DE102009013685B4

DE102009013685B4 - Verwendung einer organischen Diode als organische Zenerdiode und Verfahren zum Betreiben

Info

Publication number: DE102009013685B4
Application number: DE102009013685A
Authority: DE
Inventors: Björn Lüssem; Prof. Dr. Leo Karl; Kentaro Harada; Dipl.-Ing. Lindner Frank
Original assignee: NovaLED GmbH
Current assignee: NovaLED GmbH
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2029-03-21
Also published as: JP5773977B2; DE102009013685A1; JP2012521076A; CN102388475B; KR20140014356A; WO2010105615A8; TWI550927B; CN102388475A; US20120075013A1; WO2010105615A1; TW201041202A; US9306182B2; US20140340128A1

Abstract

Verwendung einer organischen Diode als organische Zenerdiode, wobei die organische Diode mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung gebildet ist und wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: – eine elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines organischen Matrixmateriales und eines organischen n-Dotanten, – eine gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines weiteren organischen Matrixmateriales, welches von dem Matrixmaterial in der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht verschieden ist, und eines organischen p-Dotanten und – eine elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht, die zwischen der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht und der gegenelektrodenseitigen, elektrisch p-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer organischen Diode als organische Zenerdiode und ein Verfahren zum Betreiben.
Hintergrund der Erfindung
Die fortschreitende Entwicklung in der Mikroelektronik führt zu immer kleineren Strukturen und einer immer größer werdenden Anzahl von Bauelementen auf einer bestimmten Fläche. Dieser Trend ist auch in der Entwicklung immer größerer Datenspeicher zu erkennen. Die klassische Silizium-Halbleitertechnik wird aus physikalischen und ökonomischen Gründen bald an ihre Grenzen stoßen und so mit der angestrebten Verkleinerung nicht mehr mithalten können. Aktuell gefertigte Bauelemente haben Strukturgrößen von einigen zehn Nanometern. Neue Konzepte und Materialien werden benötigt, um die Strukturgrößen und damit ganze Bauelemente auf wenige Nanometer zu verkleinern.
Weiterhin besteht ein zunehmender Bedarf an einer neuartigen low-cost Elektronik, die auf vorzugsweise flexiblen Substraten Funktionalitäten anbietet. Denkbar sind beispielsweise Anwendungen wie intelligente Eintrittskarten, extrem preisgünstige Transponder-Etiketten oder in Kleidungsstücke integrierbare Elektronik. Für alle diese Anwendungen sind unter anderem auch Speicherbauelemente notwendig. Hierfür kann die Mikroelektronik auf Basis kristalliner Halbleiter nur begrenzt Funktionalitäten anbieten.
Passive Speicherkonzepte bieten den Vorteil eines relativ einfachen Aufbaus und die Möglichkeit einer einfachen Integration in 3D Konzepte. Resistive Speicherkonzepte, das heißt Speicher, die verschiedene elektrische Widerstände annehmen können und somit Informationsgehalt speichern, werden auf Grund ihrer Skalierbarkeit bis auf Molekühlgröße als viel versprechend für zukünftige Massenspeicher angesehen. Ein einfacher Aufbau in Crossbar-Technologie erlaubt eine kostengünstige Herstellung und 3D Integration dieser Bauelemente. Ein Nachteil dieses Aufbaus ist das Übersprechen (crosstalk) auf benachbarte Zellen beim Programmieren bzw. Löschen einzelner Elmente. Um dies zu verhindern und größere Speicher-Arrays zu ermöglichen, sind zusätzliche aktive und passive Bauelemente nötig. Eine Möglichkeit besteht darin, jede einzelne Speicherzelle mit einer Z-Diode zu beschalten. Somit wird ein Übersprechen durch die stark nichtlineare Kennlinie verhindert. In der klassischen Siliziumtechnologie sind Zenerdioden ein weit verbreitetes und einfaches Bauelement, um Spannungen zu stabilisieren und wichtige Baugruppen vor deren Zerstörung zu bewahren. Diese Dioden verhalten sich in Durchlassrichtung wie normale Dioden, in Sperrrichtung werden sie ab einer bestimmten Spannung, der Durchbruchspannung, plötzlich niederohmig. Die Durchbruchspannung ist durch gezielte Änderung der Dotierung der Elektronen leitenden Schicht bzw. der Löcher leitenden Schicht und die dadurch verursachte Änderung der Sperrschichtbreite von 3 bis 100 V einstellbar. Zenerdioden werden aktuell auch in Passiv-Matrix Speichern eingesetzt. Da diese Crossbar Speicher theoretisch bis auf Molekühlgröße skalierbar sind, wird auch hier die Siliziumtechnologie bald an ihre Grenzen stoßen.
Deshalb wird weltweit intensiv nach alternativen Methoden und Materialien, die klassische Siliziumtechnologie ersetzen, gesucht.
Als Alternative zu der siliziumbasierten Elektronik hat sich die organische Elektronik als viel versprechend herausgestellt. Vorteile sind hierbei die vergleichsweise einfachen Prozesse wie Drucken oder Aufdampfen bei niedrigen Temperaturen, die Möglichkeit, auf flexiblen Substraten zu arbeiten, sowie die große Vielfalt molekularer Materialien.
Erste Anwendung findet die organische Elektronik in organischen Leuchtdioden (OLED). Diese sind nach relativ kurzer Entwicklungszeit heute schon in vielen Geräten zu finden. Die Effizienz solcher OLED's erreichen heute im Forschungsstadium Rekordwerte, die durch kaum eine andere Lichtquelle erreicht werden. Die Entwicklung der OLED's zeigt, welches Potential in der organischen Elektronik steckt. Für eine komplette organische Elektronik werden aber nicht nur Leuchtdioden, sondern auch organische Transistoren, organische Speicher sowie andere Bauelemente benötigt, um den Kostenvorteil bei der Herstellung auszunutzen und nicht auf eine Kombination von klassischer Siliziumtechnologie und organischer Elektronik zurückgreifen zu müssen. Neben organischen Transistoren wird heute auch weltweit intensiv an organischen Solarzellen geforscht. Diese erreichen zwar noch nicht die Effizienzen von klassischen Solarzellen haben aber aufgrund einfacher Herstellungsverfahren das Potential für einen enormen Kostenvorteil gegenüber Solarzellen aus Silizium. Durch die steigende Anzahl von Komponenten werden auch in der organischen Elektronik Bauelemente, die die Hauptelektronik vor äußeren Störeinflüssen schützen, benötigt. Unter anderem spielen die Spannungsstabilisierung und der Überspannungsschutz eine wichtige Rolle.
Es sind verschiedene organische Dünnfilm-Zener-Dioden aus einer oder mehreren organischen Schichten bekannt. In US 2004/0051096 A1 werden unterschiedliche Ansätze für solche Dioden beschrieben. Es werden bis zu 3 organische Schichten aus unterschiedlichen Materialien zwischen 2 Elektroden gebracht. Durch Auswahl des organischen Materials, z. B. Elektronen leitend (n-leitend) oder Löcher leitend (p-leitend), kann die Zener-Spannung eingestellt werden. Wird die Schichtabfolge der organischen Materialien geändert, so kann die Zener-Spannung verändert werden. Weiterhin wird in diesem Dokument gezeigt, dass unterschiedliche Elektroden unterschiedliche Zener-Spannungen zur Folge haben. Durch eine geeignete Materialauswahl sind Zener-Spannungen im Bereich von 0.1 V bis 7 V realisierbar. Wird eine bestimmte Zener-Spannung benötigt, so ist dies durch eine geeignete Kombination aus organischem Material, Elektroden und Schichtaufbau möglich. Gleichzeitig wird aber auch die Strom-Spannungs-Kurve in Vorwärtsrichtung verändert, was als wesentlicher Nachteil zu sehen ist. In Vorwärtsrichtung sollte möglichst ein gleichartiges Diodenverhalten für verschiedene Zener-Spannungen erreicht werden. Nachteilig ist weiterhin, dass für eine bestimmte Zener-Spannung nur bestimmte Elektrodenmaterialien und Kombinationen genutzt werden können. Damit wird die Entwurfsfreiheit empfindlich eingeschränkt.
Ein weiteres Problem bei dieser Ausführung sind schlechte elektrische Kontakteigenschaften zwischen den Elektroden und dem organischen Material. Die Injektion von Ladungsträgern wird durch große Barrieren für Elektronen sowie Löcher an den jeweiligen Grenzflächen zwischen den organischen Schichten und Metallkontakten behindert.
Schließlich kommt hinzu, dass die elektrische Leitung in undotierten organischen Schichten extrem empfindlich von der Schichtdicke abhängt (unter der Voraussetzung ohmscher Injektion wird eine kubische Abhängigkeit erwartet: M. A. Lampert et. al, Current injection in solids, Academic, New York, 1970). Damit sind die in US 2004/0051096 A1 beschriebenen Ansätze in einer Produktion anfällig gegen Schwankungen im Produktionsprozess.
Aus dem Dokument WO 2006/102392 A1 ist eine Speicherzelle bekannt, die mit einer Elektrode, einer Gegenelektrode und einer zwischen den beiden Elektronen angeordneten organischen Zwischenschicht gebildet ist. Die Leitfähigkeit der Zwischenschicht ist steuerbar und funktioniert wie eine elektrische Diode. Diese diodische Zwischenschicht (Polymerschicht) wird mittels einer externen Stimulierung (elektrisches Feld) dotiert oder entdotiert. Auf Grund des externen elektrischen Feldes wandern Ionen in eine aktive Schicht bzw. aus dieser heraus. Hierdurch ist die Schicht reversibel dotierbar. Für die Dotierung der Zwischenschicht werden Kupfer- (Cu⁺), Lithium- (Li⁺) oder Natriumionen (Na⁺) benutzt.
Aus dem Dokument US 6 943 379 B2 ist eine Schaltanordnung aus Halbleiterbauelementen bekannt. Die verwendeten Bauelemente haben Diodeneigenschaften.
Das Dokument Harada et al. (Realization of organic pn-homojunction using a novel n-type doping techique, Organic Optoelectronic and Photonics, Proceedings of SPIE Vol. 5464, 2004, Seite 1 bis 9) offenbart ein Dotieren vom sogenannten n-Typ für organische Halbleiter, wobei ein Metallkomplex als Donor eingesetzt wird.
Das Dokument DE 102 09 789 A1 offenbart ein photoaktives Bauelement, insbesondere Solarzelle, bestehend aus organischen Schichten und wahlweise vorhandenen anorganischen Schichten und mindestens einer Mischschicht aus zumindest zwei Hauptkomponenten. Die Mischschicht ist mit einer geringen Beimischung einer dritten Komponente, nämlich einem starken Akzeptor oder Donor dotiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Zenerdiode mit einem einfachen Aufbau und einem verbesserten Verhalten in Verbindung mit der Durchbruchspannung zu schaffen. Die Zenerdiode soll auch ein stabiles und reproduzierbares Verhalten zeigen, und die Durchbruchspannung soll ohne Änderung der Vorwärtskennlinie eingestellt werden können.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Verwendung einer organischen Diode als organische Zenerdiode nach dem unabhängigen Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen. Weiterhin sind die Verwendung von einer oder zwei organischen Dioden nach den Ansprüche 9 und 10 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer organischen Zenerdiode nach dem unabhängigen Anspruch 11 geschaffen.
Die Erfindung umfasst in ihren verschiedenen Ausführungen einen oder mehrere der folgenden Aspekte:

a) Organisches elektronisches Bauelement mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung, wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: eine elektrodenseitige elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht bestehend aus einer Mischung eines organischen Matrixmaterials und eines organischen Dotanden im Verhältnis von mindestens 2 mol% Dotand zu Matrix und eine gegenelektrodenseitige elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht bestehend aus einer Mischung eines organischen Matrixmateriales und eines organischen Dotanten im Verhältnis von mindestens 2 mol% Dotand zu Matrix sowie eine dazwischen angeordnete, undotierte, organische Zwischenschicht, die vorzugsweise Elektronen und Löcher gleichermaßen leitet und kleine Energiebarrieren zu den Ladungsträgerinjektionsschichten besitzt. Die kleine Energiebarriere ist bevorzugt kleiner als 0,5 eV, bevorzugt 0 eV. Die Energie-Barriere ist die Barriere zur Ladungsträgerinjektion von der Ladungsinjektionsschicht in die Zwischenschicht, wenn das Bauteil im normalen Diodenbetrieb benutzt wird; die geringe Barriere wird bevorzugt, um eine möglichst geringe Einsetzspannung und eine steile Kennlinie zu bekommen. Weiter bevorzugt ist eine Dotierungskonzentration in den dotierten Schichten von mindestens 4 mol%.
b) Die Durchbruchspannung einer solcher organische Zenerdiode kann durch Veränderung der Dicke der Zwischenschicht eingestellt werden.
c) Eine Weiterbildung ist, dass die elektrodenseitige und die gegenelektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht elektrisch dotiert sind. Diese können mit Metallionen dotiert sein. Bevorzugt ist, dass die elektrodenseitige und die gegenelektrodenseitige Injektionsschicht mit organischen Dotanden dotiert sind. Organischen Dotanden sind im Dokument EP 1 988 587 A1 beschrieben, bevorzugt sind die Dotanden der Beispiele 1 bis 9. Weitere bevorzugte p-Dotanden sind im Dokument US 2005/0 139 810 A1 beschrieben. Bevorzugte n-Dotanden sind in US 2005/0 061 231 A1 , WO 2005/086 251 A2 und in EP 1 837 926 B1 , EP 1 837 927 A1 beschrieben. Bevorzugte HTM (HTM sind Halbleiter, die sich p-dotieren lassen und die Löcher transportieren) sind im Dokument EP 1988587 beschrieben. Bevorzugte ETM (ETM sind Halbleiter, die sich n-dotieren lassen und die Elektronen transportieren) sind BPhen, BCP oder andere Phenanthroline-Derivative, Alq3, C60, PTCBI, PTCDI, TCNQ, PBD, OXD, TAZ, TPOB, BAlq.
d) Eine solche organische Zenerdiode kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Ladungsträgerinjektionsschicht sowie die Zwischenschicht aus demselben Material bestehen, wobei die Injektionsschichten p- und n-dotiert sein können.
e) Die organische Zenerdiode kann eine Zwischenschicht enthalten, die in einem zwischen der elektrodenseitigen und der gegenelektrodenseitigen Ladungsträgerinjektionsschicht angeordneten Zwischenschichtbereich gebildet ist, die aus einem ambipolaren organischen Material besteht. Diese Zwischenschicht kann aus zwei oder mehr verschiedenen organischen Materialien bestehen. Dieser Zwischenbereich zwischen der elektrodenseitigen und der gegenelektrodenseitigen Ladungsträgerinjektionsschicht, welcher auch eine einzelne Zwischenschicht sein kann, ist zwischen 0,1 nm und 100 nm, bevorzugt zwischen 1 nm und 10 nm dick.
f) Die Injektions- und die Zwischenschichten können aus organischem Material bestehen. Die Injektions- und die Zwischenschichten können anorganische Materialien umfassen.
g) Die aktiven Schichten sind die Schichten, die zwischen den zwei Elektroden sind. Diese können organische Materialien umfassen: kleine Moleküle, die im technischen Feld organischer Halbleiter öfters als „small molecules” beschrieben werden; die aktiven Schichten können auch Oligomere umfassen; die aktiven Schichten können auch Polymere umfassen.

Die Schichten, nämlich Elektroden, Injektionsschichten, Halbleiterschichten und Zwischenschichten, können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Hier sind bevorzugt:

– Verdampfung unter Vakuum: Diese ist eine gewöhnliche Methode, um sehr dünne Schichten herzustellen, wobei die organischen Schichten hauptsächlich durch thermische Verdampfung oder PVD (”Physical Vapour Deposition”) verdampft werden. Die anorganische Schichten können unter anderem durch thermische Verdampfung, Sputtern, Laserablation, Spray-Pirolisys, CVD (”Chemical Vapour Deposition”) und anderen Methoden abgeschieden werden. Diese Methoden brauchen nicht unbedingt im Vakuum, können aber auch unter Schutzgas durchgeführt werden. Es muss beachtet werden, dass die Methoden der folgenden Schichten nicht die unteren Schichten zerstören.
– Nasschemische Verfahren oder Abscheidung aus Lösung sind übliche Verfahren wie Spin.coating, blade-gap coating, stamping, Drucken (ink-jet) und andere.
– „Organic vapor phase deposition”: Die Herstellung gemischter Schichten mit „organic vapor phase deposition” ist in EP 1 780 816 A1 , Paragraphen [0011] bis [0013] erklärt. Die Herstellung dotierter Schichten mit „organic vapor phase deposition” ist in EP 1 780 816 A1 , Paragraphen [0017] bis [0019] beschrieben.

Die Abscheidung der Schichten passiert immer auf einem Substrat oder auf der vorherigen Schichten, die auf dem Substrat platziert sind. Ggf. kann das Substrat auch eine andere Funktion haben als nur Träger zu sein, z. B. kann das Substrat leitend sein und gleichfalls die Elektrode von der Diode sein.
Nachfolgend werden weitere Aspekte der Erfindung erläutert.
Betreiben einer organischen Diode in Rückwärtsrichtung unter Stromdurchbruch, so dass Strom im Wesentlichen durch die Diode fließt, wobei die Diode zwischen zwei leitenden elektrischen Kontakten die folgende Schichten umfasst: eine elektrisch n-dotierte organische Halbleiterschicht, eine elektrisch undotierte organische Halbleiterschicht und eine elektrisch p-dotierte organische Halbleiterschicht.
Betreiben einer organischen Diode in Rückwärtsrichtung unter Stromdurchbruch, so dass Strom im Wesentlichen durch die Diode fließt, wobei die Diode zwischen zwei leitenden elektrischen Kontakten die folgende Schichten, in dieser Reihenfolge zwischen zwei Elektroden, umfasst: eine elektrisch n-dotierte organische Halbleiterschicht, eine elektrisch undotierte organische Halbleiterschicht und eine elektrisch p-dotierte organische Halbleiterschicht.
Betreiben einer organischen Zenerdiode wobei die n- und p-Dotanden organische Dotanden sind.
Verfahren zum Betreiben eines organischen Halbleiterbauelementes, insbesondere einer organischen Zenerdiode, mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung, wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: eine elektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht und eine gegenelektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht sowie einen dazwischen angeordneten Zwischenschichtbereich, wobei bei dem Verfahren ein Schutzzustand für nachfolgende Bauelemente erreicht wird, indem mittels Anlegen einer elektrischen Spannung die größer ist als die Durchbruchspannung, die elektrische Spannung auf den Durchbruchspannungswert begrenzt wird und der durch die angelegte Spannung erzeugte Stromfluss durch die organische Zenerdiode abgeleitet wird.
Die organische Zenerdiode kann bevorzugt in Kombination mit einem Speicherelement Verwendung finden.
Optional können auch zwei fertige vollständige organische Zenerdioden verwendet werden: Anode von Diode 1 wird elektrisch mit Anode von Diode 2 kontaktiert. Oder: Kathode von Diode 1 wird elektrisch mit Kathode von Diode 2 kontaktiert.
Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen insbesondere darin, dass ein solches Halbleiterbauelement mit Hilfe üblicher Herstellungsverfahren kostengünstig produziert werden kann. Entgegen der schwierig zu kontrollierenden Vorwärtskennlinie bei organischen Zenerdioden, die aus nur einer organischen Schicht und zwei Elektroden bestehen, ermöglicht die Erfindung ein kontrolliertes, stabiles und reproduzierbares Durchbruchverhalten in Vorwärts- wie auch in Rückwärtsrichtung. Mittels Änderung der Schichtdicke der zwischen den Ladungsträgerinjektions-Schichten angeordneten Zwischenschicht kann die Rückwärtsdurchbruchspannung einfach eingestellt werden. Somit ist eine vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, organische Zenerdioden mit verschiedenen Durchbruchspannungen einfach und reproduzierbar herzustellen.
Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung molekularer Dotanden in den Ladungsträgerinjektionsschichten. Durch die relativ hohen Stromdichten im Arbeitsbereich der organischen Zenerdioden ist mit einer Diffusion von Dotierionen oder Dotiermolekülen zu rechnen. Die Diffusionswahrscheinlichkeit von molekularen Dotanden ist bedingt durch ihre Größe um ein Vielfaches geringer als die Diffusion metallischer Ionen.
Die Elektrode und die Gegenelektrode sind vorzugsweise aus einem hochleitfähigen Material, beispielsweise einem Metall. Auch nicht-metallische Elektrodenmaterialien können eingesetzt werden, soweit diese eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Zu solchen nicht-metallischen Elektrodenmaterialien zählen beispielsweise elektrisch hochleitfähige Oxide, SnO, In:SnO (ITO), F:SnO, ZnO, hoch dotierte anorganische und organische Halbleiter, wie z. B. a-Si, c-Si usw., Nitride und Polymere.
Um einen steilen Anstieg der Vorwärtskennlinie bei gleichzeitig geringen Spannungen zu ermöglichen, sollte die Zwischenschicht bevorzugt aus einem ambipolaren Material bestehen. Dadurch wird gewährleistet, dass in Vorwärtsrichtung sowohl Elektronen als auch Löcher an dem Ladungstransport beteiligt sind und somit bereits bei kleinen Spannungen relativ hohe Ströme erreicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht aus einer Mischschicht zweier verschiedener organischer Materialien besteht, wobei ein Material bevorzugt Elektronen und das andere Material bevorzugt Löcher leitet.
Die Anforderung eines hohen Stroms bei relativ geringen Spannungen in Vorwärtsrichtung kann auch durch eine Zwischenschicht bestehend aus einem Material mit sehr kleiner Energielücke („low gap”) erfüllt werden. In diesem Fall gibt es für Elektronen und Löcher keine Energiebarrieren zu überwinden, die den Ladungstransport behindern würden. Mit kleineren Spannungen werden größere Ströme erreicht.
Es kann vorgesehen sein, dass die elektrodenseitige sowie die gegenelektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschichten elektrisch dotiert sind. Die elektrodenseitige und gegenelektrodenseitige Ladungsträgertransportschicht dienen dazu, Ladungsträger in Form von Elektronen oder Löchern (Defektelektronen) effektiv in die organische Schichtanordnung zu injizieren und diese dort ohne größere elektrische Verluste zu transportieren.
Die Dotierung von organischen Materialien ist in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Es kann eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung des organischen Materials vorgesehen sein. Als n-Dotand werden üblicherweise Moleküle oder neutrale Radikale bezeichnet, die ein HOMO-Niveau (HOMO – „Highest Occupied Molecular Orbital”) von kleiner als 4,5 eV aufweisen, bevorzugt von kleiner als etwa 2,8 eV und weiter bevorzugt von kleiner als etwa 2,6 eV. Das HOMO-Niveau des Dotierungsmaterials kann aus cyclovoltammetrischen Messungen des Oxidationspotentials bestimmt werden. Alternativ kann das Reduktionspotential des Donatorkations in einem Salz des Donators bestimmt werden. Der Donator soll ein Oxidationspotential aufweisen, welches gegenüber Fc/Fc+ (Ferrocen/Ferrocenium Redoxpaar) kleiner oder gleich etwa –1,5 V, vorzugsweise kleiner oder gleich etwa –2,0 V und weiter bevorzugt kleiner oder gleich etwa –2,2 V ist. Die molare Masse des n-Dotierungsmaterials beträgt bevorzugt zwischen etwa 100 und etwa 2000 g/mol und weiter bevorzugt zwischen etwa 200 und 1000 g/mol. Eine molare Dotierungskonzentration für die elektrische n-Dotierung beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung zwischen 1:1000 (Akzeptormolekül: Matrixmolekül) und 1:2, bevorzugt zwischen 1:100 und 1:5 und weiter bevorzugt zwischen 1:100 und 1:10.
Es kann vorgesehen sein, dass sich der Donator während der Herstellung der organischen Schichten oder eines hierauf folgenden Schichtherstellungsprozesses aus einem Präkursor erst bildet, wie dieses in dem Dokument DE 103 07 125 A1 als solches beschrieben ist. Die vorangehend angegebenen Werte für das HOMO-Niveau des Donators beziehen sich dann auf die hierbei entstehenden Spezies. Alternativ hierzu kann die Dotierung des organischen Materials auch auf andere Art und Weise hergestellt werden. Hierzu gehören zum Beispiel eine Co-Verdampfung des organischen Materials mit einem Metall geringer Austrittsarbeit. Für eine n-Dotierung geeignet sind beispielsweise Lithium und Cäsium.
Als p-Dotand werden üblicherweise Moleküle oder neutrale Radikale bezeichnet, bei denen das LUMO-Niveau (LUMO – „Lowest Unoccupied Molecular Orbital”) energetisch tiefer als 4,5 eV, bevorzugt tiefer als 4,8 eV und weiter bevorzugt tiefer als 5,04 eV liegt. Das LUMO-Niveau des Akzeptors für eine p-Dotierung kann mit Hilfe cyclovoltammetrischer Messungen des Reduktionspotentials bestimmt werden. Der Akzeptor weist bevorzugt ein Reduktionspotential gegenüber Fc/Fc+ von wenigstens –0,3 V, weiter bevorzugt von wenigstens 0,0 V und weiter bevorzugt von wenigstens etwa 0,24 V auf. Zum Einsatz kommen bevorzugt Akzeptoren mit einer molaren Masse von etwa 100 bis 2000 g/mol, bevorzugt mit einer molaren Masse zwischen etwa 200 und 1000 g/mol und weiter bevorzugt mit einer molaren Masse zwischen etwa 300 g/mol und 2000 g/mol. Die molare Dotierungskonzentration für die p-Dotierung liegt in einer zweckmäßigen Ausgestaltung zwischen 1:1000 (Akzeptormolekül:Matrixmolekül) und 1:2, bevorzugt zwischen 1:100 und 1:5 und weiter bevorzugt zwischen 1:100 und 1:10. Der Akzeptor kann sich während des Schichtherstellungsprozesses oder des darauf folgenden Schichtherstellungsprozesses aus einem Präkursor erst bilden. Das oben angegebene LUMO-Niveau des Akzeptors bezieht sich dann auf die entstehende Spezies.
Beispiele für solche Materialien werden in DE 103 478 56 B8 , EP 1 837 926 B1 oder auch in US 6 908 783 B1 genannt. Des Weiteren werden zur n-Dotierung Metalle wie zum Beispiel Cäsium oder Lithium und andere eingesetzt. Weiterhin können als p-Dotanden Oxide wie zum Beispiel Vanadiumpentoxid (V₂O₂) oder auch Molybdänoxid (Mo₂O₃).
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden als p oder n-Dotanden organische Molekühle verwendet. Diese haben gegenüber der Dotierung mit Ionen den großen Vorteil dass die Diffusion dieser Dotanden im Matrixmolekühl durch ihre Größe eingeschränkt ist. Dadurch kann das Bauelement bei wesentlich höheren Stromdichten und damit auch bei höheren Temperaturen betrieben werden, vorausgesetzt Dotand und Matrixmolekühl sind temperaturstabil.
Die Dotierung mit organischen Materialien erlaubt den Einsatz von „high gap” Materialien. Durch den Einsatz dieser Materialien mit großer Energielücke können transparente Bauelemente hergestellt werden. Diese haben den großen Vorteil, dass weder sichtbares Licht absorbiert noch emittiert wird. Somit ist ein Einsatz dieser Bauelemente in direkter Kombination mit z. B. OLED Displays u. a. möglich.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zenerdiode in einer elektronischen Kreisschaltung benutzt wird, um eine Spannungsreferenz zu erzeugen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zenerdiode in Kombination mit weiteren organischen oder anorganischen Bauelementen verwendet wird.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Schichtabfolge für eine organische Zenerdiode,
2 eine Strom-Spannungs Kurve einer idealen Zener Diode,
3 eine schematische Darstellung einer Schichtabfolge für eine organische Zenerdiode aus 2 mit veränderbarer Transportschicht,
4 Strom-Spannungs-Kurve für ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer 5 nm dicken Zwischenschicht aus TCTA:TPBI im Verhältnis 1:1,
5 Strom-Spannungs-Kurve für ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer 10 nm dicken Zwischenschicht aus TCTA:TPBI im Verhältnis 1:1,
6 Strom-Spannungs-Kurven für organische Zenerdioden nach 1 mit verschiedenen Zwischenschichtdicken aus TCTA:TPBI im Verhältnis 1:1,
7 Strom-Spannungs-Kurve für organische Zenerdioden nach 1 mit einer 5 nm dicken Zwischenschicht aus Balq:NPB 1 m Verhältnis 1:1 und
8 Strom-Spannungs-Kurve für organische Zenerdioden nach 1 mit einer 5 nm dicken intrinsischen Zwischenschicht aus demselben Material, welches als Matrix für die Injektionsschichten Verwendung findet.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schichtabfolge für eine organische elektronische Zenerdiode. Zwischen einer Elektrode 1 und einer Gegenelektrode 2 sind eine elektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht 3, eine gegenelektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht 4 sowie einen hierzwischen angeordnete Zwischenschicht 5 angeordnet.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Strom-Spannungs-Kennlinie einer idealen Zenerdiode mit den kennzeichnenden Spannungen U_d als Vorwärtsdurchlassspannung und U_z als Durchbruchspannung.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schichtabfolge für eine organische elektronische Zenerdiode. Zwischen einer Elektrode 21 und einer Gegenelektrode 25 sind eine elektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht 22, eine gegenelektrodenseitige Ladungsträgerinjektionsschicht 24 sowie einen hierzwischen angeordnete Transportschicht 25 angeordnet. Die Zwischenschicht wird dabei in ihrer Dicke (x) variiert.
Für eine zuverlässige Wirkung des Bauelementes ist es günstig, alle organischen Materialien in hochreiner Form zu verwenden, wie dies zum Beispiel mittels Gradientensublimation im Vakuum erreicht werden kann. Hierdurch werden Leckströme vermieden, die durch so genannte Tragzustände auftreten können. Sublimationsgereinigte organische Materialien sind vorteilhaft für ein korrektes und reproduzierbares Durchbruchverhalten.
Als ein erstes Beispiel wurde der folgende Aufbau gewählt:

(21.1) Anode: Indium-Zinn-Oxid (ITO)
(22.1) Injektionsschicht für Löcher: 50 nm 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methylphenylamino)-9,9'-spirobifluorene dotiert mit 4 wt% 2,2'-(Perfluoronaphthalene-2,6-Diylidene)Dimalononitrile
(23.1) Zwischenschicht Mischschicht: 5 nm TCTA:TPBi
(24.1) Injektionsschicht für Elektronen: 50 nm BPhen dotiert mit Cäsium
(25.1) Kathode: 100 nm Aluminium

Alle Schichten werden in einem Aufdampfprozess im Vakuum hergestellt. Prinzipiell können solche Schichten auch durch andere Verfahren hergestellt werden, wie zum Beispiel Aufschleudern, Rakeln, organische Gasphasenabscheidung, (organic vapor phase deposition) oder Selbstassemblierung. Die Zwischenschicht wird durch eine Mischschicht eines n-leitenden und eines p-leitdenden organischen Materials gebildet. Das Mischverhältnis in dem Ausführungsbeispiel ist 1:1.
4 zeigt eine Strom-Spannungs-Kurve für ein organisches elektronisches Bauelement nach 3. Die Dicke x der Transportschicht beträgt 5 nm. Es ergibt sich ein typisches Diodenverhalten beim Anlegen einer positiven Spannung an die Anode (Vorwärtsrichtung). Beim Anlegen einer negativen Spannung an die Anode (Rückwärtsrichtung) steigt der Strom ab der Spannung Uz deutlich an. Die Durchbruchspannung wird gewöhnlich bei einem Bezugstrom von ungefähr 1 bis 5% des maximal zulässigen Sperrstromes gemessen.
Ein wichtiger Parameter von Zenerdioden ist der differentielle Widerstand im Durchbruchbereich. Je kleiner dieser Widerstand ist, umso steiler ist die Kennlinie im Durchbruchbereich der Zenerdiode. Eine Folge dessen ist eine bessere Spannungsstabilisierung. Dieser differentielle Widerstand in Rückwärtsrichtung kann durch ein höheres Molekular-Verhältnis von Dotand zu Matrix verkleinert werden. Wird eine höhere Dotierung gewählt, stehen mehr freie Ladungsträger zum Stromtransport zur Verfügung. dadurch erhöht sich die Leitfähigkeit. Dies ist besonders in Rückwärtsrichtung zu beobachten, da in Vorwärtsrichtung ab einer bestimmten Dotierung nicht mehr die Leitfähigkeit, sondern die Barrieren an den Grenzflächen den Strom begrenzen. Die gezeigten Bauelemente und insbesondere das Dotierverhältnis der Injektionsschichten können somit weiter optimiert und an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Um das Verhalten der Bauelemente in Rückwärtsrichtung weiter zu verbessern, kann zum Beispiel die Fläche der Bauelemente verkleinert werden. Kapazitive Effekte sollten sich dadurch verkleinern. Eine weitere Möglichkeit, den differentiellen Widerstand zu verkleinern und somit die Eigenschaften zu verbessern, ist der Austausch von ITO mit z. B. Gold als Anodenmaterial. ITO hat einen relativ hohen Querwiderstand der ebenfalls mit in den differentiellen Widerstand einfließt, da dieser in Serie zu den eigentlich aktiven Schichten geschaltet ist. Wird dieser Widerstand verkleinert, verringert sich der differentielle Widerstand des gesamten Bauelementes.
Die anodenseitige Löchertransportschicht 22 ist aus 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methylphenylamino)-9,9'-spirobifluorene. Als molekularer Dotand wird 2,2'-(Perfluoronaphthalene-2,6-Diylidene)Dimalononitrile eingesetzt. Anstelle des in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Materialien 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methylphenylamino)-9,9'-spirobifluorene und 2,2'-(Perfluoronaphthalene-2,6-Diylidene)Dimalononitrile können auch die folgenden Materialien genutzt werden, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen: MeO-TPD, F4-TCNQ.
In einem zweiten Beispiel einer organischen Zenerdiode nach den 1 ist der folgende Aufbau vorgesehen:

(21.2) Anode: Indium-Zinn-Oxid (ITO)
(22.2) Injektionsschicht für Löcher 50 nm 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methylphenylamino)-9,9'-spirobifluorene dotiert mit 4 wt% 2,2'-(Perfluoronaphthalene-2,6-Diylidene)Dimalononitrile
(23.2) Zwischenschicht Mischschicht: 10 nm TCTA:TPBi
(24.2) Injektionsschicht für Elektronen: 50 nm BPhen dotiert mit Cäsium
(25.2) Kathode: 100 nm Aluminium

5 zeigt eine Strom-Spannungs-Kurve für ein organisches elektronisches Bauelement nach 1 und 3. Die Dicke x der Transportschicht beträgt hier 10 nm. In Vorwärtsrichtung ergibt sich das typische Diodenverhalten. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel mit 5 nm Zwischenschicht ergibt sich eine deutlich zu größeren negativen Spannungen verschobene Rückwärtskennlinie.
6 zeigt mehrere Strom-Spannungs-Kurven für organische Zenerdioden nach 1 und 3. Die Dicke x der Zwischenschicht wird zwischen 5 nm und 8 nm variiert. Die Durchbruchspannung wird um 3 V verschoben.
In einem dritten Beispiel einer organischen Zenerdiode nach den 1 ist der folgende Aufbau vorgesehen:

(21.3) Anode: Indium-Zinn-Oxid (ITO)
(22.3) Injektionsschicht für Löcher: 50 nm Meo-TPD dotiert mit 4 wt% 2,2'-(Perfluoronaphthalene-2,6-Diylidene)Dimalononitrile
(23.3) Zwischenschicht Mischschicht: 5 nm Balq:NPB
(24.3) Injektionsschicht für Elektronen: 50 nm BPhen dotiert mit Cäsium
(25.3) Kathode: 100 nm Aluminium

7 zeigt eine Strom-Spannungs-Kurve für ein organisches elektronisches Bauelement nach 1. Die Dicke x der Transportschicht beträgt hier 5 nm. In Vorwärtsrichtung ergibt sich das typische Diodenverhalten. In Rückwärtsrichtung ist ein exponentieller Anstieg des Stromes bei einem bestimmten U_z zu beobachten.
In einem vierten Beispiel einer organischen Zenerdiode nach den 1 ist der folgende Aufbau vorgesehen:

(21.4) Anode: Indium-Zinn-Oxid (ITO)
(22.4) Injektionsschicht für Löcher 50 nm RE68 2 wt% 2,2'-(Perfluoronaphthalene-2,6-Diylidene)Dimalononitrile
(23.4) Zwischenschicht Mischschicht: 5 nm RE68
(24.4) Injektionsschicht für Elektronen: 50 nm RE68 2 wt% Tetrakis(1,3,4,6,7,8-Hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidinato)ditungsten (II)
(25.4) Kathode: 100 nm Aluminium

Dieses Beispiel betrifft eine organische Zenerdiode, welche sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen dahingehend unterscheidet, dass die kathodenseitige Injektionsschicht aus einem Material, welches n-dotiert ist, die Zwischenschicht aus dem selben Material in intrinsischer Form, sowie die anodenseitige Injektionsschicht aus diesem Material mit einer p-Dotierung besteht. 8 zeigt eine Strom-Spannungs-Kennlinie zu diesem Ausführungsbeispiel. Auch in diesem Beispiel kann über Variation der intrinsischen Zwischenschicht die Rückwärtskennlinie verschoben werden.
Die unter dem ersten Beispiel angesprochenen Optimierungsansätze gelten auch für alle anderen gezeigten Beispiele.
Ladungsträgerinjektionsschicht oder nur Injektionsschicht: Schicht, mit derer Hilfe Majoritätsladungsträger von einer auf einer Seite anliegenden Schicht in eine andere, auf der Gegenseite liegende Schicht übertragen werden.
Energiebarriere ist die Barriere zu Ladungsträgerinjektion von der Ladungsinjektionsschicht in die Zwischenschicht, wenn das Bauteil im normalen Diodenbetrieb benutzt wird; so genannte Vorwärtsrichtung.
Ein Oligomer hat die gewöhnliche Definition: Es ist ein Molekül, das aus mehreren gleichen oder ähnlichen Einheiten aufgebaut ist. Zu Oligomeren gehören: Dimere, Trimere, und größere Moleküle bis zu, inklusive 30 Einheiten. Molekülen die aus mehr als 30 gleichen oder ähnlichen Einheiten aufgebaut werden als Polymere bezeichnet.
Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung sind die üblichen Fachwörter wie sie zum Einsatz konventioneller Dioden benutzt werden. In 4 wird die Diode in Vorwärtsrichtung betrieben, wenn diese unter positiver Spannung betrieben wird. Die Diode wird in Rückwärtsrichtung betrieben, wenn diese unter negativer Spannung betrieben wird.
Der Stromdurchbruch einer Diode in Rückwärtsrichtung ist durch den negativen Spannungsbereich ab dem Strom im Wesentlichen durch die Diode fließt definiert, was bei 4 der Bereich von etwa –2,5 V zu mehr negativen Spannungen ist. Dies wird als Zener-Verhalten bezeichnet.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass Beim Betrieb der Zenerdiode der Rückwärtsstrom, falls zu groß, begrenzt werden muss, damit es nicht zur Zerstörung der Diode führt. Dasselbe gilt für normale Dioden in Vorwärtsrichtung.
Nachfolgend werden verwendete Begriffe erklärt:

ITO: – Indium-Zinn-Oxid (Indium Tin Oxide)
HTM: – HTM ist ein Halbleitermaterial, das Löcher transportiert, auch Löcherleiter genannt, und sich p-dotieren lässt
ETM: – ETM ist ein Halbleitermaterial, das Elektronen transportiert, auch Elektronenleiter genannt, und sich n-Dotieren lässt
Bphen: – 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
BCP: – 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline wird gewöhnlich als ETM verwendet.
Alq3: – Aluminum tris(8-hydroxyquinoline) wird gewöhnlich als ETM verwendet.
C60: – Fullerene C60 ist ein ETM
PTCBI: – 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic bis-benzimidazole
PTCDI: – 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide
TCNQ: – Tetracyanoquinodimethane
F4-TCNQ: – 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, ist ein Starker organischer Akzeptor, wird gewöhnlich benutzt um HTM zu dotieren.
PBD: – 2-(4-Biphenylyl)-5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole
OXD: – 1,3-Bis[(p-tert-butyl)phenyl-1,3,4-oxadiazoyl]benzene
TAZ: – 3-(Biphenyl-4-yl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazole
TPOB: – 1,3,5-tris(4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl)benzene
TCTA: – 4,4',4''-tris(N-carbazol)triphenylamine
TPBI: – 2',2''-(1,3,5-phenylene)tris[1-phenyl-1H-benzimidazole]
NPB: – N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine
MeO-TPD: – (N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine)
RE68: – Tris(1-phenylisoquinoline)iridium (III)
Tragzustände: – Sind für Elektronen, tiefe Zustände in der Leitungsband (LUMO), welche die Elektronen einfangen. Für Löcher sind die Tragzustände hohe Zustände in dem Valenzband (HOMO), die die Löcher einfangen.

Donator oder Donatormolekül ist in dieser Anmeldung als n-Dotand zu verstehen.
Akzeptor oder Akzeptormolekül ist in dieser Anmeldung als p-Dotand zu verstehen.

Matrixmolekül: – Matrixmolekül oder Matrixmaterial oder einfach nur Matrix ist eine Molekül, das eine Schicht bildet, in der die Dotanden Molekühle eingelagert werden können.
HOMO: – das höchste besetzte Orbital eines Moleküls (Highest Occupied Molecular Orbital)
LUMO: – das niedrigste unbesetzte Orbital eines Moleküls (Lowest Unoccupied Molecular Orbital)
Präkursor: – Präkursor oder Vorläuferstoff ist ein Stoff, der erst durch Modifikation in ein aktives Molekül überführt wird.
high gap Materialien: – Ist ein Material mit eine optischen Bandlücke, die so groß ist, dass das Material im Wesentlich transparent ist. Typischerweise ist die Bandlücke größer als 2 eV.
Homojunction: – ein Übergang, typischerweise ein pn-Übergang, wobei beide Seiten (p und n) wesentlich aus dem selben Transportmaterial entstehen.
Zenerdiode: – Eine Diode, die eine relative geringe Rückwärtsdurchbruchspannung besitzt und eine steile Kennlinie in die Vorwärtsrichtung. Diese verhalten sich in Durchlassrichtung wie normale Dioden, in Sperrrichtung werden sie ab einer bestimmten Spannung, der so genannten Sperrspannung oder Durchbruchspannung, plötzlich niederohmig.
Injektionsschicht für Löcher: – die Schicht, die in einer elektronischen Vorrichtung unter Spannung in Vorwärtsrichtung Löcher als Majoritätsladungsträger besitzt und diese in eine andere Schicht injiziert.
Injektionsschicht für Elektronen: – die Schicht, die in einer elektronischen Vorrichtung unter Spannung in Vorwärtsrichtung, Elektronen als Majoritätsladungsträger besitzt und diese in eine andere Schicht injiziert.
organic vapor phase deposition: – organische Gasphasenabscheidung

Claims

Verwendung einer organischen Diode als organische Zenerdiode, wobei die organische Diode mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung gebildet ist und wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: – eine elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines organischen Matrixmateriales und eines organischen n-Dotanten, – eine gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines weiteren organischen Matrixmateriales, welches von dem Matrixmaterial in der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht verschieden ist, und eines organischen p-Dotanten und – eine elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht, die zwischen der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht und der gegenelektrodenseitigen, elektrisch p-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht angeordnet ist.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht ambipolare Ladungsträgertransporteigenschaften aufweist, so dass eine Beweglichkeit für Ladungsträger in Form von Elektronen und eine Beweglichkeit für Ladungsträger in Form von Löcher gleich sind.
Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht genau ein organisches Material enthält oder hieraus besteht.
Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht eine Mischung mehrerer organischer Materialien enthält oder hieraus besteht.
Verwendung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht das organische Matrixmaterial und den organischen n-Dotanten im Verhältnis von mindestens 2 mol% Dotant zu dem Matrixmaterial enthält und – die gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht das weitere organische Matrixmaterial und den organischen p-Dotanten im Verhältnis von mindestens 2 mol% Dotant zu den weiteren Matrixmaterial enthält.
Verwendung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht mit einer Schichtdicke zwischen 0,1 nm und 100 nm, bevorzugt zwischen 1 nm und 10 nm gebildet ist.
Verwendung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der folgenden Schichten zumindest ein anorganisches Material enthält: die elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht, die gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht und die elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht.
Verwendung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der organischen Schichten, nämlich die elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht, die gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht und die elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht, zumindest ein organisches Material ausgewählt aus der folgenden Gruppe von organischen Materialien enthält: Oligomermaterial und Polymermaterial.
Verwendung einer organischen Diode als organische Zenerdiode in Verbindung mit einem hiermit kombinierten Speicherelement in einer elektronischen Schaltungsanordnung, wobei die organische Diode mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung gebildet ist und wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: – eine elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines organischen Matrixmateriales und eines organischen n-Dotanten, – eine gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines weiteren organischen Matrixmateriales, welches von dem Matrixmaterial in der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht verschieden ist, und eines organischen p-Dotanten und – eine elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht, die zwischen der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht und der gegenelektrodenseitigen, elektrisch p-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht angeordnet ist.
Verwendung von zwei organischen Dioden als organische Zenerdioden in einer elektronischen Schaltungsanordnung, – wobei die organischen Dioden jeweils mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung gebildet sind, – wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: – eine elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines organischen Matrixmateriales und eines organischen n-Dotanten, – eine gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines weiteren organischen Matrixmateriales, welches von dem Matrixmaterial in der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht verschieden ist, und eines organischen p-Dotanten und – eine elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht, die zwischen der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht und der gegenelektrodenseitigen, elektrisch p-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht angeordnet ist, und – wobei die zwei organischen Zenerdioden eine Zweirichtungsdiode bilden.
Verfahren zum Betreiben einer organischen Diode als organische Zenerdiode in einer elektronischen Schaltung, – wobei die organische Diode mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode sowie einer zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und in elektrischem Kontakt hiermit gebildeten organischen Schichtanordnung gebildet ist, – wobei die organische Schichtanordnung die folgenden organischen Schichten umfasst: – eine elektrodenseitige, elektrisch n-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines organischen Matrixmateriales und eines organischen n-Dotanten, – eine gegenelektrodenseitige, elektrisch p-dotierte Ladungsträgerinjektionsschicht aus einer Mischung eines weiteren organischen Matrixmateriales, welches von dem Matrixmaterial in der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht verschieden ist, und eines organischen p-Dotanten und – eine elektrisch nicht dotierte, organische Zwischenschicht, die zwischen der elektrodenseitigen, elektrisch n-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht und der gegenelektrodenseitigen, elektrisch p-dotierten Ladungsträgerinjektionsschicht angeordnet ist, und – wobei ein Schutzzustand für auf die organische Zenerdiode in der elektronischen Schaltung folgende Bauelemente erreicht wird, indem eine an die Elektrode und die Gegenelektrode angelegte, elektrische Spannung auf den Wert der Durchbruchspannung der organischen Zenerdiode begrenzt wird und ein durch die angelegte elektrische Spannung erzeugter Stromfluss mittels der organischen Zenerdiode abgeleitet wird.