DE102012104440A1 - Vereinfachte organische elektronische Vorrichtung, welche eine Polymeranode mit hoher Austrittsarbeit verwendet - Google Patents
Vereinfachte organische elektronische Vorrichtung, welche eine Polymeranode mit hoher Austrittsarbeit verwendet Download PDFInfo
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Abstract
Elektronische Vorrichtung, welche eine Polymer-Anode mit hoher Austrittsarbeit verwendet.
Description
- QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNG
- Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 27. Mai 2011 beim Koreanischen Amt für geistiges Eigentum hinterlegten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0050845 - HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Bereich der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine vereinfachte organische elektronische Vorrichtung, welche eine Polymeranode mit hoher Austrittsarbeit umfasst.
- 2. Beschreibung des Stands der Technik
- Organische Lichtemittervorrichtungen, bei denen es sich um selbstemittierende Vorrichtungen handelt, besitzen Vorteile, wie beispielsweise einen breiten Sichtwinkel, ausgezeichneten Kontrast, schnelles Ansprechen, hohe Helligkeit und ausgezeichnete Eingangsspannungseigenschaften; außerdem können sie mehrfarbige Bilder liefern.
- Eine konventionelle organische Lichtemittervorrichtung umfasst eine Anode, eine Kathode und eine organische Schicht, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Die organische Schicht kann eine Elektroneninjektionsschicht (EIL), eine Lochtransportschicht (HTL), eine Emissionsschicht (EML), eine Elektronentransportschicht (ETL) und eine Kathode umfassen. Wenn eine Spannung zwischen der Anode und der Kathode angelegt wird, bewegen sich Löcher, die von der Anode injiziert wurden, über die HTL zu der EML, und Elektronen, die von der Kathode injiziert wurden, bewegen sich über die ETL zu der EML. Die Löcher und Elektronen rekombinieren in der EML, wodurch Exzitonen erzeugt werden. Wenn die Exzitonen von einem angeregten Zustand auf einen Grundzustand abfallen, wird Licht emittiert.
- Mittlerweile wurde weltweit viel Forschungsarbeit bezüglich erneuerbarer Energien geleistet. Dabei kam organischen Solarzellen aufgrund ihres Potentials, Solarenergie als zukünftige Energiequelle nutzen zu können, besondere Aufmerksamkeit zu. Organische Solarzellen können, im Vergleich zu anorganischen Solarzellen, welche Silizium verwenden, effizienter eine Dünnschicht ausbilden und mit geringen Herstellungskosten hergestellt werden und somit bei verschiedenen flexiblen Vorrichtungen Anwendung finden.
- Die Kosten für Indiumzinnoxid(ITO)-Elektroden, die üblicherweise in organischen Lichtemitterdioden und organischen Solarzellen eingesetzt werden, steigen aufgrund der Knappheit von Indium kontinuierlich an, und die ITO ist brüchig und neigt dazu, bei Schlagbeanspruchung oder Biegen zu brechen. Dadurch kann die ITO nicht bei flexiblen Vorrichtungen eingesetzt werden. Obwohl Forschungen an Elektroden mit dem Ziel, die ITO zu ersetzen, durchgeführt wurden, besitzen die entwickelten Elektroden keine ausreichende Austrittsarbeit. Darum wurde eine mehrschichtige Struktur zum reibungslosen Injizieren und Transportieren von Ladungen auf der Elektrode ausgebildet. Diese Struktur erhöht jedoch die Materialmenge und die Herstellungskosten zur Herstellung elektronischer Vorrichtungen. Somit besteht ein Bedarf an der Entwicklung organischer elektronischer Vorrichtungen, die eine vereinfachte Struktur mit ausgezeichneter Leistung aufweisen, indem sie eine flexible Elektrode verwenden, die eine hohe Austrittsarbeit aufweist, jedoch keine Lochtransport/-extraktions-Hilfsschicht verwenden, um die organischen elektronischen Vorrichtungen bei flexiblen Vorrichtungen sowie bei konventionellen Flachbildschirmvorrichtungen einzusetzen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung stellt eine vereinfachte elektronische Vorrichtung zu Verfügung, welche eine flexible Elektrode mit hoher Leitfähigkeit und hoher Austrittsarbeit umfasst.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welche eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit verwendet, die ein leitfähiges Material mit einer Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr und ein Material mit niedriger Oberflächenenergie umfasst, und eine erste Oberfläche und eine zweite, der ersten Oberfläche entgegen gesetzte Oberfläche aufweist, wobei die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie in der zweiten Oberfläche höher ist als die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie in der ersten Oberfläche, und die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche 5,0 eV oder mehr beträgt.
- Die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie kann graduell in eine Richtung von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche ansteigen.
- Das Material mit niedriger Oberflächenenergie kann ein fluoriertes Material sein, welches wenigstens ein F aufweist.
- Das leitfähige Material kann Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, Polystyrol, sulfoniertes Polystyrol, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), selbstdotiertes leitfähiges Polymer, irgendein Derivat davon und jegliche Kombination davon umfassen.
- Die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann außerdem wenigstens einen Metallnanodraht, einen Halbleiternanodraht, einen Metallnanopunkt (Nanodot), Graphen, reduziertes Graphenoxid und Graphit umfassen.
- Der Metallnanodraht kann aus der Gruppe bestehend aus Ag, Au, Cu, Pt, Nickelsilicid (NiSix), metallischem Kohlenstoffnanoröhrchen und irgendeinem Komposit, z. B. einer Legierung oder einer Kern-Mantel-Struktur, von wenigstens zweien davon ausgewählt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Der Halbleiternanodraht kann aus der Gruppe bestehend aus Si, Ge, mit B oder N dotiertem Si, mit B oder N dotiertem Ge und irgendeinem Komposit, z. B. einer Legierung oder einer Kern-Mantel-Struktur, von wenigstens zweien davon ausgewählt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Der Metallnanopunkt kann aus der Gruppe bestehend aus Ag, Au, Cu, Pt und irgendeinem Komposit, z. B. einer Legierung oder einer Kern-Mantel-Struktur, von wenigstens zweien davon ausgewählt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Wenigstens ein Anteil, dargestellt durch -S(Z100) oder -Si(Z101)(Z102)(Z103), kann an die Oberfläche des Metallnanodrahts, des Halbleiternanodrahts und des Metallnanopunkts gebunden sein, wobei Z100, Z101, Z102 und Z103 jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkoxygruppe sind.
- Die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche kann im Bereich von 5,0 eV bis 6,5 eV liegen. Beispielsweise kann die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche im Bereich von 5,3 eV bis 6,2 eV liegen.
- Die elektronische Vorrichtung kann eine organische Lichtemittervorrichtung, eine organische Solarzelle, eine organische Speichervorrichtung oder einen organischen Dünnschichttransistor umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Sämtliche Typen organischer elektronischer Vorrichtungen, anorganischer elektronischer Vorrichtungen und Energievorrichtungen können eingesetzt werden.
- Wenn die elektronischen Vorrichtungen organische Lichtemittervorrichtungen sind, welche eine Emissionsschicht umfassen, die ein Ionisierungspotential von 5,0 eV oder höher aufweist, was um 0,3 eV oder mehr höher ist als die Austrittsarbeit einer üblichen Indiumzinnoxid(ITO)-Elektrode, die im Bereich von etwa 4,7 bis 4,9 eV liegt, kann eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung anstelle der ITO-Anode eingesetzt werden. Diesbezüglich kann die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit der Emissionsschicht gegenüberliegen. Außerdem kann die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit mit der Emissionsschicht in Kontakt stehen. Alternativ kann eine Lochtransportschicht selektiv zwischen der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und der Emissionsschicht angeordnet sein. Hierbei kann die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher. Leitfähigkeit mit der Lochtransportschicht in Kontakt stehen. Allgemein sind eine Lochinjektionsschicht und eine Lochtransportschicht zwischen der ITO-Anode und der Emissionsschicht angeordnet. Jedoch müssen die HIL und/oder die HTL nicht ausgebildet werden, da die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit verwendet wird. Entsprechend können eine flexible organische Lichtemitter-Displayvorrichtung sowie eine organische Lichtemitter-Flachbildschirmvorrichtung unter Verwendung der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit hergestellt werden, und die Struktur der organischen Lichtemittervorrichtung kann vereinfacht werden.
- Wenn die elektronische Vorrichtung eine organische Solarzelle ist, welche eine photoaktive Schicht mit einem Ionisierungspotential von 5,0 eV oder mehr aufweist, was um 0,3 eV oder mehr höher ist als die Austrittsarbeit einer üblichen ITO-Elektrode, kann anstelle der ITO-Anode eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dabei kann die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit der photoaktiven Schicht gegenüberliegen. Hierbei kann die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit mit der photoaktiven Schicht in Kontakt stehen. Jedoch muss im Allgemeinen keine Lochextraktionsschicht gebildet werden, da die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit verwendet wird. Dementsprechend können eine flexible organische Solarzelle sowie eine Flachschirmsolarzelle unter Verwendung der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit hergestellt werden, und die Struktur der organischen Solarzelle kann vereinfacht werden.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen noch deutlicher, wobei
-
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; -
2 eine schematische Querschnittsansicht einer organischen Lichtemittervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; -
3 schematisch die Austrittsarbeit eines Substrats, einer Elektrode (Anode) und einer Lochtransportschicht (HTL) der organischen Lichtemittervorrichtung zeigt; -
4 eine schematische Querschnittsansicht einer organischen Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; -
5 eine schematische Querschnittsansicht eines organischen Dünnschichttransistors (TFT) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; -
6 ein Graph ist, welcher das Spektrum einer Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie (XPS) veranschaulicht, welche die molekularen Konzentrationen der gemäß Beispiel 1 hergestellten Elektrode 4 in Bezug auf die Sputter-Zeit zeigt; -
7 ein Graph ist, welcher die Lichttransmittanz der Elektroden 1 bis 4 und A, die gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel A hergestellt wurden, veranschaulicht; -
8 ein Graph ist, welcher die Lochmobilität der Elektroden 1 bis 4, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden, veranschaulicht; -
9 ein Graph ist, welcher die Lochinjektionseffizienz der Elektroden 1 bis 4, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden, veranschaulicht; -
10 ein Graph ist, welcher die Effizienz der organischen Lichtemitterdioden (OLEDs) 1 bis 4 und A bis B, die gemäß Beispiel 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellt wurden, in Bezug auf die Luminanz veranschaulicht; -
11 ein Graph ist, welcher die Luminanz der OLEDs 1 bis 4 und A bis B, die gemäß Beispiel 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellt wurden, in Bezug auf die Spannung veranschaulicht; und -
12 ein Graph ist, welcher die Luminanz der OLEDs 1 bis 4 und A bis B, welche gemäß Beispiel 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellt wurden, in Bezug auf die Zeit veranschaulicht. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
- Der hierin verwendete Ausdruck ”und/oder” umfasst beliebige und sämtliche Kombinationen eines oder mehrerer gemeinsam aufgeführter Elemente. Ausdrücke, wie beispielsweise ”wenigstens eine/einer von”, modifizieren, wenn sie einer Liste von Elementen vorangestellt sind, die gesamte Liste der Elemente jedoch nicht die individuellen Elemente der Liste.
-
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit15 und eines Substrats10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit
15 umfasst ein leitfähiges Material, welches eine Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr und ein Material mit niedriger Oberflächenenergie aufweist. Die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit15 besitzt eine erste Oberfläche15A und eine zweite Oberfläche15B , die der ersten Oberfläche15A entgegen gesetzt ist. Die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie in der zweiten Oberfläche15B ist höher als die Konzentration des Materials mit hoher Oberflächenenergie in der ersten Oberfläche15A . Die zweite Oberfläche15B kann eine Austrittsarbeit von 5,0 eV oder mehr aufweisen. Die Leitfähigkeit der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit, welche eine Stärke von 100 nm aufweist, beträgt 1 S/cm oder mehr. - Das ”Material mit niedriger Oberflächenenergie”, welches hierin verwendet wird, bezeichnet ein Material, welches eine Schicht mit niedriger Oberflächenenergie ausbilden kann, insbesondere ein Material, welches eine niedrigere Oberflächenenergie aufweist als das leitfähige Material. In einer Zusammensetzung, welche das Material mit niedriger Oberflächenenergie und das leitfähige Material enthält, tritt aufgrund der Differenz der Oberflächenenergie zwischen dem Material mit niedriger Oberflächenenergie und dem leitfähigen Material eine Phasentrennung auf, so dass das Material mit niedriger Oberflächenenergie eine obere Phase bildet, und das leitfähige Material eine untere Phase bildet. Das Material mit niedriger Oberflächenenergie umfasst wenigstens ein F und kann eine höhere Hydrophobizität aufweisen als das leitfähige Material. Außerdem kann das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein Material sein, welches eine höhere Austrittsarbeit bereitstellen kann als das leitfähige Material. Beispielsweise kann eine Dünnschicht mit einer Stärke von 100 nm, welche aus dem Material mit niedriger Oberflächenenergie gebildet ist, eine Oberflächenenergie von 30 mN/m oder weniger und eine Leitfähigkeit im Bereich von 10–15 bis 10–1 S/cm aufweisen. Außerdem kann eine Dünnschicht mit einer Stärke von 100 nm, die aus einer leitfähigen Polymerzusammensetzung gebildet wurde, welche das Material mit niedriger Oberflächenenergie enthält, eine Oberflächenenergie von 30 mN/m oder weniger und eine Leitfähigkeit im Bereich von 10–7 bis 10–1 S/cm aufweisen.
- Somit können, wenn eine Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, welche das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie enthält, auf das Substrat
10 aufgetragen wird, das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie aufgrund der niedrigen Oberflächenenergie des Materials mit niedriger Oberflächenenergie nicht homogen miteinander vermischt werden. Stattdessen können das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie derart verteilt werden, dass die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie graduell in einer Richtung von der ersten Oberfläche15A zu der zweiten Oberfläche15B ansteigt, und entsprechend die Konzentration des leitfähigen Materials graduell in einer Richtung von der zweiten Oberfläche15B zu der ersten Oberfläche15A ansteigt. Dann wird die Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, welche das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie enthält und auf das Substrat10 aufgetragen wurde, gebacken, um die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit, in der die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie graduell in einer Richtung von der ersten Oberfläche15A zu der zweiten Oberfläche15B ansteigt, zu bilden. - Da die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit durch Selbstorganisation des leitfähigen Materials und des Materials mit niedriger Oberflächenenergie durch Durchführen eines Schichtbildungsprozesses mit einer Lösung gebildet wird, besitzt es eine einschichtige Struktur, in der keine Grenze zwischen dem leitfähigem Material und dem Material mit niedriger Oberflächenenergie erkennbar ist. - Die Austrittsarbeit der ersten Oberfläche
15A der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann gleich oder größer sein als die Austrittsarbeit des leitfähigen Materials, und die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche15B der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann gleich oder niedriger sein als die Austrittsarbeit des Materials mit niedriger Oberflächenenergie, die Austrittsarbeit ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Das Material mit niedriger Oberflächenenergie kann ein Material sein, welches eine Löslichkeit von 90% oder mehr, z. B. 95% oder mehr, in einem polaren Lösungsmittel aufweist. Zu Beispielen für das polare Lösungsmittel zählen Wasser, Alkohol (Methanol, Ethanol, n-Propanol, 2-Propanol, n-Butanol und Ähnliches), Ethylenglykol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMFO), Aceton und Ähnliches, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
- Das Material mit niedriger Oberflächenenergie kann wenigstens ein F enthalten. Beispielsweise kann das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer oder ein fluoriertes Oligomer sein, welches wenigstens ein F aufweist.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer sein, welches eine Repetiereinheit gemäß einer der folgenden Formeln 1 bis 3 aufweist. Formel 1
- In Formel 1 ist a eine Zahl von 0 bis 10.000.000;
b ist eine Zahl von 1 bis 10.000.000; und
Q1 ist -[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5, -COOH oder -O-Rf-R6,
wobei R1, R2, R3 und R4 jeweils unabhängig voneinander -F, -CF3, -CHF2 oder -CH2F sind,
c und d jeweils unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 sind,
Rf -(CF2)z- ist, wobei z eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist, oder
-(CF2CF2O)z-CF2CF2- ist, wobei z eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist, und
R5 und R6 jeweils unabhängig voneinander -SO3M, -PO3M2 oder -CO2M sind,
wobei M Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +, NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+ oder CH3(CH2)wCHO+ ist, wobei w eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist. Formel 2
- In Formel 2 ist Q2 ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte C5-C50-Arylgruppe oder -COOH;
Q3 ist ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkylgruppe;
Q4 ist -O-(CF2)r-SO3M, -O-(CF2)r-PO3M2, -O-(CF2)r-CO2M oder -CO-NH-(CH2)s-(CF2)t-CF3,
wobei r, s und t jeweils unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 sind, und
M Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +, NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+ oder CH3(CH2)wCHO+ ist, wobei w eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist. Formel 3
- In Formel 3 sind 0 ≤ m < 10.000.000 und 0 < n ≤ 10.000000;
x und y sind jeweils unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20; und
Y ist -SO3M, -PO3M2 oder -CO2M,
wobei M Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +, NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+ oder CH3(CH2)wCHO+ ist, wobei w eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist. - Beispielsweise kann das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer sein, welches eine Repetiereinheit gemäß Formel 1 enthält, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Beispielsweise kann das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer sein, welches eine Repetiereinheit gemäß Formel 1 enthält; wobei a eine Zahl von 100 bis 10.000 ist, b eine Zahl von 50 bis 1.000 ist, und Q1-[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5 ist.
- Beispielsweise kann das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer sein, welches eine Repetiereinheit gemäß Formel 1 enthält, wobei a eine Zahl von 100 bis 10:000 ist, b eine Zahl von 50 bis 1.000 ist, Q1-[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5 ist, wobei c eine Zahl von 1 bis 3 ist, R1, R2 und R3 jeweils -F sind, R4 -CF3 ist, d eine Zahl von 1 bis 3 ist und R5 -SO3M ist; das Material mit niedriger Oberflächenenergie ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Das Material mit niedriger Oberflächenenergie kann ein Material auf Silanfluorid-Basis gemäß folgender Formel 10 sein.
X-Mf n-Mh m-Ma r-(G)p Formel 10 - In Formel 10 ist X eine endständige Gruppe;
Mf ist eine Einheit, die von einem fluorierten Monomer, das durch eine Kondensationsreaktion von Perfluorpolyetheralkohol, Polyisocyanat und einem Isocyanat-reaktiven, nicht-fluorierten Monomer hergestellt wurde, oder einer fluorierten C1-C20-Alkylengruppe abgeleitet ist;
Mh ist eine Einheit, die von einem nicht-fluoriertem Monomer abgeleitet ist;
Ma ist eine Einheit, welche eine Silylgruppe, dargestellt durch -Si(Y4)(Y5)(Y6), aufweist,
wobei Y4, Y5 und Y6 jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom, eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20 Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte C6-C30-Arylgruppe oder ein hydrolysierbarer Substituent sind, wobei wenigstens einer von Y4, Y5 und Y6 ein hydrolysierbarer Substituent ist;
G ist eine einwertige, organische Gruppe, welche ein Kettentransferagens umfasst;
n ist eine Zahl von 1 bis 100,
m ist eine Zahl von 0 bis 100,
r ist eine Zahl von 0 bis 100,
wobei n + m + r ≥ 2 sind, und
p ist eine Zahl von 0 bis 10. - Beispielsweise kann X ein Halogenatom sein, Mf kann eine fluorierte C1-C10-Alkylengruppe sein, Mh kann eine C2-C10-Alkylengruppe sein, Y4, Y5 und Y6 können jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom (Br, Cl, F oder Ähnliches) sein, und p kann 0 sein. Zum Beispiel kann das Material auf Silanfluorid-Basis gemäß Formel 10 CF3CH2CH2SiCl3 sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Das Material auf Silanfluorid-Basis gemäß Formel 10 ist in dem
U.S. Patent Nr. 7,728,098 beschrieben, dessen Offenbarung hierin vollumfänglich durch Bezug mit aufgenommen ist. - Das leitfähige Material kann beispielsweise ein leitfähiges Polymer sein, welches eine hohe Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr, z. B. von 1 S/cm oder mehr, aufweist.
- Beispielsweise kann das leitfähige Material Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, Polystyrol, sulfoniertes Polystyrol, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), selbstdotiertes leitfähiges Polymer und irgendein Derivat oder eine Kombination davon umfassen. Das Derivat kann verschiedene Sulfonsäuren umfassen.
- Beispielsweise kann das leitfähige Material Polyanilin/Dodecylbenzolsulfonsäure (Pani:DBSA, siehe folgende Formel), Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Poly(4-styrolsulfonat) (PEDOT:PSS, siehe folgende Formel), Polyanilin/Camphersulfonsäure (Pani:CSA) oder Polyanilin/Poly(4-styrolsulfonat) (PANI:PSS) umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
-
- R kann hierin H oder eine C1-C10-Alkylgruppe sein.
- Das selbstdotierte leitfähige Polymer kann einen Polymerisationsgrad im Bereich von 10 bis 10.000.000 aufweisen und eine Repetiereinheit gemäß folgender Formel 13 umfassen. Formel 13
- In Formel 13 sind 0 < m < 10.000.000, 0 < n < 10.000.000, 0 ≤ a ≤ 20 und 0 ≤ b ≤ 20;
wenigstens einer der Reste R1, R2, R3, R'1, R'2, R'3 und R'4 umfasst eine ionische Gruppe, und A, B, A' und B' sind jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C, Si, Ge, Sn und Pb ausgewählt;
R1, R2, R3, R'1, R'2, R'3 und R'4 sind jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer substituierten oder unsubstituierten Aminogruppe, einer Cyanogruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C1-C30-Alkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C1-C30-Alkoxygruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C6-C30-Arylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C6-C30-Arylalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C6-C30-Aryloxygruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C2-C30-Heteroarylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C2-C30-Heteroarylalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C2-C30-Heteroaryloxygruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C5-C30-Cycloalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C5-C30-Heterocycloalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C1-C30-Alkylestergruppe und einer substituierten oder unsubstituierten C6-C30-Arylestergruppe, wobei ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom selektiv an den Kohlenstoff der Repetiereinheit der Formel 13 gebunden ist;
R4 ist eine konjugierte, leitfähige Polymerkette; und
X und X' sind jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Einzelbindung, O, S, einer substituierten oder unsubstituierten C1-C30-Alkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C1-C30-Heteroalkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C6-C30-Arylengruppe; einer substituierten oder unsubstituierten C6-C30-Arylalkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C2-C30-Heteroarylengrupe, einer substituierten oder unsubstituierten C2-C30-Heteroarylalkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C5-C20-Cycloalkylengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten C5-C30-Heterocycloalkylengruppe, wobei ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom selektiv an den Kohlenstoff der Repetiereinheit der Formel 13 gebunden ist. - Beispielsweise kann die ionische Gruppe aus einer anionischen Gruppe, die aus der Gruppe bestehend aus PO3 2–, SO3 –, COO–, I– und CH3COO– ausgewählt ist, einem Metallion, das aus der Gruppe bestehend aus Na+, K+, Li+, Mg+2, Zn+2 und Al+3 ausgewählt ist, und einem organischen Ion, das aus der Gruppe bestehend aus H+, NH4 + und CH3(-CH2-)nO+ ausgewählt ist, wobei n eine natürliche Zahl von 1 bis 50 ist, ausgewählt sein. Die ionische Gruppe kann außerdem eine kationische Gruppe, welche zu der anionischen Gruppe passt, umfassen.
- Beispielsweise ist in dem selbstdotierten leitfähigen Polymer der Formel 13 wenigstens einer der Reste R1, R2, R3, R'1, R'2, R'3 und R'4 ein Fluor oder eine mit Fluor substituierte Gruppe; das selbstdotierte leitfähige Polymer ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Zu Beispielen für die unsubstituierte Alkylgruppe zählen eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, iso-Amyl und Hexyl. Ein oder mehrere Wasserstoffatome in der Alkylgruppe können mit einem Halogenatom, einer Hydroxygruppe, einer Nitrogruppe, einer Cyanogruppe, einer substituierten oder unsubstituierten Aminogruppe (-NH2, -NH(R) oder -N(R')(R''), wobei R' und R'' jeweils unabhängig voneinander eine C1-C10-Alkylgruppe sind), einer Amidinogruppe, Hydrazin, Hydrazon, einer Carboxylgruppe, einer Sulfonsäuregruppe, einer Phosphorsäuregruppe, einer C1-C20-Alkylgruppe, einer halogenierten C1-C20-Alkylgruppe, einer C1-C20-Alkenylgruppe, einer C1-C20-Alkynylgruppe, einer C1-C20-Heteroalkylgruppe, einer C6-C20-Arylgruppe, einer C6-C20-Arylalkylgruppe, einer C6-C20-Heteroarylgruppe oder einer C6-C20-Heteroarylalkylgruppe substituiert sein.
- Die Heteroalkylgruppe stellt einen Rest dar, der als Ergebnis des Ersetzens von einem oder mehreren Kohlenstoffatomen, beispielsweise von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, der Hauptkette der Alkylgruppe durch ein Heteroatom, wie beispielsweise O, S, N oder P, gebildet wird.
- Die Arylgruppe bezeichnet ein carbozyklisches aromatisches System, welches ein oder mehrere aromatische Ringe umfasst, wobei die Ringe durch ein anhängiges Verfahren miteinander verbunden oder fusioniert sind. Zu Beispielen für die Arylgruppe zählen Phenyl, Naphthyl und Tetrahydronaphthyl. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Arylgruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Heteroarylgruppe bezeichnet ein 5- bis 30-gliedriges, aromatisches Ringsystem, welches 1, 2 oder 3 Heteroatome aufweist, die aus der Gruppe bestehend aus N, O, P und S ausgewählt sind, wobei die verbleibenden Ringatome C sind, wobei die Ringe durch ein anhängiges Verfahren miteinander verbunden oder fusioniert sein können. Außerdem können ein oder mehrere Wasserstoffatome der Heteroarylgruppe mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Alkoxygruppe bezeichnet ein Rest-O-Alkyl, wobei das Alkyl wie oben definiert ist. Zu Beispielen für die Alkoxygruppe zählen Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isobutyloxy, sec-Butyloxy, Pentyloxy, Isoamyloxy und Hexyloxy. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Alkoxygruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Heteroalkoxygruppe bezeichnet eine Alkoxygruppe, in der wenigstens ein Heteroatom, beispielsweise O, S oder N, in einer Alkylkette vorliegt; zu Beispielen für die Heteroalkoxygruppe zählen CH3CH2OCH2CH2O-, C4H9OCH2CH2OCH2CH2O- und CH3O(CH2CH2O)nH.
- Die Arylalkylgruppe bezeichnet einen Rest, der als Ergebnis des Ersetzens einiger der Wasserstoffatome der oben definierten Arylgruppe durch eine niedere Alkylgruppe, z. B. Methyl, Ethyl, Propyl und Ähnliches, gebildet wird. Beispielsweise kann die Arylalkylgruppe Benzyl, Phenylethyl und Ähnliches sein. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Arylalkylgruppe können mit dem gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Heteroarylalkylgruppe bezeichnet einen Rest, der als Ergebnis des Ersetzens einiger der Wasserstoffatome der Heteroarylgruppe durch eine niedrige Alkylgruppe gebildet wird. In der Heteroarylalkylgruppe ist die Heteroarylgruppe wie oben definiert. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Heteroarylalkylgruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Aryloxygruppe bezeichnet ein Rest-O-Aryl, wobei das Aryl wie oben definiert ist. Zu Beispielen für die Aryloxygruppe zählen Phenoxy, Naphthoxy, Antracenyloxy, Phenanthrenyloxy, Fluorenyloxy und Indenyloxy. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Aryloxygruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Heteroaryloxygruppe bezeichnet ein Rest-O-Heteroaryl, wobei das Heteroaryl wie oben definiert ist. Zu Beispielen für die Heteroaryloxygruppe zählen Benzyloxy und Phenylethyloxy. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Heteroaryloxygruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Cycloalkylgruppe bezeichnet ein einwertiges monozyklisches System mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Cycloalkylgruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Heterocycloalkylgruppe bezeichnet ein 5- bis 30-gliedriges einwertiges, monozyklisches System, welches 1, 2 oder 3 Heteroatome aufweist, die aus N, O, P oder S ausgewählt sind, wobei die verbleibenden Ringatome C sind. Ein oder mehrere Wasserstoffatome der Heterocycloalkylgruppe können mit den gleichen Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
- Die Alkylestergruppe bezeichnet eine funktionelle Gruppe, in der die Alkylgruppe mit der Estergruppe verbunden ist, wobei die Alkylgruppe wie oben definiert ist.
- Die Heteroalkylestergruppe bezeichnet eine funktionelle Gruppe, in der die Heteroalkylgruppe mit der Estergruppe verbunden ist, wobei die Heteroalkylgruppe wie oben definiert ist.
- Die Arylestergruppe bezeichnet eine funktionelle Gruppe, in der die Arylgruppe mit der Estergruppe verbunden ist, wobei die Arylgruppe wie oben definiert ist.
- Die Heteroarylestergruppe bezeichnet eine funktionelle Gruppe, in der die Heteroarylgruppe mit der Estergruppe verbunden ist, wobei die Heteroarylgruppe wie oben definiert ist.
- Die Aminogruppe bezeichnet -NH2, -NH(R) oder -N(R')(R''), wobei R' und R'' jeweils unabhängig voneinander eine C1-C10-Alkylgruppe sind.
- Das Halogenatom kann Fluor, Chlor, Brom, Jod oder Astatin, beispielsweise Fluor, sein.
- Die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann zusätzlich zu dem oben beschriebenen leitfähigen Material und dem Material mit niedriger Oberflächenenergie einen Metallnanodraht umfassen. Der Metallnanodraht kann die Leitfähigkeit, die optischen Eigenschaften und die mechanische Festigkeit der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit verbessern. Der Metallnanodraht kann aus der Gruppe bestehend aus z. B. Ag, Au, Cu, Pt, Nickelsilicid (NiSix), metallischen Kohlenstoffnanoröhrchen und irgendeinem Komposit, z. B. einer Legierung oder einer Kern-Mantel-Struktur, von wenigstens zweien davon ausgewählt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann außerdem zusätzlich zu dem oben beschriebenen leitfähigen Material und dem Material mit niedriger Oberflächenenergie Graphenflocken und -punkte (”dots”), reduziertes Graphenoxid und/oder Graphit umfassen. - Die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann zusätzlich zu dem leitfähigem Material und dem Material mit niedriger Oberflächenenergie einen Halbleiternanodraht umfassen. Der Halbleiternanodraht und der Metallnanodraht können die Leitfähigkeit und die optischen Eigenschaften der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit weiter verbessern. Der Halbleiternanodraht kann aus der Gruppe bestehend aus Si, Ge, mit B oder N dotiertem Si, mit B oder N dotiertem Ge und irgendeinem Komposit, z. B. einer Legierung oder einer Kern-Mantel-Struktur, von wenigstens zweien davon ausgewählt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Der Metallnanodraht und der Halbleiternanodraht können einen Durchmesser im Bereich von 5 nm bis 100 nm und eine Länge im Bereich von 500 nm bis 100 μm aufweisen. Jedoch können der Durchmesser und die Länge des Metallnanodrahts und des Halbleiternanodrahts entsprechend der Verfahren zur Herstellung des Metallnanodrahts und des Halbleiternanodrahts variieren.
- Die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann ferner zusätzlich zu dem oben beschriebenen leitfähigen Material und dem Material mit niedriger Oberflächenenergie einen Metallnanopunkt (Nanodot) umfassen. Der Metallnanopunkt kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Ag, Au, Cu, Pt und irgendeinem Komposit, z. B. einer Legierung oder einer Kern-Mantel-Struktur, von wenigstens zweien davon, ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Wenigstens ein Anteil, dargestellt durch -S(Z100) und -Si(Z101)(Z102)(Z103), wobei Z100, Z101, Z102 und Z103 jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkoxygruppe sind, kann an die Oberfläche des Metallnanodrahts, des Halbleiternanodrahts und des Metallnanopunkts gebunden sein. Der Anteil, dargestellt durch -S(Z100) und -Si(Z101)(Z102)(Z103) stellt einen selbstzusammengesetzten Anteil dar, durch den die Bindungskraft innerhalb der Metallnanodrähte, der Halbleiternanodrähte und der Metallnanopunkte jeweils verbessert werden kann, oder durch den die Bindungskraft zwischen dem Metallnanodraht, dem Halbleiternanodraht oder dem Metallnanopunkt und dem Substrat
10 verbessert werden kann. Entsprechend können die elektrischen Eigenschaften und die mechanische Festigkeit der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit verbessert werden. - Der Metallnanodraht, der Halbleiternanodraht und/oder der Metallnanopunkt können gleichmäßig in der Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit dispergiert sein; sie können auch ungleichmäßig in spezifischen Bereichen der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit dispergiert sein. - Beispielsweise kann der Metallnanodraht nur auf der ersten Oberfläche
15A der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit ausgebildet werden, indem der Metallnanodraht auf dem Substrat10 unter Anwendung eines bekannten Verfahrens ausgebildet wird, eine Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, welche das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie umfasst, auf das Substrat10 , auf dem der Metallnanodraht ausgebildet ist, aufgetragen wird, und die Struktur gebacken wird. - Der Metallnanodraht, der Halbleiternanodraht und der Metallnanopunkt können mit dem leitfähigen Material und/oder dem Material mit niedriger Oberflächenenergie, die in der Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit enthalten sind, physikalisch und/oder chemisch verbunden werden, um ein Komposit zu bilden. - Der Gesamtgehalt an dem Material mit niedriger Oberflächenenergie in der Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann in dem Bereich von 10 Gewichtsteilen bis 500 Gewichtsteilen, z. B. 20 Gewichtsteilen bis 400 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des leitfähigen Materials, liegen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn der Gehalt des Materials mit niedriger Oberflächenenergie innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit die hohe Leitfähigkeit und hohe Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche15B aufweisen. - Wenn die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als transparente Elektrode eingesetzt wird, kann die Stärke L der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit im Bereich von 20 nm bis 500 nm, z. B. 50 nm bis 200 nm, liegen. Wenn die Stärke L der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, können Austrittsarbeit, Transmittanz und Flexibilität verbessert werden. Wenn die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als reflektierende Elektrode und/oder Draht eingesetzt wird, kann die Stärke L der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit im Bereich von 20 nm bis 100 μm, z. B. 500 nm bis 5 μm, liegen. Wenn die Stärke der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, können die Austrittsarbeit und Leitfähigkeit verbessert werden. - Die oben beschriebene Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann durch Auftragen einer Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, welche das leitfähige Material, das Material mit niedriger Oberflächenenergie und ein Lösungsmittel enthält, auf das Substrat10 und Wärmebehandlung der Zusammensetzung gebildet werden. - Bei dem Substrat
10 kann es sich um ein beliebiges Substrat, das üblicherweise in einem Halbleiterprozess eingesetzt wird, handeln. Beispielsweise kann das Substrat10 Glas, Saphir, Silizium, Siliziumoxid, Metallfolie, z. B. Kupferfolie und Aluminiumfolie, Stahl, z. B. rostfreien Stahl, Metalloxid, Polymersubstrat und irgendeine Kombination von wenigstens zweien davon umfassen. Zu Beispielen für das Metalloxid zählen Aluminiumoxid, Molybdänoxid, Indiumzinnoxid, Zinnoxid und ein Indiumzinnoxid; zu Beispielen für das Polymersubstrat zählen Kaptonfolie, Polyethersulfon (PES), Polyacrylat (PAR), Polyetherimid (PEI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polyphenylensulfid (PPS), Polyallylat, Polyimid, Polycarbonat (PC), Zellulosetriacetat (TAC), Zelluloseacetatpropionat (CAP) und Ähnliches, sind jedoch nicht darauf beschränkt. - Beispielsweise kann das Substrat
10 das oben beschriebene Polymersubstrat sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Anschließend wird die Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, welche das leitfähige Material, das Material mit niedriger Oberflächenenergie und das Lösungsmittel enthält, auf das Substrat
10 aufgetragen. - In der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode sind das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie wie oben definiert.
- In der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode kann das Lösungsmittel irgendein Lösungsmittel sein, das mit dem leitfähigen Material und dem Material mit niedriger Oberflächenenergie mischbar ist und durch Wärmebehandlung entfernt werden kann. Das Lösungsmittel kann ein polares Lösungsmittel sein; zu Beispielen für das Lösungsmittel zählen Wasser, Alkohol, z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, 2-Propanol und n-Butanol, ein polares organisches Lösungsmittel, z. B. Ethylenglykol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF) und Dimethylsulfoxid (DMSO), oder irgendeine Kombination von wenigstens zweien davon.
- Das Lösungsmittel kann eine Mischung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien sein. Alternativ kann das Lösungsmittel das polare organische Lösungsmittel umfassen. Beispielsweise kann das Lösungsmittel ein polares organisches Lösungsmittel, eine Mischung aus Wasser und Alkohol, eine Mischung aus Wasser und einem polaren organischen Lösungsmittel, eine Mischung aus Alkohol und einem polaren organischen Lösungsmittel oder eine Mischung aus Wasser, Alkohol und einem polaren organischen Lösungsmittel sein; es sind weitere Modifikationen davon möglich.
- Zu Beispielen für das polare organische Lösungsmittel zählen Ethylenglykol, Glycerol, DMF, DMSO und irgendeine Kombination von wenigstens zweien davon, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
- Da das polare organische Lösungsmittel die Aggregations- und Kristallisationsfähigkeit des leitfähigen Polymers, das in der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode enthalten ist, verbessern, können die Leitfähigkeit der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode und einer Elektrode, die unter Verwendung der Zusammensetzung hergestellt wurde, reguliert oder verbessert werden.
- Wenn das Lösungsmittel ein polares organisches Lösungsmittel umfasst, kann der Gehalt des polaren organischen Lösungsmittels im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, liegen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Beispielsweise wird die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit nicht durch jeweiliges Ausbilden der Schicht aus leitfähigem Material und der Schicht aus Material mit niedriger Oberflächenenergie gebildet. Stattdessen wird die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit unter Anwendung eines Einschicht-Bildungsprozesses, welcher das Auftragen der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode, welche das leitfähige Material, das Material mit niedriger Oberflächenenergie und das Lösungsmittel enthält, auf das Substrat10 und Wärmebehandlung der Zusammensetzung umfasst, gebildet, da sich das leitfähige Material und das Material mit niedriger Oberflächenenergie aufgrund der Oberflächenenergiedifferenz unter Bildung eines Konzentrationsgradienten selbst anordnen. Entsprechend ist das Herstellungsverfahren der Elektrode einfach. Die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann somit effizient bei der Herstellung großflächiger elektronischer Vorrichtungen eingesetzt werden. - Die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen eingesetzt werden. Die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit besitzt Flexibilität, was sie von der ITO unterscheidet. Somit können flexible elektronische Vorrichtungen unter Verwendung einer flexiblen Struktur hergestellt werden. - Dadurch können die elektronischen Vorrichtungen Flexibilität aufweisen. Das flexible Substrat kann das oben beschriebene Polymersubstrat sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Die elektronischen Vorrichtungen können Vorrichtungen sein, welche verschiedene bekannte Strukturen aufweisen und verschiedene Funktionen ausführen, z. B. organische Lichtemittervorrichtungen, organische Solarzellen, organische Speichervorrichtungen oder organische Dünnschichttransistoren (TFTs).
- Die elektronischen Vorrichtungen können in verschiedenen elektronischen Geräten, wie beispielsweise Displayvorrichtungen, Beleuchtungslampen und Halbleiterchips, eingesetzt werden.
-
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer organischen Lichtemittervorrichtung100 , welche eine Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit umfasst. Die organische Lichtemittervorrichtung100 von2 umfasst ein Substrat110 , eine Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit, eine Lochtransportschicht (HTL)130 , eine Emissionsschicht (EML)140 , eine Elektronentransportschicht (ETL)150 , eine Elektroneninjektionsschicht (EIL)160 und eine zweite Elektrode170 . Wenn eine Spannung an die Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und die zweite Elektrode170 der organischen Lichtemittervorrichtung100 angelegt wird, bewegen sich Löcher, die von der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit injiziert wurden, über die HTL130 zu der EML140 , und Elektronen, die von der zweiten Elektrode170 injiziert wurden, bewegen sich über die ETL150 und die EIL160 zu der EML140 . Die Löcher und Elektronen vereinigen sich in der EML140 , wodurch Exzitons erzeugt werden. Wenn die Exzitons von einem angeregten Zustand auf einen Grundzustand abfallen, wird Licht emittiert. Das Substrat110 kann unter der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit angeordnet sein. Die Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann als Anode arbeiten, und die zweite Elektrode170 kann als Kathode arbeiten. - Das Substrat
110 kann das oben beschriebene Substrat sein. Beispielsweise kann das Substrat110 ein flexibles Substrat, z. B. ein oben beschriebenes Polymersubstrat, sein. - Die Elektrode
120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit ist wie oben mit Bezug auf die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit beschrieben definiert. - Die organische Lichtemittervorrichtung
100 muss keine Lochinjektionsschicht (HIL) umfassen. - Die Leitfähigkeit einer konventionellen HIL-Dünnschicht, die unter Verwendung einer leitfähigen Polymerzusammensetzung, wie beispielsweise PE-DOT:PSS und PANI:PSS, gebildet wird, liegt in einem Bereich von etwa 10–6 S/cm bis etwa 10–2 S/cm. Beispielsweise besitzt PEDOT:PSS von CLEVIOSTMP VP Al4083 (Heraeus GmbH, überführt aus der H. C. Starck GmbH) eine Leitfähigkeit von 10–3 S/cm, und PEDOT:PSS von CLEVIOSTMP VP CH8000 (Heraeus GmbH, überführt aus der H. C. Starck GmbH) besitzt eine Leitfähigkeit von 10–6 S/cm. Da jedoch ein leitfähiges Polymer eine Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr aufweisen sollte, um zur Bildung einer Elektrode eingesetzt werden zu können, kann PEDOT:PSS, welches üblicherweise zur Bildung einer konventionellen HIL eingesetzt wird, nicht verwendet werden. Außerdem kann das leitfähige Material, welches eine Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr aufweist, gemäß der derzeitigen Ausführungsform nicht zur Bildung der HIL eingesetzt werden, da Kreuzkopplung zwischen den Pixeln der organischen Lichtemittervorrichtung auftreten könnte. Somit wurde ein leitfähiges Polymer, welches im Allgemeinen zur Bildung der HIL eingesetzt wird, aus Materialien ausgewählt, die eine Leitfähigkeit von 10–2 S/cm oder weniger und eine höhere Austrittsarbeit als das ITO, welches üblicherweise auf dem Gebiet eingesetzt wird, aufweisen, wodurch die Lochinjektion vereinfacht wird.
- In
3 sind schematisch die Austrittsarbeiten der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und der HTL130 dargestellt. - Wie in
3 dargestellt, kann die Austrittsarbeit der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit variabel sein und einen Gradienten aufweisen, der von einer ersten Oberfläche120A der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit zu einer zweiten Oberfläche120B der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit ansteigt. Die Austrittsarbeit der ersten Oberfläche120A der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit ist Y1 eV, und die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche120B ist Y2 eV, wobei Y1 < Y2 ist. Somit können Löcher effizient von der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit zu der HTL130 bewegt werden, ohne dass eine HIL zwischen der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und der HTL130 vorliegt. Das heißt, die Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit spielt die Rolle einer Anode und einer HIL. Entsprechend kann die organische Lichtemittervorrichtung100 , welche die Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit umfasst, ausgezeichnete Effizienz, hohe Luminanz und eine lange Lebensdauer aufweisen, ohne dass eine HIL ausgebildet wird. Im Ergebnis können die Herstellungskosten für die organische Lichtemittervorrichtung100 reduziert werden. - Die Austrittsarbeit der HTL
130 ist Z eV, wobei Z eine reelle Zahl von 5,4 bis 5,6 ist; die Austrittsarbeit der HTL130 ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Die Austrittsarbeit Y1 der ersten Oberfläche
120A der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann die gleiche oder größer sein als die Austrittsarbeit des leitfähigen Materials. Beispielsweise kann die Austrittsarbeit Y1 in einem Bereich von 4,6 bis 5,2, z. B. 4,7 bis 4,9, liegen. Die Austrittsarbeit Y2 der zweiten Oberfläche120B der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit kann die gleiche oder geringer sein als die Austrittsarbeit des Materials mit niedriger Oberflächenenergie. - Beispielsweise kann Y2 in einem Bereich von 5,0 bis 6,5, z. B. 5,3 bis 6,2, liegen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Da die organische Lichtemittervorrichtung
100 keine HIL umfasst, kann die zweite Oberfläche120B der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit in Kontakt mit der HTL130 stehen. - Die HTL
130 kann unter Anwendung irgendeines. bekannten Verfahrens, welches aus der Gruppe bestehend aus Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Gießen einer Landmuir-Blodgett(LB)-Technik oder Ähnlichem ausgewählt ist, gebildet werden. Wenn die HTL130 unter Anwendung von Vakuumabscheidung gebildet wird, können die Abscheidungsbedingungen entsprechend der Verbindung, die zur Bildung der HTL130 eingesetzt wird, und der Struktur und den thermischen Eigenschaften der zu bildenden HTL130 variieren. Beispielsweise können die Bedingungen für die Vakuumabscheidung eine Abscheidungstemperatur im Bereich von 100 bis 500°C, einen Druck im Bereich von 10–10 bis 10–3 Torr und eine Abscheidungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,01 bis 100 Å/Sekunde umfassen. Wenn die HTL130 unter Anwendung von Rotationsbeschichtung gebildet wird, können die Beschichtungsbedingungen entsprechend der Verbindung, die zur Bildung der HTL130 eingesetzt wird, und der Struktur und den thermischen Eigenschaften der zu bildenden HTL130 variieren. Beispielsweise können die Bedingungen für die Rotationsbeschichtung eine Beschichtungsgeschwindigkeit in einem Bereich von 2.000 bis 5.000 rpm und eine Wärmebehandlungstemperatur zur Entfernung eines Lösungsmittels nach der Beschichtung im Bereich von 80 bis 200°C umfassen. - Ein Material zur Bildung der HTL
130 kann aus Materialien ausgewählt sein, welche Löcher effizienter transportieren als injizieren können. Bei dem Material zur Bildung der HTL130 kann es sich um irgendein bekanntes Lochtransportmaterial handeln. Zu Beispielen für das Material zählen ein Aminderivat mit einem aromatischen Kondensationsring, wie beispielsweise N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidin (NPB), N-Phenylcarbazol und N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamin (TPD), und ein Material auf Triphenylaminbasis, wie beispielsweise 4,4',4''-Tris(N-carbazolyl)triphenylamin (TCTA). Von diesen Materialien kann TCTA nicht nur Löcher transportieren, sondern ebenso verhindern, dass Exzitonen von der EML140 diffundieren. - Die Stärke der HTL
130 kann im Bereich von 5 bis 100 nm, beispielsweise von 10 bis 60 nm, liegen. Wenn die Stärke der HTL130 innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die HTL130 ausgezeichnete Lochtransporteigenschaften aufweisen, ohne dass die Steuerspannung ansteigt. - Die EML
140 kann unter Anwendung irgendeines bekannten Verfahrens, welches aus der Gruppe bestehend aus Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Gießen, LB-Technik oder Ähnlichem ausgewählt ist, gebildet werden. Diesbezüglich können die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen ähnlich zu denen sein, die bei der Bildung der HTL130 vorliegen, obwohl die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen entsprechend der Verbindung, die zur Bildung der EML140 eingesetzt wird, und der Struktur und den thermischen Eigenschaften der zu bildenden EML140 variieren können. - Die EML
140 besitzt ein Ionisierungspotential, das um 0,3 eV oder mehr höher ist als die Austrittsarbeit eines allgemeinen Indiumzinnoxids, z. B. eines Indiumzinnoxids, welches nicht oberflächenbehandelt ist. Diesbezüglich werden die Austrittsarbeit des Indiumzinnoxids und das Ionisierungspotential der EML140 unter den gleichen Bedingungen und unter Verwendung der gleichen Vorrichtung gemessen. - Die EML
140 kann aus einem einzigen emittierenden Material gebildet werden, oder sie kann ein Wirtmaterial und ein Dotiermaterial umfassen. - Zu Beispielen für das Wirtmaterial zählen Alq3, 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl (CBP), 9,10-Di(naphthalen-2-yl)anthracen (ADN), TCTA, 1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzol (TPBI), 3-tert-Butyl-9,10-di(naphtha-2-yl)anthracen (TBADN), E3 (siehe folgende Formel) und BeBq2 (siehe folgende Formel), sind jedoch nicht darauf beschränkt. Gegebenenfalls kann NPB, welches ein Material ist, das zur Bildung der HTL
130 eingesetzt wird, ebenso als Wirtmaterial verwendet werden. -
- Zu Beispielen für bekannte rote Dotiermaterialien zählen Rubren (5,6,11,12-tetraphenylnaphthacen) (PtOEP), Ir(piq)3 und Btp2Ir(acac), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
-
- Zu Beispielen für bekannte grüne Dotiermaterialien zählen Ir(ppy)3 (ppy = Phenylpyridin), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3 und 10-(2-Benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyropyranol[6,7-8-i,j]chinolizin-11-on (C545T, siehe folgende Formel), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
-
- Zu Beispielen für bekannte blaue Dotiermaterialien zählen F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, Terfluoren, 4,4'-Bis(4-di-p-tolylaminostyryl)biphenyl (DPAVBi) und 2,5,8,11-Tetra-t-butylpherylen (TBP), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
-
- Die Stärke der EML
140 kann im Bereich von 10 bis 100 nm, zum Beispiel von 10 bis 60 nm, liegen. Wenn die Stärke der EML140 in dem oben beschriebenen Bereich liegt, kann die EML140 ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften aufweisen, ohne dass die Steuerspannung ansteigt. - Eine Lochblockierschicht (HBL, nicht in
2 dargestellt) verhindert die Diffusion von Triplet-Exzitonen oder Löchern der EML140 (wenn die EML140 eine phosphoreszierende Verbindung enthält) in die zweite Elektrode170 . Die HBL kann auf der EML140 unter Anwendung irgendeines bekannten Verfahrens, wie beispielsweise Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Gießen und LB-Technik, ausgebildet werden. Diesbezüglich können die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen ähnlich zu denen sein, die für die Bildung der HTL130 angewendet wurden, obwohl die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen gemäß der Verbindung, die zur Bildung der HBL eingesetzt wird, und der Struktur und den thermischen Eigenschaften der zu bildenden HBL variieren können. - Das Lochblockiermaterial kann irgendein bekanntes Lochblockiermaterial sein. Beispielsweise können Oxadiazolderivate, Triazolderivate und Phenanthrolinderivate zur Bildung der HBL eingesetzt werden.
- Die Stärke der HBL kann im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 100 nm liegen, beispielsweise kann sie ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm betragen. Wenn die Stärke der HBL innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann die HBL ausgezeichnete Lochblockiereigenschaften aufweisen, ohne dass die Steuerspannung ansteigt.
- Die ETL
150 kann auf der EML140 oder der HBL unter Anwendung irgendeines bekannten Verfahrens, welches aus der Gruppe bestehend aus Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Gießen, einer LB-Technik oder Ähnlichem ausgewählt ist, gebildet werden. Diesbezüglich können die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen ähnlich zu denen sein, die zur Bildung der HTL130 vorliegen, obwohl die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen entsprechend der Verbindung, die zur Bildung der ETL150 eingesetzt wird, und der Struktur und den thermischen Eigenschaften der zu bildenden ETL150 variieren können. - Das Material, das zur Bildung der ETL
150 eingesetzt wird, kann irgendein bekanntes Elektronentransportmaterial, z. B. Tris(8-chinolinorat)aluminium (Alq3), TAZ, 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (Bphen), BCP, BeBq2 und BAlq, sein. -
- Die Stärke der ETL
150 kann in einem Bereich von etwa 10 bis etwa 100 nm liegen, beispielsweise kann sie etwa 20 bis etwa 50 nm betragen. Wenn die Stärke der ETL150 innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann die ETL150 ausgezeichnete Elektronentransporteigenschaften aufweisen, ohne dass die Steuerspannung ansteigt. - Die EIL
160 kann auf der ETL150 ausgebildet sein. Das Material, das zur Bildung der EIL160 eingesetzt wird, kann irgendein beliebiges bekanntes Elektroneninjektionsmaterial, wie beispielsweise LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, BaF2 und Lithiumchinolat (Liq), sein. Die Abscheidungsbedingungen können ähnlich zu denen sein, die bei der Bildung der HTL130 vorliegen, obwohl die Abscheidungsbedingungen entsprechend der Verbindung, die zur Bildung der EIL160 eingesetzt wird, variieren können. - Die Stäke der EIL
160 kann im Bereich von etwa 0,1 nm bis etwa 10 nm, z. B. im Bereich von etwa 0,5 nm bis etwa 5 nm, liegen. Wenn die Starke der EIL160 innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, kann die EIL160 zufriedenstellende Elektroneninjektionseigenschaften aufweisen, ohne dass die Steuerspannung ansteigt. - Die zweite Elektrode
170 kann eine Kathode sein, wobei es sich um eine Elektronen injizierende Elektrode handelt. Metall, eine Legierung, eine elektrisch leitende Verbindung oder irgendeine Kombination davon können zur Bildung der zweiten Elektrode170 eingesetzt werden. Diesbezüglich kann die zweite Elektrode170 aus Lithium (Li), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Aluminium(Al)-Lithium (Li), Calcium (Ca), Magnesium(Mg)-Indium (In), -Magnesium(Mg)-Silber (Ag) oder Ähnlichem gebildet sein. ITO, IZO oder Ähnliches können ebenso zur Herstellung einer Lichtemitterdiode vom Top-Emissions-Typ verwendet werden. - Die organische Lichtemittervorrichtung
100 kann eine sehr hohe Lochinjektionsfähigkeit aufweisen, indem die Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als Anode ohne eine HIL eingesetzt wird, und sie kann ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweisen, indem verhindert wird, dass Elektronen über die HTL130 in die Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit injiziert werden; sie kann auch hohe Flexibilität aufweisen, indem ein flexibles Substrat als Substrat110 eingesetzt wird. - Die organische Lichtemittervorrichtung
100 von2 besitzt eine Struktur, in der die HTL130 zwischen der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und der EML140 angeordnet ist. Jedoch kann die zweite Oberfläche120B der Elektrode120 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit in Kontakt mit der EML140 stehen, ohne dass die HTL130 ausgebildet ist, und es sind noch andere Modifikationen davon möglich. -
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer organischen Solarzelle200 , welche eine Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. - Die organische Solarzelle
200 von4 umfasst ein Substrat210 , eine Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit, eine photoaktive Schicht230 , eine Elektronenaufnahmeschicht240 und eine zweite Elektrode250 . Licht, welches an der organischen Solarzelle200 ankommt, wird in der photoaktiven Schicht230 in Löcher und Elektronen gespalten. Die Elektronen bewegen sich über die Elektronenaufnahmeschicht240 zu der zweiten Elektrode250 , und die Löcher bewegen sich zu der Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit. - Das Substrat
210 ist wie oben mit Bezug auf das Substrat110 beschrieben definiert. Die Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit ist wie oben mit Bezug auf die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit beschrieben definiert. - Die photoaktive Schicht
230 kann ein Material umfassen, welches Licht in Löcher und Elektronen spalten kann. Beispielsweise kann die photoaktive Schicht230 ein organisches Halbleitermaterial vom p-Typ oder ein organisches Halbleitermaterial vom n-Typ umfassen. Beispielsweise kann die photoaktive Schicht230 Poly(3-hexylthiophen) und Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCMB) umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Die photoaktive Schicht
230 besitzt ein Ionisierungspotential, welches um 0,3 eV oder mehr höher ist als die Austrittsarbeit eines allgemeinen Indiumzinnoxids, z. B. eines Indiumzinnoxids, welches nicht oberflächenbehandelt ist. Diesbezüglich werden die Austrittsarbeit des Indiumzinnoxids und das Ionisierungspotential der photoaktiven Schicht230 unter Anwendung der gleichen Vorrichtung unter den gleichen Bedingungen gemessen. - Die Elektronenaufnahmeschicht
240 kann ein Material umfassen, welches Elektronen aufnehmen kann, z. B. kann es sich um das Material handeln, welches zur Bildung der EIL160 der oben beschriebenen organischen Lichtemitterdiode100 verwendet wird. - Die zweite Elektrode
250 kann eine Kathode sein, bei der es sich um eine Elektronen injizierende Elektrode handelt. Es können ein Metall, eine Legierung, eine elektrisch leitende Verbindung oder irgendeine Kombination davon, welche eine relativ niedrige Austrittsarbeit aufweisen, zur Bildung der zweiten Elektrode250 eingesetzt werden. Diesbezüglich kann die zweite Elektrode250 aus Lithium (Li), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Aluminium(Al)-Lithium (Li), Calcium (Ca), Magnesium(Mg)-Indium (In), Magnesium(Mg)-Silber (Ag) oder Ähnlichem gebildet sein. - Da die organische Solarzelle
200 die Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit umfasst, können Löcher, die in der photoaktiven Schicht230 erzeugt werden, sich effizient zu der Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit bewegen, ohne dass eine Lochextraktionsschicht zwischen der Elektrode220 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und der photoaktiven Schicht230 ausgebildet ist. Auf diese Weise können ausgezeichnete elektrische Eigenschaften erhalten werden. Die Lochextraktionsschicht kann ein leitendes Polymer, wie beispielsweise PEDOT:PSS und PANI:PSS, welches üblicherweise in einer HIL einer organischen Lichtemittervorrichtung eingesetzt wird, umfassen, und die Leitfähigkeiten der PEDOT:PSS-Dünnschicht und der PANI:PSS-Dünnschicht können in einem Bereich von 10–6 S/cm bis 10–2 S/cm liegen. - Die organischen Lichtemittervorrichtungen und die organische Solarzelle wurden mit Bezug auf die
2 und4 beschrieben, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit von1 ebenso als Kathode der organischen Lichtemittervorrichtung100 und/oder der organischen Solarzelle200 eingesetzt werden. Wenn die Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als Kathode der organischen Lichtemittervorrichtung100 und/oder der organischen Solarzelle200 eingesetzt wird, kann die zweite Oberfläche15B der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit derart angeordnet sein, dass sie der EML140 der organischen Lichtemittervorrichtung100 und/oder der photoaktiven Schicht230 der organischen Solarzelle200 gegenüberliegt. Beispielsweise kann, wenn die Kathode170 der organischen Lichtemittervorrichtung100 von2 eine Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit ist, die zweite Oberfläche15B der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit, d. h., die Oberfläche, die eine relativ hohe Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie aufweist, derart angeordnet sein, dass sie der EIL160 , die unter der Kathode170 angeordnet ist, gegenüberliegt; es sind auch andere Modifikationen davon möglich. Diesbezüglich kann die Elektrode15 mit höher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit, welche als Kathode170 eingesetzt wird, auf einer Basisschicht ausgebildet und, beispielsweise unter Anwendung eines Laser-induzierten thermischen Imaging(LITI)-Verfahrens oder eines Transferdruckverfahrens, auf die EIL160 überführt werden. - Außerdem kann, wenn die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als Kathode170 eingesetzt wird, die zweite Oberfläche15B der entgegen gesetzten Seite der photoaktiven Schicht230 gegenüberliegen. - Außerdem kann die Elektrode
15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als invertierte organische Lichtemitterdiode (OLED) oder in organischer Photovoltaik (OPV) eingesetzt werden. In der invertierten OLED oder OPV kann eine HIL (OLED) oder eine Lochextraktionsschicht (OPV) unterhalb der Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit angeordnet sein, und eine EIL oder Elektronenaufnahmeschicht kann auf der Anode, die aus dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet sein. -
5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines organischen Dünnschichttransistors (TFT)300 , welcher eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit umfasst. - Die organische TFT
300 von5 umfasst ein Substrat311 , eine Gate-Elektrode312 , eine Isolierschicht313 , eine organische Halbleiterschicht315 und Source- und Drain-Elektroden314A und314B . Die Gate-Elektrode312 und/oder die Source- und Drain-Elektroden314A und314B können die oben beschriebene Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit sein. - Das Substrat
311 ist wie oben mit Bezug auf das Substrat110 beschrieben definiert. - Die Gate-Elektrode
312 , welche ein vorbestimmtes Muster aufweist, ist auf dem Substrat311 ausgebildet. Die Gate-Elektrode312 kann die oben beschriebene Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit sein. Alternativ kann die Gate-Elektrode312 aus einem Metall, wie beispielsweise Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Platin (Pt), Palladium (Pd), Aluminium (Al) und Molybdän (Mo), oder einer Metalllegierung, wie beispielsweise Al:Nd und Mo:W, gebildet sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Die Isolierschicht
313 ist auf der Gate-Elektrode312 ausgebildet, um die Gate-Elektrode312 abzudecken. Die Isolierschicht313 kann ein anorganisches Material, wie beispielsweise ein Metalloxid oder Metallnitrid, ein organisches Material, wie beispielsweise ein flexibles organisches Polymer, oder verschiedene andere Materialien umfassen. - Die organische Halbleiterschicht
315 ist auf der Isolierschicht313 ausgebildet. Die organische Halbleiterschicht315 kann Pentacen, Tetracen, Anthracen, Naphthalen, α-6-Thiophen, α-4-Thiophen, Perylen und Derivate davon, Rubren und Derivate davon, Coronen und Derivate davon, Perylentetracarbonsäurediimid und Derivate davon, Perylentetracarbonsäuredianhydrid und Derivate davon, Polythiophen und Derivate davon, Poly(p-phenylenvinylen) und Derivate davon, Poly(p-phenylen) und Derivate davon, Polyfluoren und Derivate davon, Polythiophenvinylen und Derivate davon, ein Copolymer aus Polythiophen und einem aromatischen Heteroring und Derivate davon, Oligoacen von Naphthalen und Derivate davon, Oligothiophen von α-5-Thiophen und Derivate davon, Phthalocyanin, welches gegebenenfalls ein Metall enthält, und Derivate davon, Pyromellitsäuredianhydrid und Derivate davon oder Pyromellitsäurediimid und Derivate davon umfassen; die organische Halbleiterschicht315 ist jedoch nicht darauf beschränkt. - Die Source- und Drain-Elektroden
314A und314B sind jeweils auf der organischen Halbleiterschicht315 ausgebildet. Die Source- und Drain-Elektroden314A und314B können mit einem Bereich der Gate-Elektrode312 , wie in5 dargestellt, überlappen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Source- und Drain-Elektroden314A und314B können die oben beschriebene Elektrode15 mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit sein. Alternativ können die Source- und Drain-Elektroden314A und314B ein Edelmetall, welches eine Austrittsarbeit von 5,0 eV oder mehr aufweist, z. B. Gold (Au), Palladium (Pd), Platin (Pt), Nickel (Ni), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Osmium (Os) oder eine Kombination von wenigstens zweien davon unter Berücksichtigung der Austrittsarbeit des Materials, welches zur Bildung der organischen Halbleiterschicht315 eingesetzt wird, umfassen. - Es wurden elektronische Vorrichtungen mit Bezug auf die
2 bis5 beschrieben; sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. - Beispiele
- Beispiel 1: Herstellung einer Elektrode (I) mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit
- Es wurde eine Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode (100 Gew.-%), enthaltend eine hochleitfähige Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrolsulfonat) (PEDOT:PSS)-Lösung mit einer Leitfähigkeit von 0,3 S/cm (PH500, hergestellt von H. C. Starck GmbH, wobei der Gehalt an PSS pro 1 Gewichtsteil PEDOT 2,5 Gewichtsteile betrug), eine Lösung des Polymers 100 (hergestellt durch Dispergieren von Polymer 100 gemäß folgender Formel in einer Mischung aus Wasser und Alkohol (Wasser:Alkohol = 4,5:5,5 (v/v)) zu 5 Gew.-%, Aldrich Co.) und 5 Gew.-% Dimethylsulfoxid (DMSO), hergestellt. Dabei wurde das Verhältnis der PE-DOT:PSS-Lösung zu der Polymer-100-Lösung derart eingestellt, dass der Gehalt (Feststoffgehalt) des Polymers 100 pro 1 Gewichtsteil von PEDOT 1,0 Gewichtsteile betrug. Eine Dünnschicht mit einer Stärke von 100 nm, die unter Verwendung der Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode gebildet wurde, besaß eine Leitfähigkeit von 125 S/cm. Polymer 100
- In Polymer 100 sind x = 1300, y = 200 und x = 1.
- Die Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode wurde durch Rotationsbeschichtung auf ein Polyethylenterephthalat(PET)-Substrat aufgetragen und bei 150°C 30 Minuten lang wärmebehandelt, um eine Elektrode 1 mit einer Stärke von 100 nm zu bilden.
- Anschließend wurden Elektroden 2, 3 und 4 auf die gleiche Weise wie die Elektrode 1 auf dem PET-Substrat ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Verhältnisse der PEDOT:PSS-Lösung zu der Polymer-100-Lösung jeweils so eingestellt wurden, dass der Gehalt an Polymer 100 pro 1 Gewichtsteil PEDOT 2,3 Gewichtsteile, 4,9 Gewichtsteile bzw. 11,2 Gewichtsteile betrug, wobei die Oberfläche der Elektroden 1 bis 4, die mit dem PET-Substrat in Kontakt steht, die erste Oberfläche darstellte, und die entgegen gesetzte Oberfläche die zweite Oberfläche darstellte.
- Die Leitfähigkeiten der Elektroden 1, 2, 3 und 4, die unter Verwendung einer 4-Punkt-Sonde gemessen wurden, betrugen 125, 75, 61 bzw. 50 S/cm.
- Vergleichsbeispiel A
- Es wurde eine Elektrode A auf die gleiche Weise wie die Elektrode 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass eine Zusammensetzung, welche die PEDOT:PSS-Lösung und 5 Gew.-% DMSO jedoch keine Polymer-100-Lösung enthielt, eingesetzt wurde.
- Bewertungsbeispiel 1: Bewertung der Elektrode (I)
- <Bewertung der molekularen Konzentration in Bezug auf die Tiefe der Elektroden>
- Die molekulare Konzentration in der Oberfläche der Elektroden 1 bis 4 und A (d. h., in der zweiten Oberfläche) wurde unter Anwendung von Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie (XPS, Modell Nr. ESCALAB 220iXL, hergestellt von VG Scientific) bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
6 zeigt ein XPS-Spektrum der Elektrode 4 in Bezug auf die Sputter-Zeit, d. h., die Tiefe der Elektrode 4. Die Konzentration jedes Anteils wurde durch Analyse eines Peaks von PEDOT (164,5 eV), Peaks (S2p) von PSS und PSSH (168,4 und 168,9 eV) und eines Peaks von Polymer 100 (CF2, F1s) bewertet. - Gemäß
6 nimmt die Konzentration des CF2-Anteils, welcher die Konzentration des Polymers 100 anzeigt, wesentlich ab, wobei die Konzentration von PEDOT in einer Richtung von der zweiten Oberfläche (Sputter-Zeit = 0 Sekunden) der Elektrode 4 zu der ersten Oberfläche der Elektrode 4 im Wesentlichen ansteigt. Somit weisen die Konzentrationen von PEDOT: PSS und Polymer 100 in der Elektrode 4 Konzentrationsgradienten entsprechend der Tiefe der Elektrode 4 auf. - In Tabelle 1 sind die Fluor/PSS-Verhältnisse, die anhand der Flächen des PSS-Peaks (S2p) und des Fluor-Peaks (F1s) errechnet wurden, der zweiten Oberflächen der Elektroden 1 bis 4 aufgeführt. Gemäß Tabelle 1 steigt, wenn der Gehalt an Polymer 100 ansteigt, der Gehalt an Polymer 100 auf der Oberfläche, d. h., der zweiten Oberfläche, der Elektroden 1 bis 4 an. Tabelle 1
PEDOT/PSS/Polymer 100 (Gewichtsverhältnis) PSS-Peak-Fläche Fluor-Peak-Fläche Fluor/PSS Verhältnis Elektrode 4 1/2,5/11,2 220,0718 3571,604 8,764 Elektrode 3 1/2,5/4,9 508,1833 7793,913 8,282 Elektrode 2 1/2,5/2,3 412,4424 4589,502 6,001 Elektrode 1 1/2,5/1,0 696,8955 7118,15 5,516 Elektrode A 1/2,5/0 311,484 0 - - <Bewertung der Austrittsarbeit und Leitfähigkeit>
- Die Austrittsarbeiten der Elektroden 1 bis 4 und A wurden unter Anwendung von Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie in Luft (Modell Nr. AC2, hergestellt von Niken Keiki) gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
PEDOT/PSS/Polymer 100 (Gewichtsverhältnis) Austrittsarbeit (eV) Elektrode A 1/2,5/0 4,73 Elektrode 1 1/2,5/1,0 5,07 Elektrode 2 1/2,5/2,3 5,23 Elektrode 3 1/2,5/4,9 5,64 Elektrode 4 1/2,5/11,2 5,80 - Da die Austrittsarbeiten mit Bezug auf Elektroden 1 bis 4 und A, die auf dem PET-Substrat ausgebildet sind, bewertet wurden, können die in Tabelle 2 dargestellten Austrittsarbeiten als Austrittsarbeiten der zweiten Oberfläche jeder der Elektroden 1 bis 4 betrachtet werden.
- <Bewertung der optischen Transmittanz>
- Die optische Transmittanz der Elektroden 1 bis 4 und A wurde unter Verwendung eines UV-Spektrometers (SCINCO (S-3100)) bewertet; die Ergebnisse sind in
7 dargestellt. Zum Vergleich ist die optische Transmittanz von ITO mit einer Stärke von 100 nm ebenso gezeigt. Gemäß7 besitzen die Elektroden 1 bis 4 ausgezeichnete optische Transmittanz, z. B. ausgezeichnete Transmittanz des sichtbaren Lichts, insbesondere ausgezeichnete Transmittanz des blauen sichtbaren Lichts. - <Bewertung der Oberflächeneigenschaften>
- Die Oberflächenrauhigkeit der Oberfläche, d. h., der zweiten Oberfläche, der Elektroden 1 bis 4 und A wurde unter Anwendung von Rasterkraftmikroskopie bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
Elektrode Nr. 4 3 2 1 A Oberflächenrauhigkeit (nm) 0,425 0,471 0,367 0,572 0,847 - Gemäß Tabelle 3 besitzen die Elektroden 1 bis 4 eine geringere Oberflächenrauhigkeit als die Elektrode A. Die Oberfläche der Elektroden 1 bis 4 wurde durch Zugabe des Polymers 100 glatt.
- <Bewertung der Lochmobilität und der Lochinjektionseffizienz>
- Es wurden die Lochmobilität und die Lochinjektionseffizienz der Elektroden 1 bis 4 bewertet; die Ergebnisse sind jeweils in den
8 und9 dargestellt. Zur Messung der Lochmobilität und der Lochinjektionseffizienz wurde die Messung des transienten raumladungsbegrenzten Dunkelinjektionsstromes (DI SCLC) angewendet. Es wurde eine Nur-Loch-Vorrichtung mit einer Struktur aus Elektrode (Elektroden 1, 2, 3 oder 4)/NPB-Schicht (etwa 2,6 μm)/Al hergestellt, und es wurden die DI SCLC-Messungen durchgeführt. - Während die DI SCLC-Messungen durchgeführt wurden, wurden ein Impulsgenerator (HP 214B) und ein digitales Oszilloskop (Agilent Infiniium 54832B) verwendet. Gemäß den
8 und9 besitzen die Elektroden 1 bis 4 ausgezeichnete Lochmobilität und Lochinjektionseffizienz: - Beispiel 2: Herstellung der OLED
- Es wurde die Elektrode 1 als Anode auf dem PET-Substrat gemäß Beispiel 1 ausgebildet; anschließend wurden eine NPB-HTL mit einer Stärke von 20 nm, eine Bebq2:C545T-EML mit einer Stärke von 30 nm, worin der Gehalt an C545T 1,5 Gew.-% betrug, eine Bebq2-ETL mit einer Stärke von 20 nm, eine Liq-ETL mit einer Stärke von 1 nm und eine Al-Kathode mit einer Stärke von 130 nm nacheinander auf der zweiten Oberfläche der Elektrode 1 durch Vakuumabscheidung ausgebildet, um eine OLED 1 herzustellen. OLEDs 2 bis 4 wurden auf die gleiche Weise wie die OLED 1 hergestellt, wobei jeweils die Elektroden 2 bis 4 anstelle der Elektrode 1 verwendet wurden.
- Vergleichsbeispiel 1
- Es wurde eine OLED A auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die Elektrode A, die gemäß Vergleichsbeispiel A hergestellt wurde, anstelle der Elektrode 1 verwendet wurde.
- Vergleichsbeispiel 2
- Es wurde ein Corning 15 Ω/cm2 (1.200 Å) ITO-Glassubstrat anstelle des PET-Substrats, auf dem die Elektrode 1 ausgebildet ist, verwendet. Das heißt, im Vergleich zu Beispiel 2 wurden ein Glassubstrat anstelle des PET-Substrats und eine ITO-Elektrode anstelle der Elektrode 1 verwendet. Eine PEDOT:PSS-Lösung (CELVIOSTMP VP Al4083), in der der Gehalt an PSS pro 1 Gewichtsteil PEDOT 6 Gewichtsteile betrug, wurde durch Rotationsbeschichtung auf die ITO-Elektrode aufgetragen und bei 150°C für 30 Minuten gebacken, um eine PEDOT:PSS-HIL mit einer Stärke von 50 nm zu bilden. Es wurden eine NPB-HTL mit einer Stärke von 20 nm, eine Bebq2:C545T-EML mit einer Stärke von 30 nm, in der der Gehalt an C545T 1,5 Gew.-% betrug, eine Bebq2-ETL mit einer Stärke von 20 nm, eine Liq-ETL mit einer Stärke von 1 nm und eine Al-Kathode mit einer Stärke von 130 nm nacheinander auf der HIL durch Vakuumabscheidung ausgebildet, um eine OLED B herzustellen.
- Vergleichsbeispiel 3
- Es wurde eine OLED C auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2TNATA auf der ITO-Elektrode abgeschieden wurde, um eine 2TNATA-HIL mit einer Stärke von 50 nm anstelle der PEDOT:PSS-HIL zu, bilden.
- Die Strukturen und die Flexibilität der OLEDs 1 bis 4 und A bis C sind in folgender Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
Substrat Anode HIL Flexibilität OLED 1 PET Elektrode 1 (100 nm) (PEDOT/PSS/Polymer 100 = 1/2,5/1,0) - O OLED 2 PET Elektrode 2 (100 nm) (PEDOT/PSS/Polymer 100 = 1/2,5/2,3) - O OLED 3 PET Elektrode 3 (100 nm) (PEDOT/PSS/Polymer 100 = 1/2,5/4,9) - O OLED 4 PET Elektrode 4 (100 nm) (PEDOT/PSS/Polymer 100 = 1/2,5/11,2) - O OLED A PET Elektrode 1 (100 nm) (PEDOT PSS) - O OLED B Glas ITO-Elektrode (120 nm) PEDOT/PSS 50 nm X OLED C Glas ITO-Elektrode (120 nm) 2TNATA 50 nm X
X: Gering (Die OLED war nach 100-maligem Biegen der OLED bei einem Krümmungsradius von 0,75 cm und einer Spannung von 1,25% brüchig) - Bewertungsbeispiel 2: Bewertung der OLED
- Es wurden die Effizienz, Luminanz und Lebensdauer der OLEDs 1 bis 4 und A bis C unter Verwendung einer Keithley 236-Quellen-Messeinheit und eines Minolta CS 2000-Spektroradiometers bewertet; die Ergebnisse sind in den
10 bis12 dargestellt. - Gemäß den
10 bis12 wurde festgestellt, dass die OLEDs 1 bis 4 eine bessere Effizienz, höhere Luminanz und längere Lebensdauer als die OLEDs A bis C aufweisen. - Beispiel 3: Herstellung der Elektrode (II) mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit
- Es wurde eine Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode (100 Gew.-%), enthaltend eine hochleitfähige Poly(3,4-ethylendioxythiophen): Poly(styrolsulfonat) (PEDOT:PSS)-Lösung mit einer Leitfähigkeit von 0,3 S/cm (CLEVIOSTMPH500, hergestellt von Heraeus GmbH & Co (vormals H. C. Starck GmbH)), worin der Gehalt an PSS pro 1 Gewichtsteil PEDOT 2,5 Gewichtsteile betrug), 2 Gew.-% 3,3,3-Trifluorpropyl-Trichlorsilan(CF3CH2CH2SiCl3) als fluoriertes Oligomer (hergestellt von Aldrich Co.) und 5 Gew.-% Dimethylsulfoxid (DMSO), hergestellt. Die Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode wurde durch Rotationsbeschichtung auf ein PET-Substrat aufgetragen und bei 150°C für 30 Minuten wärmebehandelt, um eine Elektrode 5 mit einer Stärke von 100 nm zu bilden. Die Elektrode 5 besaß eine Leitfähigkeit von 350 S/cm und eine Austrittsarbeit von 5,25 eV.
- Beispiel 4: Herstellung der Elektrode (II) mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit
- Es wurde die Zusammensetzung zur Bildung der Elektrode 4 von Beispiel 1 hergestellt, wobei das Gewichtsverhältnis der PEDOT:PSS-Lösung und der Polymer-100-Lösung derart eingestellt wurde, dass der Gehalt an Polymer 100 pro 1 Gewichtsteil PEDOT 11,2 Gewichtsteile betrug. Anschließend wurden 5 Gew.-% eines Silber-Nanodrahts (Model Nr. ST164, Länge: 7,2 um, Durchmesser: 52 nm, Seashell Technology, LLC) zu 100 Gew.-% der Zusammensetzung gegeben.
- Die den Silber-Nanodraht enthaltende Zusammensetzung wurde durch Rotationsbeschichtung auf das PET-Substrat aufgetragen und bei 150°C für 30 Minuten wärmebehandelt, um eine Elektrode 6 mit einer Stärke von 100 nm zu bilden. Die Elektrode 6 besaß eine Austrittsarbeit von 5,8 eV und eine Leitfähigkeit von 85 S/cm.
- Wie oben beschrieben, kann gemäß einer oder mehrerer der obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit als Anode verschiedener elektronischer Vorrichtungen, insbesondere organischer Lichtemittervorrichtungen und organischer Solarzellen, eingesetzt werden. Dabei sind, da die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit eine hohe Austrittsarbeit aufweist, eine HIL und/oder eine HTL oder eine Lochextraktionsschicht zur Regulierung der Austrittsarbeit mit der EML oder der photoaktiven Schicht nicht erforderlich. Auf diese Weise können elektronische Vorrichtungen unter Verwendung der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit vereinfacht werden und somit deren Herstellungskosten reduziert werden. Des Weiteren kann, da die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit eine Elektrode auf Polymerbasis ist, diese effizient auf flexible elektronische Vorrichtungen sowie auf elektronische Flachschirmvorrichtungen angewendet werden.
- Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, die sich innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert wird, befinden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- KR 10-2011-0050845 [0001]
- US 7728098 [0054]
Claims (16)
- Elektronische Vorrichtung, welche eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit verwendet, wobei die Elektrode ein leitfähiges Material mit einer Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr und ein Material mit niedriger Oberflächenenergie umfasst und eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche entgegengesetzte zweite Oberfläche aufweist, wobei die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie in der zweiten Oberfläche größer ist als die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, und die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche 5,0 eV oder mehr beträgt.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Konzentration des Materials mit niedriger Oberflächenenergie graduell in eine Richtung von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche ansteigt.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Material ist, welches wenigstens ein Fluor (F) aufweist.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer mit einer Repetiereinheit gemäß einer der folgenden Formeln 1 bis 3 ist: Formel 1worin a eine Zahl von 0 bis 10.000.000 ist; b eine Zahl von 1 bis 10.000.000 ist; und Q1-[O-C(R1)(R2)-C(R3)(R4)]c-[OCF2CF2]d-R5, -COOH oder -O-Rf-R5 ist, wobei R1, R2, R3 und R4 jeweils unabhängig voneinander -F, -CF3, CHF2 oder -CH2F sind, c und d jeweils unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 sind, Rf -(CF2)z- oder -(CF2CF2O)z-CF2CF2- ist, wobei z eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist, und R5 und R6 jeweils unabhängig voneinander -SO3M, -PO3M2 oder -CO2M sind, wobei M Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +, NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+ oder CH3(CH2)wCHO+ ist, wobei w eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist; Formel 2
worin Q2 ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte C5-C60-Arylgruppe oder -COOH ist; Q3 ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkylgruppe ist; Q4 -O-(CF2)r-SO3M, -O-(CF2)r-PO3M2, -O-(CF2)r-CO2M oder -CO-NH-(CH2)s-(CF2)t-CF3 ist, wobei r, s und t jeweils unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 sind, und M Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +, NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+ oder CH3(CH2)wCHO+ ist, wobei w eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist; Formel 3
worin 0 ≤ m < 10.000.000 und 0 < n ≤ 10.000 000 sind; x und y jeweils unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 sind; und Y -SO3M, -PO3M2 oder -CO2M ist, wobei M Na+, K+, Li+, H+, CH3(CH2)wNH3 +, NH4 +, NH2 +, NHSO2CF3 +, CHO+, C2H5OH+, CH3OH+ oder CH3(CH2)wCHO+ ist, wobei w eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Material mit niedriger Oberflächenenergie ein fluoriertes Oligomer gemäß folgender Formel 10 ist:
X-Mf n-Mh m-Ma r-(G)p Formel 10 - Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das leitfähige Material Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, Polystyrol, sulfoniertes Polystyrol, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), selbstdotiertes leitfähiges Polymer, irgendein Derivat davon oder irgendeine Kombination davon umfasst.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit außerdem einen Metallnanodraht und/oder einen Halbleiternanodraht und/oder einen Metallnanopunkt und/oder Kohlenstoffnanoröhrchen und/oder Graphen und/oder reduziertes Graphenoxid und/oder Graphit umfasst.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei wenigstens ein Anteil, dargestellt durch -S(Z100) oder -Si(Z101)(Z102)(Z103), an die Oberfläche des Metallnanodrahts, des Halbleiternanodrahts und des Metallnanopunkts gebunden ist, wobei Z100, Z101, Z102 und Z103 jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte C1-C20-Alkoxygruppe. sind.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit durch Verwendung einer Zusammensetzung zur Bildung einer Elektrode hergestellt ist, die das leitfähige Material, das Material mit niedriger Oberflächenenergie und ein Lösungsmittel umfasst, wobei das Lösungsmittel wenigstens ein polares organisches Lösungsmittel, welches aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglukol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF) und Dimethylsulfoxid (DMSO) ausgewählt ist, umfasst.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Austrittsarbeit der zweiten Oberfläche im Bereich von 5,0 eV bis 6,5 eV liegt.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die elektronische Vorrichtung eine organische Lichtemittervorrichtung, eine organische Solarzelle, eine organische Speichervorrichtung oder einen organischen Dünnschichttransistor (TFT) umfasst.
- Elektronische Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die elektronische Vorrichtung eine organische Lichtemittervorrichtung ist, welche umfasst: eine Anode, eine Kathode und eine Emissionsschicht, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist und ein Ionisierungspotential aufweist, das um 0,3 eV oder mehr größer ist als die Austrittsarbeit von Indiumzinnoxid, die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit die Anode der organischen Lichtemittervorrichtung ist, und die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit der Emissionsschicht gegenüberliegt.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit mit der Emissionsschicht in Kontakt steht.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei eine Lochtransportschicht (HTL) zwischen der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit und der Emissionsschicht angeordnet ist, und die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit mit der HTL in Kontakt steht.
- Elektronische Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die elektronische Vorrichtung eine organische Solarzelle ist, welche umfasst: eine Anode, eine Kathode und eine photoaktive Schicht, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist und ein Ionisierungspotential aufweist, das um 0,3 eV oder mehr größer ist als die Austrittsarbeit von Indiumzinnoxid, die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit die Anode der organischen Solarzelle ist, und die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit der photoaktiven Schicht gegenüberliegt.
- Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die zweite Oberfläche der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und hoher Leitfähigkeit mit der photoaktiven Schicht in Kontakt steht.
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