CN1906777A - 有机电子器件 - Google Patents

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Abstract

一种在用于空穴注入或空穴引出的电极中具有n－型有机化合物层的电子器件。该器件包括用于注入或引出空穴的第一电极，该第一电极包括导电层和位于导电层上的n－型有机化合物层；用于注入或引出电子的第二电极；位于导电层和第二电极之间的p－型有机化合物层。p－型有机化合物层在n－型有机化合物层和p－型有机化合物层之间形成NP结。n－型有机化合物层的最低未占据分子轨道(LUMO)能级与导电层的费米能级之间的能级差约为2eV或更小，并且n－型有机化合物层的LUMO能级与p－型有机化合物层的最高未占据分子轨道(HOMO)能级之间的能级差约为1eV或更小。

Description

有机电子器件
技术领域
本发明涉及在电极中具有用于空穴注入或空穴引出的n-型有机化合物层的电子器件。更具体地，本发明涉及能够降低空穴注入或空穴引出的能垒的电子器件。
背景技术
例如太阳能电池、有机发光器件或有机晶体管的电子器件包括两个电极和位于电极间的有机化合物。例如，太阳能电池通过使用从有机化合物层响应太阳能而产生的激子中分离出来的电子和空穴产生电流。有机发光器件从两个电极向有机化合物层注入电子和空穴，从而将电流转化为可见光。有机晶体管根据施加到栅极上的电压而传输在源电极和漏电极之间的有机化合物层内产生的空穴或电子。为改进性能，电子器件可进一步包括电子/空穴注入层、电子/空穴引出层、或电子/空穴传输层。
但是，具有金属、金属氧化物、或导电化合物、和有机化合物层的电极间的界面是不稳定的。外部热、内部产生的热或向电子器件施加的电场都会对电子器件的性能产生不利影响。由电子/空穴注入层或电子/空穴传输层与有机化合物层之间的导电能级差可以增加电子器件的驱动电压。因此，稳定电子/空穴注入层或电子/空穴传输层与有机化合物层之间的界面，以及最小化向/从电极注入/引出电子/空穴的能垒是很重要的。
发明内容
已开发了用于控制电极和位于电极间的有机化合物层之间的能级差的电子器件。对于有机发光器件，控制阳极电极具有与空穴注入层的最高未占据分子轨道(HOMO)能级相似的费米能级，或选择具有与阳极电极的费米能级相似的HOMO能级的化合物作为空穴注入层。因为在选择空穴注入层时，除要考虑阳极电极的费米能级外，还要考虑空穴传输层或发射层的HOMO能级，因此在选择用于空穴注入层的化合物时是有限制的。
因此，在制造有机发光器件中通常采用控制阳极电极的费米能级的方法。但是，用于阳极电极的化合物是有限的。例如，有机晶体管已使用金或新型金属用于源/漏电极。但是，金或新型金属昂贵，并且用工业方法难以加工，因此限制了其在有机晶体管中的应用和构建。
根据本发明的一个技术方案，电子器件包含：用于注入或引出空穴的第一电极，第一电极包括导电层和位于导电层上的n-型有机化合物层；用于注入或引出电子的第二电极；和位于第一电极的导电层和第二电极之间的p-型有机化合物层，p-型有机化合物层在第一电极的n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，其中，第一电极的n-型有机化合物层的最低未占据分子轨道(LUMO)能级与第一电极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且其中第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的最高未占据分子轨道(HOMO)能级之间的能级差大约为1eV或更小。
根据本发明的另一技术方案，有机发光器件包含包括导电层和位于导电层上的n-型有机化合物层的阳极；阴极；和位于阳极的导电层和阴极之间的p-型有机化合物层，p-型有机化合物层在阳极的n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，其中阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与阳极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且其中，阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
根据本发明的另一技术方案，有机太阳能电池包含：包括导电层和位于导电层上的n-型有机化合物层的阳极；阴极；和位于阳极的导电层和阴极之间的电子供体层，该电子供体层包括p-型有机化合物层，并且在阳极的n-型有机化合物层与p-型有机化合物层之间形成NP结，其中阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与阳极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且其中，阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
根据本发明的进一步的技术方案，有机晶体管包含：源电极；漏电极；栅极；位于栅极上的绝缘层；位于绝缘层上的p-型有机化合物层；和位于源电极或漏电极与p-型有机化合物层之间的n-型有机化合物层，在n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，其中n-型有机化合物层的LUMO能级与源电极或漏电极的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且其中n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
根据本发明的示范性的实施例的电子器件除导电层外，还包括n-型有机化合物层作为空穴注入或空穴引出的电极。选择n-型有机化合物层，从而使n-型有机化合物层的LUMO能级与接触n-型有机化合物层一侧的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小，并且使n-型有机化合物层的LUMO能级与接触n-型有机化合物层的另一侧的p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。由于n-型有机化合物层降低了空穴注入或空穴引出的能垒，并在n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，因此电子器件可使用多种材料作为电极，从而简化加工过程并提高效率。
附图说明
通过参考下述详细描述并结合考虑附图，本发明更完善的理解和其很多附带的优点将是显而易见的，同时可更好地理解本发明，其中：
图1(a)和(b)分别显示在第一电极上应用n-型有机化合物层前后，根据本发明的的示范性实施例的电子器件中，空穴注入或空穴引出的第一电极的能级；
图2显示根据本发明的示范性实施例的电子器件，于空穴注入或空穴引出的第一电极的n-型有机化合物层与p-型有机化合物层间形成的NP结；
图3为显示根据本发明的示范性实施例的有机发光器件的示意剖面图；
图4显示有机发光器件的理想能级；
图5显示根据本发明的示范性实施例的有机发光器件的能级；
图6为显示根据本发明的示范性实施例的有机太阳能电池的示意剖面图；
图7为显示根据本发明的示范性实施例的有机晶体管的示意剖面图；
图8和图9为分别显示根据本发明的示范性实施例的层叠有机发光器件的示意剖面图；
图10为显示金膜和附于金膜上的HAT膜的UPS数据图；
图11为显示实施例2和对比实施例1的电流-电压特性图；
图12为显示实施例3和对比实施例2的电流-电压特性图；
图13为显示实施例4～7的电流-电压特性图；和
图14为显示实施例8和对比实施例3～4的电流-电压特性图；
具体实施方式
在下列详细描述中，简要说明通过对发明者实现本发明而预期的最佳模式，仅表示和描述了本发明的优选实施例。本发明能够实现被修改为各种不偏离本发明的显而易见的实施方案。因此，附图和叙述实质上应被看作是说明性的，而不是限制性的。
根据本发明的示范性实施例的电子器件包括注入或引出空穴的第一电极、注入或引出电子的第二电极、和位于第一和第二电极间的具有p-型半导体性质(下文指“p-型有机化合物层”)的有机化合物层。p-型有机化合物包括空穴注入层、空穴传输层或发射层。电子器件可进一步包括位于p-型有机化合物层和第二电极之间的至少一种有机化合物。
第一电极包括导电层和位于导电层上具有n-型半导体性质(下文指“n-型有机化合物层”)的有机化合物层。导电层包括金属、金属氧化物、或导电聚合物。导电聚合物可以包括导电性聚合物。n-型有机化合物层具有对应导电层的费米能级和p-型有机化合物层的HOMO能级的预定LUMO能级。
选择第一电极的n-型有机化合物层，以减小第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级和第一电极的导电层的费米能级之间的能级差及n-型有机化合物层的LUMO能级和p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差。因此，通过第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级，空穴容易被注入到p-型有机化合物层的HOMO能级中。换句话说，通过第-电极的n-型有机化合物层的LUMO能级，空穴容易从p-型有机化合物层的HOMO能级中被引出。
例如，第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级和第一电极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小(不包括0eV)，尤其是，大约为1eV或更小(不包括0eV)。考虑到材料的选择，优选该能级差为0.01～2eV。第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级和p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小(不包括0eV)，尤其是，大约为0.5eV或更小(不包括0eV)。考虑到材料的选择，优选该能级差为0.01～1eV。
当第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级和第一电极的导电层的费米能级之间的能级差大于2eV时，表面偶极效应或者空穴注入或空穴引出的能垒的能隙状态(gap state)得以减小。当n-型有机化合物层的LUMO能级和p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大于1eV时，不容易产生p-型有机化合物层与第一电极的n-型有机化合物层之间的NP结，因而提高了空穴注入或空穴引出的驱动电压。n-型有机化合物层的LUMO能级的范围并不限于上述范围，但其大于0eV能级差，并对应于第一电极的导电层的费米能级和p-型有机化合物层的HOMO能级。
图1(a)和(b)分别显示在第一电极上应用n-型有机化合物层前后，根据本发明的示范性实施例中，空穴注入或空穴引出的第一电极的能级。导电层的费米能级(EF1)比n-型有机化合物层的费米能级(EF2)高(a)。真空能级(VL)表示电子在导电层和n-有机化合物层上自由移动的能级。
当电子器件使用n-型有机化合物层作为第一电极的一部分时，导电层与n-型有机化合物层发生接触。电子从导电层移动到n-型有机化合物层，从而使两个层的费米能级(EF1、2)相同(b)。结果，在导电层与n-型有机化合物层之间的界面上形成表面偶极，如图1(b)所示，改变了第一电极的VL能级、费米能级、HOMO能级和LUMO能级。
因此，尽管导电层的费米能级和n-型有机化合物层的LUMO能级之间的能级差大，但可通过接触导电层和n-有机化合物层减小空穴注入或空穴引出的能垒。此外，当导电层具有的费米能级大于n-有机化合物层的LUMO能级时，电子从导电层向n-有机化合物层移动，从而在导电层和n-有机化合物层的界面处形成能隙状态。因此，使传输电子的能垒最小化。
n-有机化合物层包括具有大约5.24eV的LUMO能级的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代对苯醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代3，4，9，10-芘四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代PTCDA、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟取代NTCDA或氰基取代NTCDA，但不限于此。
根据本发明的示范性实施例的电子器件包括与空穴注入或空穴引出的第一电极的n-有机化合物层接触的p-有机化合物层。因此，在电子器件中形成NP结。图2显示第一电极的n-型有机化合物层与p-型有机化合物层之间形成的NP结。
当产生NP结时，减小了第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差。因此，根据外部电压或光，可容易地产生电子或空穴。由于NP结，也容易地产生p-型有机化合物层中的空穴或第一电极的n-型有机化合物层的电子。由于在NP结处一起产生电子和空穴，电子通过第一电极的n-型有机化合物传输到第一电极的导电层中，并且空穴传输到p-型有机化合物层中。
为了NP结有效地向p-型有机化合物层传输空穴，第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差具有预定的能级。例如，第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小，尤其是大约为0.5eV或更小。
根据本发明的示范性实施例的电子器件包括有机发光器件、有机太阳能电池或有机晶体管，但不限于此。
有机发光器件
有机发光器件包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的p-型有机化合物层。p-型有机化合物层包括空穴注入层、空穴传输层或发射层。有机发光器件可进一步包括位于p-型有机化合物层和阴极之间至少一个有机化合物层。当有机发光器件包括多个有机化合物层时，有机化合物层可由相同或不同材料形成。图3表示根据本发明的示范性实施例的有机发光器件。
参考图3，有机发光器件包括基板31、位于基板31上的阳极32、位于阳极32上并可从阳极32接收空穴的p-型空穴注入层(HIL)33、位于空穴注入层33上可向发射层(EML)35传输空穴的空穴传输层(HTL)34、位于空穴传输层34上并通过电子和空穴发光的发射层35、位于发射层35上并从阴极37向发射层35传输电子的电子传输层(ETL)36和位于电子传输层36上的阴极37。空穴传输层34、发射层35或电子传输层36可由相同的有机化合物或不同的有机化合物形成。
根据本发明的另一示范性实施例，有机发光器件可包括基板31、位于基板31上的阳极32、位于阳极32上的p-型空穴传输层34、位于空穴注入层34上的发射层35、位于发射层35上的电子传输层36和位于电子传输层36上的阴极37。发射层35或电子传输层36可由相同的有机化合物或不同的有机化合物形成。
根据本发明的再一示范性实施例，有机发光器件可包括基板31、位于基板31上的阳极32、位于阳极32上的p-型发射层35、位于发射层35上的电子传输层36和位于电子传输层36上的阴极37。电子传输层36可由有机化合物形成。
仍参考图3，阳极32向空穴注入层33、空穴传输层34或发射层35传输空穴，并且其包括导电层32a和n-型有机化合物层32b。导电层32a由金属、金属氧化物或导电聚合物形成。n-型有机化合物层32b的LUMO能级与导电层32a的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小，尤其是大约为1eV或更小。n-型有机化合物层32b的LUMO能级与p-型空穴注入层33的HOMO能级之间的能级差大约小于1eV或更小，尤其是大约为0.5eV或更小。在阳极32的n-型有机化合物层32b与p-型空穴注入层33之间形成NP结。
根据本发明的另一示范性实施例，当由p-型有机化合物形成空穴传输层34或发射层35时，n-型有机化合物层32b的LUMO能级与p-型空穴传输层34或p-型发射层35的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小，尤其是为0.5eV或更小。在阳极32的n-型有机化合物层32a与p-型空穴传输层34或p-型发射层35之间形成NP结。
当n-型有机化合物层32b的LUMO能级与导电层32a的费米能级之间的能级差大于2eV时，减小了表面偶极效应或向p-型空穴注入层33注入空穴的能垒的能隙状态。当n-型有机化合物层32b的LUMO能级与p-型空穴注入层33的HOMO能级之间的能级差大于1eV时，不易分别在p-型空穴注入层33或n-型有机化合物层32b中产生空穴或电子。因此，提高了用于空穴注入的驱动电压。
图4显示了有机发光器件的理想能级。在此能级中，分别从阳极和阴极注入空穴和电子的能量损失被最小化。图5显示了根据本发明的示范性实施例的有机发光器件的能级。
参考图5，根据本发明的另一示范性实施例的有机发光器件包括具有导电层和n-型有机化合物层的阳极(如图3所示)、p-型空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、电子传输层(ETL)和阴极。阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与阳极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小，并且阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型空穴注入层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。因为通过阳极的n-型有机化合物层可减小空穴/电子注入或引出的能垒，所以通过使用阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型空穴注入层的HOMO能级，可轻易将空穴从阳极传输至发射层。
因为阳极的n-型有机化合物层降低了从阳极向p-型空穴注入层、p-型空穴传输层或p-型发射层注入空穴的能垒，所以可用多种导电材料形成阳极的导电层。例如，可用与阴极相同的材料形成导电层。当使用与阴极相同的材料，例如具有低功函数的导电材料形成阳极时，可制造层叠有机发光器件。
图8和9分别显示根据本发明的示范性实施的层叠有机发光器件。参考图8，有机发光器件的阳极71与按顺序临近的有机发光器件的阴极75相连。阳极71包括导电层和n-型有机化合物层。
参考图9，有机发光器件形成相同结构，在该结构中，各具有有机化合物层83和中间导电层85的多个重复单元位于阳极81和阴极87之间。中间导电层85包括导电层和n-型有机化合物层。导电层由具有与阴极87相似的功函数，并且可见光透光率大约为50％或更多的透明材料形成。当用非透明材料形成导电层时，导电层的厚度要足够的薄，以便其透明。例如，非透明材料包括铝、银或铜。当Al形成中间导电层85的导电层时，导电层可具有例如大约5～10nm的厚度。因为亮度随由相同驱动电压驱动运转的层叠有机发光器件的数量成比例增加，因此层叠有机发光器件具有提高的亮度。
下文将说明根据本发明的示范性实施例的有机发光器件的各层。可用单独的化合物或两种或多种化合物的组合形成各层。
阳极
阳极向例如空穴注入层、空穴传输层或发射层的p-型有机化合物层注入空穴。阳极包括导电层和n-型有机化合物层。导电层包括金属、金属氧化物或导电聚合物。导电层可以包括导电性聚合物。
因为n-型有机化合物层降低了向p-型有机化合物层注入空穴的能垒，所以可用多种导电材料形成导电层。例如，导电层具有大约3.5～5.5eV的费米能级。作为示范性导电材料的有：碳、铝、钒、铬、铜、锌、银、金或上述金属的合金；氧化锌、氧化铟、氧化锡、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物和相似的金属氧化物；或氧化物与金属的组合，例如ZnO:Al或SnO2:Sb。顶部发光型有机发光器件可使用透明材料和高光反射率的非透明材料两者作为导电层。底部发光型有机发光器件可使用透明材料或具有较薄厚度的非透明材料作为导电层。
n-型有机化合物层位于导电层和p-型有机化合物层之间，在低电场下将空穴注入到p-型有机化合物层。选择n-型有机化合物，以使阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与阳极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小，并且阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
例如，n-型有机化合物层具有约4～7eV的LUMO能级，和大约10-8cm2/Vs～约1cm2/Vs的电子迁移率，尤其是大约为10-6cm2/Vs～约10-2cm2/Vs。当电子迁移率小于10-8cm2/Vs时，不容易从n-型有机化合物层向p-型有机化合物层注入空穴。当电子迁移率大于1cm2/Vs时，该有机化合物是结晶的而不是无定形的。这样的结晶有机化合物不易用作有机EL器件。
n-型有机化合物层通过真空沉积或溶液法(solution process)形成。n-型有机化合物层包括2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代对苯醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代3，4，9，10-芘四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代PTCDA、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟取代NTCDA、氰基取代NTCDA或六腈基六氮杂苯并菲(HAT)，但不限于此。
空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)
空穴注入层或空穴传输层都可由位于阳极和阴极之间的p-型有机化合物层形成。由于p-型空穴注入层或p-型空穴传输层与阳极的n-型有机化合物层形成NP结，因此在NP结形成的空穴通过p-型空穴注入层或p-型空穴传输层传输到发射层。
例如，对应n-型有机化合物层的LUMO能级，p-型空穴注入层或p-型空穴传输层的HOMO能级具有大约为1eV或更小的能级差，或大约为0.5eV或更小的能级差。p-型空穴注入层或p-型空穴传输层包括芳基胺化合物、导电聚合物或同时具有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物，但不限于此。
发射层(EML)
由于在发射层上同时发生空穴传输和电子传输，因此发射层兼有p-型半导体性质和n-型半导体性质。发射层具有电子传输快于空穴传输的n-型发射层，或具有空穴传输快于电子传输的p-型发射层。
由于在n-型发射层中，电子传输快于空穴传输，因此在空穴传输层和发射层之间的界面发光。为获得高的发光效率，最好空穴传输层的LUMO能级大于发射层的LUMO能级。n-型发射层包括三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)；8-羟基喹啉铍(8-hydroxy-quinoline berillyum)(BAlq)；苯并噁唑化合物、苯并噻唑化合物或苯并咪唑化合物；聚芴化合物；或硅杂环戊二烯(silole)，但不限于此。
在p-型发射层中，空穴传输快于电子传输，从而在电子传输和发射层之间的界面发光。因此，为了获得高的发光效率，最好电子传输层的HOMO能级低于发射层的HOMO能级。
通过改变p-型发射层的空穴传输层的LUMO能级而获得的高发光效率比在n-型发射层中的高发光效率低。因此，具有p-型发射层的有机发光器件可以在n-型有机化合物层和p-型发射层之间具有NP结，并且不形成空穴注入层和空穴传输层。p-型发射层包括咔唑化合物、蒽化合物、聚苯乙炔(PPV)或螺化合物，但不限于此。
电子传输层
电子传输层具有高电子迁移率，以便于容易地接受或传输电子从/到阴极和发射层。电子传输层包括三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、具有Alq3结构的有机化合物、黄酮氢氧化物-金属络合物或硅杂环戊二烯(silole)，但不限于此。
阴极
阴极具有低功函数，以便容易地向例如空穴传输层的p-型有机化合物层注入电子。阴极包括例如镁、钙、纳、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或其合金的金属；或例如LiF/Al或LiO2/Al的多重结构材料，但不限于此。可用与阳极的导电层相同的材料形成阴极。换句话说，阴极或阳极的导电层均可包括透明材料。
有机太阳能电池
有机太阳能电池包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的有机薄膜。有机薄膜包括多个层，以提高有机太阳能电池的效率和稳定性。图6显示了根据本发明的示范性实施例的有机太阳能电池。
参考图6，有机太阳能电池包括基板41、位于基板41上的具有导电层42a和n-型有机化合物层42b的阳极42、位于n-型有机化合物层42b上的电子供体层43、位于电子供体层43上的电子受体层44和位于电子受体层44上的阴极45。响应外部光的光子，在电子供体层43和电子受体层44之间产生电子和空穴。产生的空穴通过电子供体层43传输到阳极42。
电子供体层43由p-型有机化合物形成。该有机化合物可为两种或多种化合物的组合。尽管未在图中显示，但根据本发明的另一示范性实施例的有机太阳能电池可进一步包括额外的有机薄膜或省略任何有机薄膜以简化加工步骤。有机太阳能电池可进一步使用具有多重功能的有机化合物，以减少有机薄膜的数量。
常规的太阳能电池通过例如电子供体层的有机薄膜的HOMO能级向阳极传输空穴。因此，阳极的费米能级与电子供体层的HOMO能级之间的能级差越小，引出空穴越多。但是，根据本发明的一个示范性实施例的有机太阳能电池包括兼有导电层42a和n-型有机化合物层42b的阳极42，以引出空穴。
n-型有机化合物层42b的LUMO能级与导电层42a的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小。n-型有机化合物层42b的LUMO能级与例如电子供体层43的p-型有机化合物的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。在n-型有机化合物层42b与电子供体层43之间形成NP结，以便于容易地引出空穴。引出的空穴通过n-型有机化合物层42b的LUMO能级被注入到导电层42a。因此，导电层42a可由具有多种费米能级的材料形成，并且阴极45和阳极42可由相同材料形成。
可用与有机发光器件的导电层和阴极相同的材料形成有机太阳能电池的导电层42a和阴极45。有机发光器件的n-型有机化合物层的相同材料可形成有机太阳能电池的n-型有机化合物层。可用有机发光器件的电子传输层或n-型发射层的材料或富勒烯化合物形成电子受体层44。可用有机发光器件的p-型空穴传输层或p-型发射层的材料或噻吩化合物形成电子供体层43。
有机晶体管
图7显示根据本发明的示范性实施例的有机晶体管。参考图7，有机晶体管包括基板61、源电极65、漏电极66、栅极62、位于栅极62和基板61上的绝缘层63、位于绝缘层63上并形成空穴的p-型有机化合物层64和位于源电极65和/或漏电极66与p-型有机化合物层之间的n-型有机化合物层67。n-型有机化合物层67的LUMO能级与源电极65或漏电极66的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小。n-型有机化合物层67的LUMO能级与p-型有机化合物层64的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
n-型有机化合物层67可从源电极65引出空穴，并通过n-型有机化合物层67的LUMO能级将其注入到漏电极66中。因为在n-型有机化合物层67与p-型有机化合物层64之间形成NP结，空穴容易在源电极65和漏电极66之间传输。根据本发明的另一示范性实施例，n-型有机化合物层67可形成源电极65或漏电极66的一部分。在这种情况下，具有多种费米能级的材料可形成源电极65或漏电极66。
根据本发明的一个示范性实施例，可由与有机发光器件的n-型有机化合物层相同的材料形成n-型有机化合物层67。可用与有机发光器件的阳极或阴极相同的材料形成栅极62。可用与有机发光器件的阳极相同的材料形成源电极65或漏电极66。p-型有机化合物层64包括并五苯化合物、蒽基二噻吩(antradithiophene)化合物、苯并二噻吩化合物、噻吩低聚物、聚噻吩、混和-亚噻吩低聚物(mixed-subunit thiopheneoligomers)或氧功能化噻吩低聚物(oxy-functionalized thiopheneoligomers)，但不限于此。绝缘层63可由氧化硅或氮化硅；或例如聚酰亚胺、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(4-乙烯基苯酚)或聚(甲基丙烯酸甲酯)的聚合物形成。
根据实施例进一步阐述本发明的多种实施方案和特征。下述实施例仅用于说明本发明的多种实施方案和特征的，但并不限制本发明的范围。
实施例1：
用UPS和UV-VIS吸收测定HAT的HOMO能级和LUMO能级
使用六腈基六氮杂苯并菲(HAT)作为具有n-型半导体性质的有机化合物。使用紫外光电子能谱(UPS)检测HAT的HOMO能级，其中在超高真空(＜10-10托)下从氦灯发出的真空UV线(大约21.20eV)照射到样品上，并检测从样品发出的电子的动能。
使用UPS，可分别检测有机化合物的金属功函数和电离能(HOMO能级和费米能级)。发射的电子的动能为样品的电子结合能和真空UV能(大约21.2eV)之间的能级差。因此，通过分析发射电子的动能分布而确定包含在样品中的材料的结合能的分布。当发射电子的动能具有最大值时，样品的结合能具有最小值。结合能的最小值用于测定样品的功函数(费米能级)和HOMO能级。
通过使用金膜，测定金的功函数。HAT真空沉积在金膜上，并通过分析从HAT发射的电子的动能而测定HAT的HOMO能级。图10为显示金膜和位于金膜上的HAT膜的UPS数据的图表。H.Ishii，等.，Advanced Materials，11，605～625(1999)。HAT膜的厚度为20nm。
参考图10，X-轴表示结合能(eV)，其由金膜的功函数决定。金的功函数大约为5.28eV，其通过照射到Au膜的光的能级(大约21.20eV)减去结合能的最大值(大约15.92eV)而计算得到。HAT膜的HOMO能级大约为9.78eV，其通过从光能级(大约21.20eV)减去结合能的最小值(大约3.79eV)和最大值(大约15.21eV)之间的差值而计算得到。HAT膜的费米能级大于为6.02V。
另一UV-VIS光谱取自通过在玻璃表面真空沉积HAT而形成的有机化合物。分析吸收限(absorption edge)，测得能带间隙大约为3.26eV。因此，HAT的LUMO能级大约为6.54eV，其可通过激子结合能而改变。因为6.54eV的HOMO能级比6.02eV的费米能级大，所以激子结合能必须为约0.52eV或更大，以便于LUMO能级比费米能级小。通常有机化合物的激子结合能大约为0.5eV～1eV，因此HAT的LUMO能级大约为5.54eV～6.02eV。
实施例2
HAT的空穴注入特性
涂有具有1000厚度的ITO的玻璃基板在溶有清洁剂的蒸馏水中超声洗涤三十分钟。使用Corning 7059玻璃作为玻璃基板，使用由Fischer Co.制造的产品15-333-55作为清洁剂。玻璃基板在蒸馏水中进一步超声洗涤十分钟，重复两次。
洗涤后，玻璃基板顺序地在异丙醇溶剂、丙酮溶剂和甲醇溶剂中超声洗涤一分钟，然后干燥。然后，ITO涂覆玻璃基板在大约14毫托的压力和50W的功率下，通过使用氮气在等离子净化器中用等离子处理五分钟。结果，ITO的功函数大约为4.8eV。
真空下在ITO电极上热沉积大约100的HAT，以形成具有ITO导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极。然后，顺序地真空-沉积大约1500厚度的4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨]联苯(NPB)和大约500厚度的铝，以分别形成p-型空穴传输层和阴极。制得的器件称作“器件A”。有机化合物和铝的真空沉积率分别为约0.4～0.7/sec和约2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。
对比实施例1
除缺少HAT n-型有机化合物层外，以实施例2相同的方式制造“器件B”。图11为分别显示实施例2和对比实施例1的器件A和B的电流-电压特征的图表。参考图11，在大约6V的直流偏置电压时，器件A的电流密度大约为40mA/cm2或更大，而器件B的电流密度大约为10-3mA/cm2或更小。
如图1(b)所示，因为ITO导电层的功函数(大约4.8eV)小于位于NPB层与ITO导电层之间的HAT n-型有机化合物层的LUMO能级(大于5.54～6.02eV)，所以电子从ITO导电层向HAT n-型有机化合物层传输，并且随后VL改变。因此，降低了ITO导电层与HAT n-型有机化合物层之间的能垒，通过从NPB层的HOMO能级(大约5.4eV)向HATn-型有机化合物层的LUMO能级(大约5.54～6.02eV)传输电子，空穴传输到NPB层。因此，在预定电压或更大电压下，器件A具有更高的电流密度。
但是，器件B具有在ITO导电层的功能数(大约4.8eV)和NPB层的HOMO能级(大约5.4eV)之间插入空穴的一定能垒。因此，即使更高的电压施加到器件B上，器件B中的电流密度也不会增加。
实施例3
例如Corning 7059玻璃的玻璃基板在溶有清洁剂的蒸馏水中超声洗涤。使用Fischer Co.制造的产品作为清洁剂，蒸馏水用Millipore Co.制造的过滤器过滤两次。洗涤玻璃基板30分钟后，玻璃基板进一步在蒸馏水中洗涤十分钟，重复两次。
洗涤后，玻璃基板顺序地在异丙醇溶剂、丙酮溶剂和甲醇溶剂中超声洗涤，然后干燥。然后，在玻璃基板上真空沉积厚度大约为500的Al，在Al导电层上热真空沉积厚度大约为100的HAT，从而形成具有Al导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极。然后，顺序地热真空沉积大约1500厚度的4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨]联苯(NPB)化合物和大约500厚度的铝，以分别形成p-型空穴传输层和阴极。
制得的器件称作“器件C”。有机化合物和铝的真空沉积率分别大约为0.4～0.7/sec和2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。
对比实施例2
除缺少HAT n-型有机化合物层外，以实施例3相同的方式制造“器件D”。图12为分别显示实施例3和对比实施例2的器件C和D的电流-电压特征的图表。参考图12，在大约6V的直流偏置电压时，器件C的电流密度大约为20mA/cm2或更大，而器件D的电流密度大约为10-3mA/cm2或更小。
尽管Al的功函数(约4.2eV)比ITO的(约4.8eV)低，器件C的启动电压不变，当电压达到一定值时，电流密度增加。相反，如器件B中所示，器件D显示差电流-电压特征。因此，VL随ITO或Al导电层的功函数的变化成正比的变化，通过HAT n-型有机化合物层，在导电层和NBP p-型有机化合物层之间进行空穴注入或空穴引出的能垒改变不多。
实施例4
包括具有氧气等离子体处理的ITO导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极的有机发光器件
用实施例2相同的方式洗涤涂覆有厚度大约1000的ITO的玻璃基板。ITO涂覆玻璃基板在大约14毫托的压力和50W的功率下，通过使用氧气在等离子净化器中用等离子处理五分钟。ITO的功函数大约为5.2eV。
在真空下，大约500的HAT热沉积在ITO上，以形成具有ITO导电层和HAT n-型有机化合物层的透明阳极。HAT的HOMO能级大约为9.78eV。然后，真空-沉积具有大约400厚度和大约5.4eV的HOMO能级的4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨]联苯(NPB)，以形成p-型空穴传输层。在p-型空穴传输层上真空-沉积具有大约5.7eV的HOMO能级和大约300厚度的Alq3，以形成发射层。
在发射层上真空-沉积具有大约5.7eV的HOMO能级和大约200厚度的如化学式I代表的化合物，以形成电子传输层。
[化学式I]
Figure A20058000154300291
具有大约12厚度的LiF薄膜和具有大约2500厚度的Al真空-沉积在电子传输层上，以形成阴极。有机化合物、LiF、铝的真空沉积率分别为约0.4～0.7/sec、约0.3/sec和约2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。
实施例5
包括具有氮气等离子体处理的ITO导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极的有机发光器件
以实施例2相同的方式洗涤和等离子处理玻璃基板。在玻璃基板上形成具有功函数为4.8eV的ITO。在玻璃基板上形成有机化合物层和阴极，在该玻璃基板上，以实施例4相同的方式形成ITO导电层。
实施例6
包括具有Al导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极的有机发光器件
以实施例3相同的方式洗涤后，制备玻璃基板。在玻璃基板上真空沉积具有大约100厚度的Al。Al是半透明的并具有大约4.2eV的功函数。在玻璃基板上形成有机化合物层和阴极，在该玻璃基板上，以实施例4相同的方式形成Al导电层。
实施例7
包括具有Ag导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极的有机发光器件
以实施例3相同的方式洗涤后，制备玻璃基板。在玻璃基板上真空沉积具有大约100厚度的Ag。Ag是半透明的，并且具有大约4.2eV的功函数。在玻璃基板上形成有机化合物层和阴极，在该玻璃基板上，以实施例4相同的方式形成Ag导电层。
图13为显示实施例4～7的有机发光器件的电流-电压特性的图表。实施例4～7的有机发光器件的导电层分别具有约5.2eV、约4.8eV、约4.2eV和约4.2eV的功函数。尽管实施例4～7的器件具有不同的功函数，但其电流-电压特性彼此相似。因此，器件的电流-电压特性不取决于功函数的值。
表1显示对应电流密度和电压的实施例4～7的器件的亮度。分别具有Al和Ag导电层的实施例6和7的器件分别具有少于大约30％和少于大约50％的可见光透光率，其低于具有ITO导电层的器件的可见光透光率(高于80％)。因此，考虑到可见光透光率，具有Al或Ag导电层的器件的亮度等于具有ITO导电层的器件的亮度。
  电流密度       50mA/cm2       100mA/cm2
  电压   亮度   电压   亮度
  实施例4   5.12V   1616cd/m2   5.85V   3326cd/m2
  实施例5   4.82V   1628cd/m2   5.57V   3323cd/m2
  实施例6   4.93V   1035cd/m2   5.67V   2138cd/m2
  实施例7   4.87V   1170cd/m2   5.67V   2443cd/m2
如表1所示，通过n-型有机化合物层的LUMO能级，空穴容易传输到空穴传输层。当n-型有机化合物层的LUMO能级大约为5.54～6.02eV，并且n-型有机化合物层的LUMO能级与导电层的功函数之间的能级差大约为2eV或更小时，有机发光器件的电流-电压特性不受导电层的功函数的影响。实施例4～7的器件中的n-型有机化合物层的LUMO能级与导电层的功函数之间的能级差分别大约为0.24～0.82eV、0.64～1.22eV、1.24～1.82eV和1.24～1.82eV。
实施例8
包括Al导电层和HAT n-型有机化合物层的有机发光器件
用实施例3相同的方式制备玻璃基板。在玻璃基板上真空沉积厚度大约为100的Al。Al是半透明的，并且具有大约4.2eV的功函数。具有9.78eV的HOMO能级和大约500的厚度的HAT热真空沉积在玻璃基板上，在其上形成Al层，以形成具有Al导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极。
然后，真空沉积具有大约600的厚度和5.46eV的HOMO能级的4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨]联苯(NPB)，以形成p-型空穴传输层。在空穴传输层上真空沉积具有5.62eV的HOMO能级和大约300厚度的Alq3，以形成电子传输和发射层。在电子传输和发射层上顺序地真空沉积具有大约12厚度的LiF薄膜和具有大约2500厚度的Al，以形成阴极。
有机化合物、LiF和铝的真空沉积率分别大约为0.4～0.7/sec、0.3/sec和1～2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。
对比实施例3
用实施例3相同的方式制备玻璃基板。在玻璃基板上真空沉积厚度大约为100的Al，以形成Al导电层。Al是半透明的，并且具有大约4.2eV的功函数。具有5.20eV的HOMO能级和大约150厚度的铜酞菁(CuPc)热真空沉积在玻璃基板上，在其上形成Al导电层，以形成空穴注入层。
然后，真空沉积具有大约600的厚度和5.46eV的HOMO能级的4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨]联苯(NPB)，以形成p-型空穴传输层。在空穴传输层上真空沉积具有5.62eV的HOMO能级和大约300厚度的Alq3，以形成电子传输和发射层。在电子传输和发射层上顺序地真空沉积具有大约12厚度的LiF薄膜和具有大约2500厚度的Al，以形成阴极。
有机化合物、LiF和铝的真空沉积率分别大约为0.4～0.7/sec、0.3/sec和1～2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。
对比实施例4
除缺少CuPc空穴注入层的形成外，以对比实施例3相同的方式制造有机发光器件。实施例8的导电材料的功函数和对比实施例3～4的阳极的功函数相同，其大约为4.2eV。
实施例8的器件使用具有电子亲和势的HAT作为阳极的n-型有机化合物层，而对比实施例3～4的器件的阳极中不具有n-型有机化合物层。图14为显示实施例8和对比实施例3～4的电流-电压特性的图表。
参考图14，在大约5V时，实施例8的器件显示电流密度增加，而比实施例3～4的器件在大约5V时显示电流密度没有增加。表2显示根据Alq3的绿光发射，实施例8和对比实施例3～4的器件的亮度。
 电流密度        50mA/cm2        100mA/cm2
  电压   亮度   电压   亮度
 实施例8   4.8V   642.0cd/m2   5.6V   1316.0cd/m2
 对比实施例3   17.7V   15.4cd/m2   18.3V   31.9cd/m2
 对比实施例4   19.9V   21.9cd/m2   20.5V   47.1cd/m2
如表2所示，阳极中包括Al导电层和HAT n-型有机化合物层的实施例8的器件在低电压下显示更高的亮度，而阳极中只包括导电层的对比实施例3～4的器件在相同电压下显示更低的亮度。这是因为Al导电层和CuPc空穴注入层之间的能垒太大，以至于对比实施例3～4的器件中不能注入空穴。
实施例9
包括具有ITO导电层和F4TCNQ n-型有机化合物层的阳极的有机发光器件
用实施例2相同的方法制备包括具有大约4.8eV的功函数的ITO导电层的玻璃基板。在玻璃基板上真空沉积具有大约5.24eV的LUMO能级和360的厚度的F4TCNQ，在其上形成ITO导电层。因此形成阳极。
然后，真空沉积具有大约400的厚度和5.46eV的HOMO能级的4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨]联苯(NPB)，以形成p-型空穴传输层。在空穴传输层上真空沉积具有5.62eV的HOMO能级和大约500厚度的Alq3，以形成电子传输和发射层。在电子传输和发射层上顺序地真空沉积具有大约12厚度的LiF薄膜和具有大约2500厚度的Al，以形成阴极。
有机化合物、LiF和铝的真空沉积率分别大约为0.4～0.7/sec、0.3/sec和1～2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。当大约8V的正向电场施加到实施例9的器件的阳极和阴极之间的部分上时，器件的电流密度大约为198mA/cm2。通过具有ITO导电层和F4TCNQ n-型有机化合物层的阳极可以观察到Alq3发绿光。
实施例10
包括具有Al导电层和F4TCNQ n-型有机化合物层的阳极的有机发光器件
用实施例3相同的方法制备玻璃基板。在玻璃基板上真空沉积具有大约100的厚度和4.2eV的功函数的Al，以形成阳极的导电层。Al是半透明的。用实施例9相同的方法，在Al导电层上形成F4TCNQ，以形成具有Al导电层和F4TCNQ n-型有机化合物层的阳极。然后，如实施例9所述，顺序地形成空穴传输层、电子传输层和发射层。
当大约8V的正向电场施加到实施例9的器件的阳极和阴极之间的部分上时，器件的电流密度大约为190mA/cm2。通过具有Al导电层和F4TCNQ n-型有机化合物层的阳极可以观察到Alq3发绿光。尽管实施例10的导电层的功函数与实施例9的不同，但在实施例10的器件中也可以观察到发绿光。
对比实施例5
除了形成具有ITO/Alq3的阳极而不是具有ITO/F4TCNQ的阳极外，以实施例9相同的方式制造有机发光器件。也就是说，在ITO导电层上形成具有大约2.85eV的HOMO能级和大约500厚度的Alq3。
当大约8V的正向电场施加到对比实施例5的器件的阳极和阴极之间的界面上时，器件的电流密度大约为10-2mA/cm2。不能观察到Alq3发绿光。
在Alq3和NPB空穴传输层之间的界面上不能形成电子和空穴，因为Alq3的LUMO能级(大约2.85eV)与NPB空穴传输层的HOMO能级(大约5.46eV)之间的能级差(大约2.61eV)太大。相反，阳极包括F4TCNQn-型有机化合物层和ITO或Al导电层的实施例9和10的器件显示高亮度。在实施例9和10的器件中，ITO导电层的费米能级(大约4.8eV)或Al导电层的功函数(大约4.2eV)与F4TCNQ n-型有机化合物层的LUMO能级(大约5.24eV)之间的能级差大约为0.44～1.04eV，而NPB空穴传输层的HOMO能级与F4TCNQ n-型有机化合物层的LUMO能级(大约5.24eV)之间的能级差大约为0.22eV。
实施例11
有机太阳能电池
涂有大约1000厚度的ITO的玻璃基板在溶有清洁剂的蒸馏水中超声洗涤三十分钟。使用Corning 7059玻璃作为玻璃基板，使用由Fischer Co.制造的产品15-333-55作为清洁剂。然后，玻璃基板在蒸馏水中进一步超声洗涤五分钟，重复两次。
洗涤后，玻璃基板顺序地在异丙醇溶剂、丙酮溶剂和甲醇溶剂中超声洗涤，然后干燥。然后，ITO涂覆玻璃基板在大约14毫托的压力和50W的功率下，通过使用氮气等离子体在等离子净化器中用等离子体处理五分钟。ITO的功函数大约为4.8eV。
在真空下，200的HAT热沉积在ITO透明电极上，以形成具有ITO导电层和HAT n-型有机化合物层的阳极。然后，真空-沉积大约具有400厚度和5.20eV的HOMO能级的CuPc，以形成p-型电子供体层。
在p-型电子供体层上真空沉积具有大约400厚度、6.20eV的HOMO能级和4.50eV的LUMO能级的富勒烯(C60)，以形成电子受体层。在电子受体层上真空沉积具有大约100厚度、7.00eV的HOMO能级和3.50eV的LUMO能级的2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯琳(BCP)，以形成激子阻隔层。激子阻隔层增加了有机太阳能电池的效率。
具有大约5厚度的LiF和具有大约2500厚度的Al顺序地真空沉积在激子阻隔层上，以形成阴极。有机化合物、LiF和Al的真空沉积率分别大约为0.4～0.7/sec、0.3/sec和2/sec。真空沉积的真空度大约为2×10-7～5×10-8托。
通过从氙灯发出的光向太阳能电池照射而测量太阳能电池的I～V曲线，使用I～V曲线测量太阳能电池的效率。通过用照射光的能量值除电流和电压的最大相乘值而计算出太阳能电池的效率。实施例11的太阳能电池的效率大约为0.36％。
实施例12
有机太阳能电池
除沉积具有大约400厚度的HAT n-型有机化合物层外，用实施例11的相同方法制造有机太阳能电池。实施例12的太阳能电池的效率大约为0.45％
对比实施例6
除缺少HAT n-型有机化合物层外，用实施例11的相同方法制造有机太阳能电池。对比实施例6的有机太阳能电池显示的效率大约为0.04％。阳极包括ITO导电层和HAT n-型有机化合物层的实施例11和12的有机太阳能电池显示高效率，而阳极只包括ITO导电层的对比实施例6的有机太阳能电池显示低效率。
尽管已参考示范性实施例描述了本发明，本领域的技术人员应该能够理解，在不偏离公开内容的范围中，可进行多种变化，并且可用等同物取代其部件。此外，在不偏离其实质范围情况下，为适应本发明教导的具体情况或材料，可进行多种修改。因此，本发明不受实现本发明的作为预期的最佳方式而公开的具体实施例的限制，但是本发明包括落入所附权利要求范围内的所有实施方案。
工业应用性
根据本发明的示范性实施例的电子器件除包括除导电层外的n-型有机化合物层，作为空穴注入或空穴引出的电极。选择n-型有机化合物层，以使n-型有机化合物层的LUMO能级与接触n-型有机化合物层一侧的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小，并且使n-型有机化合物层的LUMO能级与接触n-型有机化合物层的另一侧的p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。由于n-型有机化合物层降低了空穴注入或空穴引出的能垒，并在n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，电子器件可使用多种材料作为电极，因此简化了加工过程并提高了效率。

Claims (25)

1、一种电子器件，包括：
用于注入或引出空穴的第一电极，该第一电极包括导电层和位于导电层上的n-型有机化合物层；
用于注入或引出电子的第二电极；和
位于第一电极的导电层和第二电极之间的p-型有机化合物层，该p-型有机化合物层在第一电极的n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，
其中，第一电极的n-型有机化合物层的最低未占据分子轨道(LUMO)能级与第一电极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且
其中，第一电极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的最高未占据分子轨道(HOMO)能级之间的能级差大约为1eV或更小。
2、如权利要求1所述的电子器件，其中p-型有机化合物层包括空穴注入层、空穴传输层或发射层。
3、如权利要求1所述的电子器件，其进一步包括位于p-型有机化合物层和第二电极之间的至少一个有机化合物层，其中该至少一个有机化合物层包括空穴传输层、发射层或电子传输层。
4、如权利要求1所述的电子器件，其中第一电极的n-型有机化合物层包括2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代对苯醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代3，4，9，10-芘四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代PTCDA、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟取代NTCDA、氰基取代NTCDA或六腈基六氮杂苯并菲(HAT)。
5、如权利要求1所述的电子器件，其中第一电极的导电层包括金属、金属氧化物或导电聚合物。
6、如权利要求1所述的电子器件，其中第一电极的导电层和第二电极由相同材料形成。
7、一种有机发光器件，包括：
包含导电层和位于导电层上的n-型有机化合物层的阳极；
阴极；和
位于阳极的导电层和阴极之间的p-型有机化合物层，该p-型有机化合物层在阳极的n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，
其中，阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与阳极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且
其中，阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
8、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中p-型有机化合物层包括p-型空穴注入层；和
其中，有机发光器件进一步包括位于p-型空穴注入层和阴极之间的至少一个有机化合物层。
9、根据权利要求8所述的有机发光器件，其中该至少一个有机化合物层包括位于p-型空穴注入层上的空穴传输层、位于空穴传输层上的发射层或位于发射层上的电子传输层。
10、根据权利要求9所述的有机发光器件，其中发射层包括n-型发射层或p-型发射层。
11、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中p-型有机化合物层包括p-型空穴传输层；且
其中，该有机发光器件进一步包括位于p-型空穴传输层和阴极之间的至少一个有机化合物层。
12、根据权利要求11所述的有机发光器件，其中该至少一个有机化合物层包括位于p-型空穴传输层上的发射层，或位于发射层上的电子传输层。
13、根据权利要求12所述的有机发光器件，其中发射层包括n-型发射层或p-型发射层。
14、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中p-型有机化合物层包括p-型发射层；且
其中，有机发光器件进一步包括位于p-型发射层和阴极之间的有机化合物层，该有机化合物层包括电子传输层。
15、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中阳极的导电层和阴极的至少一个包括透明材料。
16、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中阳极的导电层和阴极由相同的材料形成。
17、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中n-型有机化合物层包括大约4～7eV的LUMO能级和大约10-8cm2/Vs～1cm2/Vs或大约10-6cm2/Vs～10-2cm2/Vs的电子迁移率。
18、根据权利要求7所述的有机发光器件，其中n-型有机化合物层包括2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代对苯醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代3，4，9，10-芘四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代PTCDA、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟取代NTCDA、氰基取代NTCDA或六腈基六氮杂苯并菲(HAT)。
19、一种层叠有机发光器件，包括：
各具有权利要求7所述的阳极、p-型有机化合物层和阴极的多个重复单元，
其中，重复单元的阴极串联到相邻重复单元的阳极。
20、一种有机太阳能电池，包括：
包含导电层和位于导电层上的n-型有机化合物层的阳极；
阴极；和
位于阳极的导电层和阴极之间的电子供体层，该电子供体层包括p-型有机化合物层，并且在该阳极的n-型有机化合物层与该p-型有机化合物层之间形成NP结，
其中，阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与阳极的导电层的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且
其中，阳极的n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
21、如权利要求20所述的有机太阳能电池，进一步包括位于阴极和电子供体层之间的电子受体层。
22、如权利要求20所述的有机太阳能电池，其中阳极的导电层和阴极由相同的材料形成。
23、如权利要求20所述的有机太阳能电池，其中阳极的n-型有机化合物层包括2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代对苯醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代3，4，9，10-芘四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代PTCDA、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟取代NTCDA、氰基取代NTCDA或六腈基六氮杂苯并菲(HAT)。
24、一种有机晶体管，包括：
源电极；
漏电极；
栅极；
位于栅极上的绝缘层；
位于绝缘层上的p-型有机化合物层；和
位于源电极或漏电极与p-型有机化合物层之间的n-型有机化合物层，在n-型有机化合物层和p-型有机化合物层之间形成NP结，
其中，n-型有机化合物层的LUMO能级与源电极或漏电极的费米能级之间的能级差大约为2eV或更小；并且
其中，n-型有机化合物层的LUMO能级与p-型有机化合物层的HOMO能级之间的能级差大约为1eV或更小。
25、如权利要求24所述的有机晶体管，其中n-型有机化合物层包括2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代对苯醌二甲烷(F4TCNQ)、氟取代3，4，9，10-芘四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代PTCDA、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟取代NTCDA、氰基取代NTCDA或六腈基六氮杂苯并菲(HAT)。
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