压力设定为0.3Pa。使用含有2摩尔％Nd的铝靶作为阴极用的靶，对溅射阴极施加100W的电力，产生等离子体，溅射成膜出阴极120。厚度设定为80nm。
接着，将形成有阴极120的玻璃基板110不暴露于大气中而始终在真空下移动至真空蒸镀用的腔室，形成LiF层作为电子注入层130。腔室内的真空度为10-6Pa。LiF的厚度设定为0.5nm。
进一步，将形成有电子注入层130的玻璃基板110始终在真空下返回至溅射装置的腔室。将溅射靶变为ZnO/SiO2(90/10摩尔％)的烧结体，在阴极120和电子注入层130之上以厚度为约100nm的方式形成非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140。成膜时的基板温度为70℃以下。
将实施了上述成膜后的玻璃基板110再次导入真空蒸镀用腔室内，形成厚度为30nm的Alq3层作为发光层150。接着，形成厚度为30nm的α-NPD层作为空穴传输层160。进一步，形成厚度为0.8nm的MoOx层作为空穴注入层170。
需要说明的是，LiF层、Alq3层、α-NPD层和MoOx层以阴极中除成为端子部的部分以外将成为发光区域的部分完全覆盖的方式使用金属掩模以20mm×20mm的区域的方式形成。蒸镀时的真空度为约8×10-6Pa。
接着，以与阴极120正交的方式蒸镀出宽度为1mm的阳极180。即，阴极120与阳极180重复的1mm×1mm的区域为通过施加电压而通电的区域。形成厚度为10nm的金的层作为阳极180。
经过上述工序，制作出具备玻璃基板、包含含2摩尔％钕的铝的阴极、包含LiF的电子注入层、包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层、包含Alq3的发光层、包含α-NPD的空穴传输层、包含MoOx的空穴注入层和包含金的阳极的有机EL元件300。
(例13)
通过与例12同样的方法，制作有机EL元件400，对其特性进行评价。但是，在例12中，形成了厚度为约100nm的包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层和厚度为30nm的Alq3层，与此相对，在例13中，未形成包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层，而形成了厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层，这点不同。
即，制作出具备玻璃基板、厚度为80nm的包含含2摩尔％Nd的铝的阴极、厚度为0.5nm的包含LiF的电子注入层、厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层、厚度为30nm的包含α-NPD的空穴传输层、厚度为0.8nm的包含MoOx的空穴注入层和厚度为10nm的包含金的阳极的有机EL元件400。
(有机EL元件的特性评价)
对于有机EL元件300、400，施加直流电压，对亮度的长期稳定性进行评价。通过如下所述来实施测定：在氮气吹扫后的手套箱内，测定在有机EL元件300、400的阴极与阳极之间流过恒电流时的亮度减半为止的时间。亮度测定中使用TOPCOM公司制造的亮度计(BM-7A)。确认到：与电子传输层中使用了Alq3的有机EL元件400相比，电子传输层中使用了非晶金属氧化物的薄膜的有机EL元件300的亮度减半时间显著较长，可靠性得到改善。
(例14)
通过与例12同样的方法，制作出有机EL元件500，对其特性进行评价。但是，在例12中，形成厚度为0.5nm的包含LiF的层作为电子注入层，与此相对，在例14中，制成厚度为约2nm的电子化合物的薄膜作为电子注入层，这点不同。
即，与例12同样地在玻璃基板110上形成阴极120。接着，将带有阴极120的玻璃基板110导入至溅射成膜室，在阴极120之上形成电子化合物的薄膜作为电子注入层130。
电子化合物的薄膜是将电子密度为1.4×1021cm-3的结晶质C12A7电子化合物制成直径2英寸的靶并通过溅射法形成。溅射成膜时的气氛设定为小于约4.3×10-7Pa的氧分压。溅射气体设定为Ar，溅射气体的压力设定为0.5Pa。样品与靶的间隔(T-S距离)设定为10cm。另外，对溅射阴极施加50W的电力。玻璃基板没有主动地进行加热。所得到的电子化合物的薄膜的厚度为约2nm。
形成电子注入层130后，与例12同样地层叠出包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层140、包含Alq3的发光层150、包含α-NPD的空穴传输层160、包含MoOx的空穴注入层170和阳极180。
经过上述工序，制作出具备玻璃基板、包含含2摩尔％钕的铝的阴极、包含电子化合物的电子注入层、包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层、包含Alq3的发光层、包含α-NPD的空穴传输层、包含MoOx的空穴注入层和包含金的阳极的有机EL元件500。
(例15)
接着，通过与例14同样的方法，制作出有机EL元件600，对其特性进行评价。但是，在例14中，形成了厚度为约100nm的包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层和厚度为30nm的Alq3层，与此相对，在例15中，没有形成包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层，而形成了厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层，这点不同。
即，制作出具备玻璃基板、厚度为80nm的包含含2摩尔％Nd的铝的阴极、厚度为2nm的包含电子化合物的薄膜的电子注入层、厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层、厚度为30nm的包含α-NPD的空穴传输层、厚度为0.8nm的包含MoOx的空穴注入层和厚度为10nm的包含金的阳极的有机EL元件600。
(有机EL元件的特性评价)
接着，对有机EL元件500、600施加直流电压，测定电流和亮度。通过如下所述来实施测定：在氮气吹扫后的手套箱内，测定对各有机EL元件的阴极与阳极之间施加规定值的电压时得到的亮度和电流。亮度测定中使用TOPCOM公司制造的亮度计(BM-7A)。确认到：与在电子传输层(兼发光层)中使用了Alq3的有机EL元件600相比，在电子传输层中使用了非晶金属氧化物的薄膜的有机EL元件500的每单位电流的亮度高，即电流效率(cd/A)得到改善。
(例21)
通过溅射法，在二氧化硅玻璃制造的基板上形成Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜，对其特性进行评价。
成膜中，使用具有以ZnO与SiO2的摩尔比计为85％和15％的组成的烧结体作为靶。溅射气体设定为Ar，压力设定为2Pa，将靶与基板间的距离设定为10cm。
确认到所得到的非晶金属氧化物的薄膜为非晶。另外，通过霍尔效应求出薄膜的电子迁移率，结果电子迁移率为0.2cm2/V/s。载流子密度为5×1016cm-3，电导率为2×10-3S/cm。另外，通过陶科曲线图求出的带隙为3.21eV，在可见光区域为透明。
(例22)
通过溅射法，在二氧化硅玻璃制的基板上形成金属氧化物的薄膜，对其特性进行评价。
成膜中，使用具有以ZnO与SiO2的摩尔比计为85％和15％的组成的烧结体作为靶。溅射气体设定为Ar，压力设定为3Pa，将靶与基板间的距离设定为10cm。
确认到所得到的金属氧化物的薄膜为非晶。另外，通过霍尔效应求出薄膜的电子迁移率，结果电子迁移率为1.4cm2/V/s。载流子密度为4×1016cm-3。
下述表3中汇总示出例21和例22中的薄膜的特性评价结果。
[表3]
(例31)
通过下述方法，制作出模拟了有机EL元件的样品A。样品A依次具有玻璃基板、阳极(ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜)、电子注入层(LiF)、阴极(Al：厚度80nm)。
首先，在无碱玻璃基板上通过一般的溅射方法形成ITO层(厚度100nm)。接着，在ITO层上形成非晶金属氧化物的薄膜(厚度100nm)作为电子传输层。成膜条件与上述例21的情况同样。
接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上通过溅射法形成LiF层(厚度0.5nm)。接着，通过电阻加热蒸镀法，在LiF层之上形成Al层。蒸镀源使用Ag颗粒，成膜速度设定为1.0nm/秒。
腔室内的真空度均设定为2×10-6Pa。
需要说明的是，样品A是用于测定电子传输特性的样品，因此，没有形成发光层、空穴传输层和空穴注入层。
通过同样的方法，制作出模拟了有机EL元件的样品B。
但是，在样品B中，使用Alq3层代替非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层。Alq3层通过如上所述的真空蒸镀法形成。其它层构成与样品A一样。
使用制作出的样品A和B，评价电子传输特性。将结果示于图9中。
图9中示出两样品A、B的电流电压特性。
如图9所示，可知：与样品B相比，样品A在各电压下电流密度均提高。如此确认到：使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的情况下，能够降低有机EL元件的驱动电压。
(例32)
通过下述方法，对非晶金属氧化物的薄膜与阴极材料之间的接合特性进行评价。需要说明的是，阴极材料中除了Al金属以外还使用通常被用作阳极材料的FTO和ITO。
首先，通过与例21同样的方法，在玻璃基板上形成非晶金属氧化物的薄膜(厚度120nm)。接着，在该薄膜上形成Al层。使用所得到的样品C-1，通过双端子法和四端子法评价电流-电压特性。
其结果可知，对于样品C-1而言，非晶金属氧化物的薄膜与Al层之间的接合是欧姆接合。
另一方面，通过常压CVD法在玻璃基板上形成FTO层。接着，在该FTO层上通过与例21同样的方法形成非晶金属氧化物的薄膜(厚度为100nm)。进一步，在该非晶金属氧化物的薄膜上形成点状的Al层(1mm×1mm)，制作出样品C-2。
使用接触式探针，对样品C-2的电流-电压特性进行评价，结果可知：在FTO层与非晶金属氧化物的薄膜之间形成欧姆接合。
对ITO层也进行同样的评价，结果确认到在ITO层与非晶金属氧化物的薄膜之间形成欧姆接合。
图10中示出关于样品C-2所得到的电流-电压特性的测定结果作为一例。
根据这些结果可知，在使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层的情况下，可以得到电子从阴极向电子传输层良好的注入特性。
通常已知：在使用Alq3层作为电子传输层的情况下，在该Alq3层与阴极材料之间没有夹杂电子注入层时，在电子传输层与阴极材料之间不能得到欧姆接合。
与此相对，如上述结果所示，在使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层的情况下，即使不夹杂电子注入层，也能够在电子传输层与阴极材料之间形成欧姆接合。因此，在使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层的情况下，能够降低有机EL元件的驱动电压。另外，能够简化有机EL元件的制造工艺。
需要说明的是，根据该实验可知，可以使用通常被用作阳极材料的FTO和ITO作为阴极材料。
(例33)
通过下述方法，制作出模拟了有机EL元件的样品D。样品D依次具有玻璃基板、阳极(ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜)、发光层(CBP+Ir(ppy)3)、空穴传输层(α-NPD)、空穴注入层(MoOx)和阴极(Ag)。
首先，在无碱玻璃基板上通过一般的溅射方法形成ITO层(厚度100nm)。接着，在ITO层上形成Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜(厚度50nm)作为电子传输层。成膜条件与上述例21的情况相同。
接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上通过蒸镀法形成CBP+Ir(ppy)3层(厚度35nm)。蒸镀源使用向钼制的第一坩埚中添加的CBP粉末和向第二坩埚中添加的Ir(ppy)3粉末，在成膜时，以Ir(ppy)3为6重量％的方式共蒸镀两物质。成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在该发光层之上形成α-NPD层(厚度40nm)。蒸镀源使用向钼制的坩埚中添加的NPD粉末，成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在α-NPD层之上形成MoOx层(厚度0.8nm)。蒸镀源使用MoO3粉末，成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在MoOx层上形成Ag层(厚度80nm)。蒸镀源使用Ag颗粒，成膜速度设定为1.0nm/秒。
腔室内的真空度均设定为2×10-6Pa。
通过同样的方法，制作出模拟了有机EL元件的样品E。
其中，在样品E中，使用Alq3层(厚度50nm)代替非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层。Alq3层通过如上所述的真空蒸镀法形成。其它层构成与样品D相同。
使用所制作的样品D和E，评价亮度特性。将结果示于图11中。
图11中示出两样品D、E的亮度-电压特性。根据该图可知，在样品D的情况下，得到10cd/m2亮度时的驱动电压为约13V左右，与此相对，在样品E的情况下，得到同亮度时的驱动电压为约29V左右。
如此确认到：使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的有机EL元件的情况下，能够显著地降低驱动电压。
(例34)
通过下述方法，制作出模拟了有机EL元件的样品F。样品F依次具有玻璃基板、阴极(ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜)、发光层(Alq3)、空穴传输层(α-NPD)、空穴注入层(MoOx)和阳极(Ag)。
首先，在无碱玻璃基板上通过一般的溅射方法形成ITO层(厚度100nm)。接着，在ITO层上形成Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜(厚度50nm)作为电子传输层。成膜条件与上述例22的情况相同。
接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上形成Alq3层(厚度50nm)作为发光层。Alq3层通过如上所述的真空蒸镀法成膜。
接着，通过电阻加热蒸镀法在该发光层之上形成α-NPD层(厚度450nm)。蒸镀源使用向钼制的坩埚中添加的NPD粉末，成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在α-NPD层之上形成MoOx层(厚度5nm)。蒸镀源使用MoO3粉末，成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在MoOx层上形成Ag层(厚度80nm)。蒸镀源使用Ag颗粒，成膜速度设定为1.0nm/秒。
腔室内的真空度均设定为2×10-6Pa。
使用所得到的样品F，评价亮度特性。将结果示于图12中。
图12中示出了样品F的亮度-电压特性。根据该图可知，在样品F的情况下，得到10cd/m2的亮度时的驱动电压为约6.1V左右，足够低。
如此确认到：在使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的有机EL元件的情况下，能够显著地降低驱动电压。
(例35)
通过下述方法，制作出模拟了有机EL元件的样品G。样品G依次具有玻璃基板、阴极(ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜)、电子注入层(非晶C12A7电子化合物薄膜)、发光层(Alq3)、空穴传输层(α-NPD)、空穴注入层(MoOx)和阳极(Ag)。
首先，在无碱玻璃基板上通过一般的溅射方法形成ITO层(厚度100nm)。接着，在ITO层上形成Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜(厚度100nm)作为电子传输层。成膜条件与上述例21的情况相同。
接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上形成非晶C12A7电子化合物薄膜(厚度4nm)。
该薄膜通过溅射法形成。使用72mm×72mm尺寸的结晶C12A7电子化合物烧结体用于靶。成膜中使用对向靶溅射装置，将氩气压力设定为0.1Pa，RF功率设定为100W。
接着，在非晶C12A7电子化合物薄膜之上形成Alq3层(厚度50nm)作为发光层。Alq3层通过如上所述的真空蒸镀法形成。
接着，通过电阻加热蒸镀法在该发光层之上形成α-NPD层(厚度50nm)。蒸镀源使用向钼制的坩埚中添加的NPD粉末，成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在α-NPD层之上形成MoOx层(厚度5nm)。蒸镀源使用MoO3粉末，成膜速度设定为0.1nm/秒。
接着，通过电阻加热蒸镀法在MoOx层上成膜出Ag层(厚度80nm)。蒸镀源使用Ag颗粒，成膜速度设定为1.0nm/秒。
腔室内的真空度均设定为2×10-6Pa。
使用所得到的样品G，评价亮度特性。将结果示于图13中。
图13中示出了样品G的亮度-电压特性。根据该图可知，在样品G的情况下，得到10cd/m2的亮度时的驱动电压为约5.2V左右，足够低。
如此确认到：在使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的有机EL元件的情况下，能够显著地降低驱动电压。
(例36)
通过下述方法，制作出模拟了有机EL元件的样品H～M。这些样品形成从阴极注入电子但从阳极难以注入空孔的构成，对电子的流动难易度进行评价。以下示出各样品的构成。
样品H依次具有玻璃基板、阴极(ITO、厚度100nm)、电子传输层(Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜、厚度40nm)、空穴阻挡层兼电子注入层(非晶C12A7电子化合物薄膜、厚度4nm)、电子传输层(Alq3、厚度160nm)、空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)和阳极(Al、厚度100nm)。
样品I依次具有玻璃基板、阳极(Al、厚度80nm)、空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)、电子传输层(Alq3、厚度160nm)、电子注入层(LiF、厚度0.5nm)和阴极(Al、厚度80nm)。
样品J依次具有玻璃基板、阴极(Al、厚度80nm)、电子注入层(LiF、厚度0.5nm)、电子传输层(Alq3、厚度160nm)、空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)和阳极(Al、厚度80nm)。
样品K依次具有玻璃基板、阴极(ITO、厚度100nm)、电子传输层(Alq3、厚度160nm)、空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)和阳极(Al、厚度100nm)。
样品L依次具有玻璃基板、阳极(Al、厚度80nm)、空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)、电子传输层(Alq3、厚度160nm)和阴极(Al、厚度80nm)。
样品M依次具有玻璃基板、阴极(Al、厚度80nm)、电子传输层(Alq3、160nm)、空穴阻挡层(BCP、20nm)和阳极(Al、80nm)。
以下示出各层的成膜方法。
样品H和K中的ITO设定为Geomatec公司制造的FLAT ITO，电阻率为140μΩ·cm。
样品H中的非晶金属氧化物的薄膜使用ZnO与SiO2以摩尔比计具有80％和20％的组成、且直径为7.6mm(3英寸)的烧结体作为溅射靶。使用低温泵将腔室内排气至5×10-7Pa后，导入0.25％的O2和99.75％的Ar作为溅射气体。将靶与基板间的距离设定为10cm，通过RF磁控溅射法而成膜。压力设定为0.4Pa。RF功率设定为100W。
样品H中的非晶C12A7电子化合物薄膜使用电子密度1.4×1021cm-3的多晶C12A7电子化合物的烧结体作为溅射靶，通过对向靶溅射法而成膜。烧结体尺寸设定为85mm×85mm×厚度4mm。使用涡轮泵将腔室内排气至5×10-5Pa后，导入100％的Ar作为溅射气体。与对向的靶垂直地配置基板，将靶的下端与基板的距离设定为1.7cm。压力设定为0.1Pa。
样品H～M中的Alq3和BCP是使用低温泵将腔室内排气至5×10-6Pa后通过真空蒸镀法而成膜。成膜速度设定为0.1nm/秒。
样品H～M中的Al是使用低温泵将腔室内排气至5×10-6Pa后通过真空蒸镀法而成膜。成膜速度设定为1nm/秒。
样品I和J中的LiF是使用低温泵将腔室内排气至5×10-6Pa后通过真空蒸镀法而成膜。成膜速度设定为0.1nm/秒。
将所得到的样品H～M的电流密度-电压特性示于图14中。可知按照达到0.2μA/cm2时的电压按升序排列为样品H、样品I、样品J、样品L、样品M、样品K，样品H的构成是最容易使电子流动的构成。
以往，对于将基板侧的电极作为阴极并蒸镀LiF作为电子注入层的构成(样品J)而言，与在有机层上蒸镀LiF作为电子注入层的构成(样品I)相比不易使电子流动。通过形成在ITO上溅射成膜出Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜和非晶C12A7电子化合物薄膜的构成(样品H)，由此，即使是将基板侧的电极作为阴极的构成，与在有机层上配置有电子注入层和阴极的构成相比也能够使电子更容易流动。
产业上的可利用性
本发明的金属氧化物的薄膜能够应用于有机电致发光元件、有机太阳能电池等有机器件。有机电致发光元件可以是通过中间层将多个发光层连接层叠的串列结构。太阳能电池可以是有机太阳能电池也可以是无机太阳能电池，还可以是将多个光电转换层连接层叠而成的串列结构。
本发明的有机电致发光元件能够用作显示装置的显示元件。具有本发明的有机电致发光元件的显示装置能够应用于各种各样的电子设备中。例如，可以作为显示装置组装在电视接收机等显示设备、数码相机等摄像设备、计算机等数字信息处理设备、移动电话等移动终端装置等的显示部中。另外，可以作为显示装置组装在车辆内的显示部或车载导航装置的显示部等中。
具备本发明有机电致发光元件的显示装置可以配备在建筑结构物或移动物体(车辆、飞机或船舶等)的窗、门、顶棚、地板、墙壁、隔断等中。另外，也可以作为广告用显示装置而配备在公共交通机关车辆、街道的广告板、广告塔等中。有机电致发光元件也可以用作照明装置的光源、显示装置的光源。
本申请要求基于2013年12月26日提出的日本专利申请2013-268343号和2014年9月18日提出的日本专利申请2014-190362号的优先权，将该日本申请的全部内容以参考的方式援用于本申请中。
符号说明
100 有机电致发光元件
110 基板
120 阴极
130 电子注入层
140 电子传输层
145 空穴阻挡层
150 发光层
155 电子阻挡层
160 空穴传输层
170 空穴注入层
180 阳极

Claims (18)

1.一种非晶金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95。
2.如权利要求1所述的薄膜，其中，
该薄膜含有选自由锡(Sn)、钛(Ti)、铟(In)、镓(Ga)、铌(Nb)和铝(Al)组成的组中的一种以上其它金属成分，
以氧化物换算计，相对于ZnO、SiO2和其它金属成分的氧化物的合计100摩尔％，其它金属成分的含量为15摩尔％以下。
3.如权利要求1或2所述的薄膜，其折射率为1.50～2.00。
4.如权利要求1～3中任一项所述的薄膜，其为电子传输性膜。
5.一种有机电致发光元件，其具有权利要求1～4中任一项所述的薄膜。
6.如权利要求5所述的有机电致发光元件，其在阳极与阴极之间具有发光层，在发光层与阴极之间具有所述薄膜。
7.如权利要求6所述的有机电致发光元件，其中，所述薄膜为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种以上的层。
8.如权利要求6或7所述的有机电致发光元件，其中，所述薄膜的厚度为70nm～2000nm。
9.如权利要求6～8中任一项所述的有机电致发光元件，其中，在所述薄膜与阴极之间具有由选自由氟化锂、碳酸铯、氯化钠、氟化铯、氧化锂、氧化钡、碳酸钡和8-羟基喹啉锂组成的组中的一种以上构成的电子注入层。
10.如权利要求6～8中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述薄膜与所述阴极直接接触。
11.一种太阳能电池，其具有权利要求1～4中任一项所述的薄膜。
12.如权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述薄膜为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种以上的层。
13.一种有机太阳能电池，其具有权利要求1～4中任一项所述的薄膜。
14.如权利要求13所述的有机太阳能电池，其中，所述薄膜为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种以上的层。
15.一种金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95。
16.一种有机电致发光元件，其具有权利要求15所述的薄膜。
17.一种太阳能电池，其具有权利要求15所述的薄膜。
18.一种有机太阳能电池，其具有权利要求15所述的薄膜。
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