DE202007018948U1

DE202007018948U1 - Elektroden mit Nanoröhrchen für organische optoelektronische Einrichtung

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Publication number: DE202007018948U1
Application number: DE202007018948U
Authority: DE
Original assignee: University of Southern California USC
Current assignee: University of Southern California USC
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: TW200814393A; WO2008105804A2; CA2658578A1; US20130059406A1; US8829789B2; US20110017975A1; WO2008105804A3; US20080018232A1; EP2041815A2; JP2010515205A; US7834545B2; KR20090034988A

Abstract

Einrichtung umfassend:
eine erste Elektrode umfassend eine Dünnschicht aus Bogenentladungs-Nanoröhrchen;
eine zweite Elektrode; und
eine fotoaktive organische Schicht, angeordnet zwischen und in elektrischem Kontakt mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.

Description

ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung beansprucht Nutzen und Vorteile der Vorläufigen U.S.-Anmeldung (U.S. Provisional Application) Nr. 60/831,710, eingereicht am 18. Juli 2006, deren Offenbarung vorliegend durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
RECHTE DER REGIERUNG
Die vorliegende Erfindung entstand mit Unterstützung der US-Regierung gemäß einem Vertrag der Nr. N66001-04-1-8902, der im Rahmen des Defense Advance Research Projects Agency MolApps-Programm geschlossen wurde. Die Regierung hat an der vorliegenden Erfindung bestimmte Rechte.
ABKOMMEN ÜBER GEMEINSAME FORSCHUNG
Die beanspruchte Erfindung entstand mittels, im Namen von und/oder in Verbindung mit einer oder mehrerer der folgenden Parteien eines gemeinsamen Universität-Gesellschafts-Forschungsabkommens: Princeton University, The University of Southern California, der Universal Display Corporation und der Global Photonic Energy Corporation. Das Abkommen war an und vor dem Datum in Kraft, an dem die beanspruchte Erfindung entstand, und die beanspruchte Erfindung entstand als Ergebnis von Tätigkeiten, die innerhalb des Rahmens des Abkommens vorgenommen wurden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf organische optoelektronische Einrichtungen. Noch genauer bezieht sie sich auf organische optoelektronische Einrichtungen, die Nanoröhrchen beinhalten.
HINTERGRUND
Optoelektronische Einrichtungen beruhen auf den optischen und elektronischen Eigenschaften von Materialien, um entweder elektronische elektromagnetische Strahlung zu erzeugen oder festzustellen oder um Elektrizität aus umgebender elektromagnetischer Strahlung zu erzeugen. Beispiele organischer optoelektronischer Einrichtungen umfassen organische lichtemittierende Einrichtungen (OLEDs), organische Fototransistoren, organische fotovoltaische (PV) Zellen und organische Fotodetektoren.
Bei der Verwendung im vorliegenden Zusammenhang schließt der Ausdruck „organische” polymerische Materialien ebenso wie klein-molekulare organische Materialien ein, die verwendet werden können, um organische optoelektronische Einrichtungen herzustellen. „Klein-molekular” bezieht sich auf jegliches organisches Material, das kein Polymer ist, und „kleine Moleküle” können tatsächlich ziemlich groß sein. Kleine Moleküle können unter einigen Umständen Wiederholungseinheiten einschließen. Allgemein weist ein kleines Molekül eine wohldefinierte chemische Formel mit einer einzelnen Molmasse auf, wohingegen ein Polymer eine chemische Formel und eine Molmasse hat, die von Molekül zu Molekül variieren können.
OLEDs verwenden organische Dünnschichten, die Licht emittieren, wenn über die Einrichtung eine Spannung angelegt wird. OLEDs werden zu einer zunehmend interessanten Technologie zur Verwendung bei Anwendungen wie Flachbildschirmen, Beleuchtung und Gegenlicht. Verschiedene OLED-Materialien und -Konfigurationen sind in den US-Patenten Nr. 5,844,363 , 6,303,238 und 5,707,745 beschrieben, die im vorliegenden Zusammenhang durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit eingeschlossen sind.
Es ist allgemein beabsichtigt, dass OLED-Einrichtungen Licht durch wenigstens eine Elektrode emittieren, und eine oder mehrere transparente Elektroden können in organischen optoelektronischen Einrichtungen nützlich sein. Beispielsweise kann eine Elektrode ein transparentes Elektrodenmaterial wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) umfassen. Transparente obere Elektroden sind weiterhin in den US-Patenten Nr. 5,703,436 und 5,707,745 beschrieben, die durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit eingeschlossen sind. Für eine Einrichtung, mit der es beabsichtigt ist, Licht nur durch die Bodenelektrode zu emittieren, braucht die obere Elektrode nicht transparent zu sein und kann eine dicke und reflektive Metallschicht mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit aufweisen. In ähnlicher Weise kann die Bodenelektrode für eine Einrichtung, mit der es beabsichtigt ist, Licht nur durch die obere Elektrode zu emittieren, opak und/oder reflektiv sein. Soweit eine Elektrode nicht transparent zu sein braucht, kann die Verwendung einer dickeren Schicht oder Lage eine bessere Leitfähigkeit schaffen, und die Verwendung einer reflektiven Elektrode kann die Lichtmenge steigern, die durch die andere Elektrode emittiert wird, indem Licht rückwärts zu der transparenten Elektrode hin reflektiert wird. Es können auch vollständig transparente Einrichtungen hergestellt werden, bei denen beide Elektroden transparent sind. Auch können seitlich emittierende OLEDs hergestellt werden, und es können eine oder beide Elektroden in solchen Einrichtungen opak oder reflektiv sein.
Lichtempfindliche optoelektronische Einrichtungen wandeln elektromagnetische Strahlung in ein elektrisches Signal oder in Elektrizität um. Typischerweise umfasst eine organische lichtempfindliche Einrichtung wenigstens einen fotoaktiven Bereich, in dem Licht absorbiert wird, um ein Exziton zu bilden, das in der Folge in ein Elektron und ein Loch zerfallen bzw. dissoziiert werden kann. Der „fotoaktive Bereich” ist ein Teil einer lichtempfindlichen Einrichtung, die elektromagnetische Strahlung absorbiert, um Exzitonen zu erzeugen, die dissoziiert werden können, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Solarzellen, auch als fotovoltaische (PV) Einrichtungen bezeichnet, sind eine Art einer lichtempfindlichen optoelektronischen Einrichtung, die insbesondere verwendet wird, um elektrische Energie zu erzeugen. Fotoleiter-Zellen sind eine Art einer lichtempfindlichen optoelektronischen Einrichtung, die in Verbindung mit Signal-Ermittlungsschaltungen verwendet wird, die den Widerstand der Einrichtung überwachen, um Änderungen infolge des absorbierten Lichtes festzustellen. Fotodetektoren, die eine angelegte Vorspannung aufnehmen können, sind eine Art lichtempfindlicher optoelektronischer Einrichtungen, die in Verbindung mit Strom-Ermittlungsschaltungen verwendet werden, die den Strom messen, der erzeugt wird, wenn der Fotodetektor elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt wird. Organische lichtempfindliche Einrichtungen einschließlich ihres allgemeinen Aufbaus, ihrer Eigenschaften, Materialien und Merkmale sind weiterhin in US-Patent Nr. 6,657,378 von Forrest et al., US-Patent Nr. 6,580,027 von Forrest et al. und US-Patent Nr. 6,352,777 von Bulovic et al. beschrieben, von denen jedes durch Bezugsnahme darauf in seiner Gesamtheit vorliegend eingeschlossen ist.
Bei Verwendung im vorliegenden Zusammenhang bedeutet „obere” am weitesten weg von dem Substrat, während „Boden” am nächsten zu dem Substrat bedeutet. Beispielsweise ist bei einer Einrichtung mit zwei Elektroden die Bodenelektrode die Elektrode, die sich am nächsten zum Substrat befindet, und sie ist allgemein die erste hergestellte Elektrode. Die Bodenelektrode hat zwei Flächen, eine Bodenfläche, die sich am dichtesten beim Substrat befindet, und eine obere Fläche, die weiter weg von dem Substrat liegt. Soweit eine erste Schicht als „angeordnet über” einer zweiten Schicht beschrieben ist, ist die erste Schicht weiter weg von dem Substrat angeordnet. Es kann weitere Schichten oder Lagen zwischen der ersten und zweiten Schicht/Lage geben, wenn nicht spezifiziert dargelegt ist, dass die erste Lage sich „in physischem Kontakt mit” der zweiten Schicht/Lage befindet. Beispielsweise kann eine Kathode als „angeordnet über” einer Anode beschrieben sein, selbst wenn es dazwischen verschiedene organische Schichten gibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Schicht zur Verwendung in einer organischen optoelektronischen Einrichtung vorgesehen. Die Schicht weist eine Dünnschicht aus einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen auf. Die Schicht kann auf einem Substrat der Einrichtung unter Verwendung eines elastomeren Stempels abgelagert sein. Die Schicht kann aufgewertet werden, indem auf derselben eine glättende Schicht durch Spin-Coating (Aufschledern bzw. Rotationsbeschichtung) aufgebracht wird und/oder indem die Schicht dotiert wird, um die Leitfähigkeit zu verbessern. Wenn die Schicht als Elektrode verwendet wird, kann sie eine Leitfähigkeit, eine Transparenz und weitere Merkmale haben, die konventionellen Elektroden vergleichbar sind, wie sie in typischer Weise bei optoelektronischen Einrichtungen verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine exemplarische organische lichtemittierende Einrichtung.
2 zeigt eine exemplarische organische lichtempfindliche Einrichtung.
3A zeigt eine poröse Aluminium-Filtrationsmembran, die verwendet wird, um eine Dünnschicht aus Nanoröhrchen herzustellen.
3B zeigt eine Dünnschicht aus Nanoröhrchen.
4A–4B zeigen eine Dünnschicht aus Nanoröhrchen, die unter Verwendung eines elastomeren Stempels auf ein Substrat übertragen wurde.
4C zeigt eine transparente, 40 nm starke einwandige Nanoröhrchen-Schicht auf einem 2''-Durchmesser-Glassubstrat.
4D zeigt eine gekrümmte einwandige Nanoröhrchen-Schicht auf einer Polyester-Schicht.
5A ist in perspektivischer Ansicht ein SEM-Bild einer Dünnschicht aus HiPCO-einwandigen Nanoröhrchen.
5B ist in perspektivischer Ansicht ein SEM-Bild einer Dünnschicht aus P3-einwandigen Nanoröhrchen.
5C zeigt in Draufsicht ein SEM-Bild der in 5A dargestellten Nanoröhrchen-Schicht.
5D zeigt in Draufsicht ein SEM-Bild der in 5B dargestellten Nanoröhrchen-Schicht.
5E zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 5C gezeigten Bildes.
5F zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 5D gezeigten Bildes.
5G zeigt den Widerstand bei verschiedenen Transparenzen für HiPCO- und P3-Nanoröhrchen-Schichten.
6A zeigt ein AFM-Bild einer P3-SWNT-Schicht auf Glas.
6B zeigt ein AFM-Bild einer P3-SWNT-Schicht nach dem Spin-Coating.
6C zeigt ein AFM-Bild einer Schicht einer Standard-ITO-Schicht.
7A zeigt den Schicht- oder Blattwiderstand von P3-SWNT-Schichten als Funktion der Schichtstärke.
7B zeigt die elektrische Leitfähigkeit von P3-SWNT-Schichten als Funktion der Schichtstärken.
8A zeigt die Durchlässigkeits-Spektren von P3-SWNT-Schichten.
8B zeigt den Schichtwiderstand von P3-SWNT-Schichten als Funktion der Temperatur.
9A zeigt Vier-Sonden I–V Kurven von P3-SWNT-Schichten vor und nach SOCl₂-Inkubation.
9B zeigt die Durchlässigkeits-Spektren von P3-SWNT-Schichten vor und nach einer SOCl₂-Behandlung.
10A zeigt eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Einrichtung mit einer SWNT-Schicht/Lage.
10B zeigt ein Energieniveau-Diagramm der in 10A dargestellten Einrichtung.
10C zeigt eine fotografische Darstellung einer optoelektronischen Einrichtung mit einer SWNT-Dünnschicht.
11A zeigt das Fotolumineszenz-Spektrum von Alq₃.
11B zeigt die Strom-Spannung-Kurve einer OLED mit einer SWNT-Schicht/Lage.
11C zeigt die Helligkeit einer OLED mit einer SWNT-Schicht/Lage in Funktion der Vorspannung.
11D zeigt die Quantenausbeute einer OLED mit einer SWNT-Schicht/Lage als Funktion der Vorspannung.
12 zeigt optische Durchlässigkeitsspektren von transparenten SWNT- und ITO-Elektroden, auf Kunststoff hergestellt.
13 zeigt Strom-Spannung-Kurven für Einrichtungen mit CuPc/C₆₀/Bathocuproin (BCP; 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin)fotoaktiven Bereichen auf SWNT- und ITO-Elektroden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine exemplarische organische lichtemittierende Einrichtung 100. Die Figuren sind nicht notwendigerweise im Maßstab gezeigt. Die Einrichtung 100 kann ein Substrat 100, eine Anode 115, eine Loch-Injektionsschicht oder -lage 120, eine Loch-Transportschicht oder -lage 125, eine Elektronen-Sperrschicht oder -lage 130, eine emittierende Schicht oder Lage 135, eine Loch-Sperrschicht oder -lage 140, eine Elektronen-Transportschicht oder -lage 145, eine Elektronen-Injektionsschicht oder -lage 150, eine Schutzschicht oder -lage 155 und eine Kathode 160 umfassen. Die Kathode 160 kann eine Verbundkathode mit einer ersten leitenden Schicht oder Lage 162 und einer zweiten leitenden Schicht oder Lage 164 sein. Die Einrichtung 100 kann hergestellt werden, indem man die beschriebenen Schichten oder Lagen in Reihenfolge ablagert.
2 zeigt das Beispiel einer organischen lichtempfindlichen Einrichtung 200. Ein fotoaktiver Bereich 250 umfasst einen Donor-Akzeptor-Heteroübergang. Die Einrichtung 200 umfasst eine Anode 200, eine Anoden-Glättungsschicht 22, einen Donor 252, einen Akzeptor 254, eine Exzitonen-Sperrschicht („EBL”) 256 und eine Kathode 270 über einem Substrat 210. Die Einrichtungen, wie sie dargestellt sind, können mit einem Element 290 verbunden werden. Wenn es sich bei der Einrichtung um eine fotovoltaische Einrichtung handelt, ist das Element 290 eine Ohm'sche Last, die Energie verbraucht oder speichert. Wenn es sich bei der Einrichtung um einen Fotodetektor handelt, so ist das Element 290 eine Strom-ermittelnde Schaltung, die den Strom misst, der erzeugt wird, wenn der Fotodetektor Licht ausgesetzt ist, und die an die Einrichtung (wie beispielsweise in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2005-0110007 A1, veröffentlicht am 26. Mai 2005 von Forrest et al. beschrieben) eine Vorspannung anlegen kann. Soweit nicht anders angegeben, kann jede dieser Anordnungen und Modifikationen für die Einrichtungen in jeder der Zeichnungen und der darin offenbarten Ausführungsformen verwendet werden. Wenn ein fotoaktiver Bereich eine gemischte Schicht oder Lage oder eine Anzahl Schichten bzw. Lagen und eine oder beide der Donor- und Akzeptorschichten einschließt, kann angenommen werden, dass der fotoaktive Bereich einen „Hybrid”-Heteroübergang einschließt. Zwecks zusätzlicher Erläuterung von Hybrid-Heteroübergängen wird hiermit unter Bezugnahme darauf die veröffentlichte US-Patentanmeldung 2005/0224113 A1 unter der Bezeichnung „High efficiency organic photovoltaic cells employing hybridized mixed-planar heterojunctions” („Hoch-wirksame organische fotovoltaische Zellen unter Verwendung hybridisierter gemischt-ebener Heteroübergänge”) von Jiangeng Xue et al, veröffentlicht am 13. Oktober 2005, eingeschlossen.
Die Substrate 110, 210, auf denen optoelektronische Einrichtungen erzeugt werden, können jedes geeignete Substratmaterial umfassen, das für die gewünschten strukturellen Eigenschaften sorgt. Im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Substrate können flexibel oder starr und transparent, transluzent oder opak sein. Beispielhafte SubstratMaterialien umfassen Kunststoff, Glas, Metallfolien und Halbleitermaterialien. Beispielweise kann ein Substrat einen Silizium-Wafer umfassen, auf dem Schaltungen erzeugt werden, die in der Lage sind, Einrichtungen zu steuern, die nachfolgend auf dem Substrat abgelagert werden. Es können auch andere Substrate verwendet werden, Das Material und die Stärke des Substrats können so gewählt werden, dass man gewünschte strukturelle und optische Eigenschaften erhält.
Der Begriff „Elektrode” wird im vorliegenden Zusammenhang verwendet, um sich auf eine Schicht oder Lage zu beziehen, die für ein Medium zum Liefern eines Lichterzeugten Stroms an eine äußere Schaltung oder zum Bereitstellen eines Stroms oder einer Spannung für eine Einrichtung sorgt. Wie in 1 und 2 dargestellt, sind die Anoden 115, 220 und die Kathoden 160, 270 exemplarische Elektroden. Elektroden können aus Metallen oder „Metall-Substituten” zusammengesetzt sein. In diesem Zusammenhang wird der Begriff „Metall” so verwendet, dass er sowohl Materialien, die aus einem elementar reinen Metall aufgebaut sind, als auch Metalllegierungen umfasst, bei denen es sich um Materialien handelt, die aus zwei oder mehr elementar reinen Metallen zusammengesetzt sind. Der Begriff „Metall-Substitut” bezieht sich auf ein Material, bei dem es sich nicht um ein Metall innerhalb der normalen Definition handelt, sondern das Metall-ähnliche Eigenschaften wie Leitfähigkeit, beispielsweise dotierte Breitbandlücken-Halbleiter, degenerierte Halbleiter, leitende Oxide und leitfähige Polymere aufweist. Elektroden können eine einzelne Schicht/Lage oder mehrere Schichten/Lagen (eine „Verbund”-Elektrode) umfassen, können transparent, halbtransparent oder opak sein. Beispiel von Elektroden und Elektrodenmaterialien umfassen solche, wie sie in US-Patent Nr. 6,352,777 von Bulovic et al. und US-Patent NR. 6,420,031 von Parthasarathy et al. offenbart sind, von denen jedes im vorliegenden Zusammenhang unter Bezugnahme darauf hinsichtlich der Offenbarung dieser jeweiligen Eigenschaften einbezogen wird. Wie in diesem Zusammenhang verwendet, soll eine Elektrode oder eine andere Schicht „transparent” sein, wenn sie wenigstens 50% der umgebenden elektromagnetischen Strahlung mit einer relevanten Wellenlänge durchlässt.
Bei einigen Anordnungen können Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den Elektroden oder anderen in diesem Zusammenhang beschriebenen Lagen/Schichten eine oder mehrere herkömmliche Anoden umfassen. Anoden, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können jegliches geeignete Anodenmaterial umfassen, das zum Transportieren von Löchern hinreichend leitfähig ist. Beispiele von Anodenmaterialien umfassen leitfähige Metalloxide, wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) und Indium-Zink-Oxid (IZO), Aluminium-Zink-Oxid (AlZnO) und Metalle. Anoden können hinreichend transparent sein, um eine zum Boden emittierende (bottom-emitting) Einrichtung zu schaffen. Ein Beispiel einer Kombination von transparentem Substrat und Anode ist im Handel verfügbares ITO (Anode), abgelagert auf Glas oder Kunststoff (Substrat). Eine flexible und transparente Substrat-Anoden-Kombination ist in den US-Patenten Nr. 5,844,363 und 6,602,540 B2 offenbart, die im Ganzen durch Bezugnahme darauf vorliegend einbezogen werden. Die Anoden können opak und/oder reflektierfähig sein. Eine reflektierfähige Anode kann für einige nach oben emittierende (top-emitting) Einrichtungen bevorzugt sein, um die Menge des vom oberen Teil der Einrichtung emittierten Lichtes zu erhöhen. Material und Stärke einer Anode können so gewählt werden, dass man die gewünschten Leitfähigkeits- und optischen Eigenschaften erlangt. Für eine transparente Anode kann für ein bestimmtes Material ein Dickenbereich vorgesehen sein, der stark genug ist, um die gewünschte Leitfähigkeit bereitzustellen, aber trotzdem dünn genug, um für den gewünschten Grad an Transparenz zu sorgen. Auch können weitere Anodenmaterialien und -strukturen verwendet werden.
In einigen Anordnungen können Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den Elektroden und anderen im vorliegenden Zusammenhang beschriebenen Schichten eine oder mehrere herkömmliche Kathoden umfassen. Kathoden, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können jedes geeignete Material oder jede geeignete Materialkombination, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, umfassen, wobei es darauf ankommt, dass die Kathode in der Lage ist, Elektronen zu leiten. Kathoden können transparent oder opak sein, und sie können reflektierfähig sein. Metalle und Metalloxide sind Beispiele für geeignete Kathodenmaterialien. Die Kathoden können eine Einzelschicht sein oder eine Verbundstruktur aufweisen. Beispielsweise zeigt 1 eine Verbund-Kathode 160, die eine Metall-Dünnschicht 162 und eine stärkere Schicht 164 aus leitfähigem Metalloxid aufweist. Bei einer Verbund-Kathode schließen bevorzugte Materialien für die dickere Schicht 164 ITO, IZO und weitere Materialien, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, ein. Die US-Patente Nr. 5,703,436 , 5,707,745 , 6,548,956 B2 und 6,576,134 B2 , die vorliegend durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit eingeschlossen werden, offenbaren weitere beispielhafte Kathoden. Es können auch weitere Kathodenmaterialien und -strukturen verwendet werden.
Bei optoelektronischen Einrichtungen gemäß der Erfindung können verschiedene andere Schichten/Lagen vorhanden sein. So können Transportschichten verwendet werden, um Ladungsträger von einer Schicht zu einer anderen zu transportieren, beispielsweise von einer Elektrode oder einer Injektionsschicht zu der emittierenden Schicht. Beispiele für Loch- und Elektronen-Transportschichten sind in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-0230980 von Forrest et al. offenbart, die im vorliegenden Zusammenhang unter Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit einbezogen wird. Weitere Loch- und/oder Elektronen-Transportschichten können ebenfalls verwendet werden. Injektionsschicht-Materialien können sich von herkömmlichen Transportmaterialien dadurch unterscheiden, dass solche Materialien eine Ladungsträger-Leitfähigkeit aufweisen, die wesentlich geringer als die Leitfähigkeit herkömmlicher Transportmaterialien ist. Injektionsschichten können ebenfalls eine Ladungstransport-Funktion ausüben. Detaillierte Beschreibungen und Beispiele von Injektionsschichten und Transportschichten sind im US-Patent Nr. 7,053,547 von Lu et al. wiedergegeben, die im vorliegenden Zusammenhang in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf einbezogen wird. Noch mehr Beispiele von Injektionsschichten sind in der US-Patentanmeldung Serial No. 09/931,948 von Lu et al. vorgesehen, die im vorliegenden Zusammenhang in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf einbezogen wird. Sperrschichten können eine Barriere schaffen, die maßgeblich den Transport von Ladungsträgern und/oder Exzitonen durch die Einrichtung verhindert, ohne dass die Ladungsträger und/oder Exzitonen notwendigerweise vollständig gesperrt werden. Die Theorie und die Verwendung von Sperrschichten und weitere Beispiele spezifischer Sperrschichten sind in größerem Detail in US-Patent Nr. 6,097,147 , der US-Patentanmeldung Veröffentlichung-Nr. 2003-0230980 von Forrest et al. und in US-Patent Nr. 6,451,415 von Forrest et al., die im vorliegenden Zusammenhang in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf einbezogen werden. Zusätzliche Hintergrunderläuterung von EBLs ist außerdem in Peumans et al, „Efficient photon harvesting at high optical intensities in ultrathin organic double-hetereostructure photovoltaic diodes" („Wirkungsvolle Photonen-Gewinnung bei hohen optischen Intensitäten in ultradünnen organischen Doppel-Heterostruktur-Fotovoltaik-Dioden"), Applied Physics Letters 76, 2650–52 (2000) zu finden.
Bei emittierenden Einrichtungen wie z. B. OLEDs kann eine emittierende Schicht ein organisches Material einschließen, das in der Lage ist, Licht zu emittieren, wenn ein Strom durch die Schicht hindurch tritt. Vorzugsweise enthält eine emittierende Schicht ein phosphoreszierendes emittierendes Material, obwohl auch fluoreszente emittierende Materialien verwendet werden können. Eine emittierende Schicht kann eine Mehrzahl emittierender Materialien umfassen, die kombiniert in der Lage sind, ein gewünschtes Lichtspektrum zu emittieren. Beispiele phosphoreszierender emittierender Materialien umfassen Ir(ppy)₃. Beispiele fluoreszenter emittierender Materialien umfassen DCM und DMQA. Beispiele von Wirtsmaterialien umfassen Alq₃, CBP und mCP. Weitere Beispiele von emittierenden und Wirtsmaterialien sind in dem US-Patent Nr. 6,303,238 von Thompson et al. offenbart, das unter Bezugnahme darauf vorliegend in seiner Gesamtheit einbezogen wird. Weitere emittierende Schichtmaterialien und -strukturen können ebenfalls verwendet werden.
Eine organische lichtempfindliche optoelektronische Einrichtung kann Ladungsübertragungsschichten, Elektroden und/oder Ladungsrekombinationszonen umfassen. Eine Ladungsübertragungsschicht kann organischer oder anorganischer Natur sein und kann fotoleitend aktiv sein oder nicht. Eine Ladungsübertragungsschicht ist ähnlich einer Elektrode, hat aber keine in Bezug auf die Einrichtung extern vorgesehene elektrische Verbindung und liefert nur Ladungsträger aus einem Unterabschnitt einer optoelektronischen Einrichtung an den benachbarten Unterabschnitt. Eine Ladungsrekombinationszone ist ähnlich einer Ladungsübertragungsschicht, ermöglicht aber die Rekombination von Elektronen und Löchern zwischen benachbarten Unterabschnitten einer optoelektronischen Einrichtung. Eine Ladungsrekombinationszone kann halb-transparentes Metall oder Metall-Ersatz-Rekombinationszentren umfassend Nanocluster, Nanopartikel und/oder Nanostangen einschließen, wie dies beispielsweise in dem US-Patent Nr. 6,657,378 von Forrest et al., der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2006-0032529 A1 mit der Bezeichnung ”Organic Photosensitive Devices” („Organische lichtempfindliche Einrichtungen”) von Rand et al., veröffentlicht am 16. Februar 2006, und der veröffentlichten US- Patentanmeldung 2006-0027802 A1 mit der Bezeichnung „Stacked Organic Photosenstivie Devices” („Gestapelte organische lichtempfindliche Einrichtungen”) von Forrest et al, veröffentlicht am 9. Februar 2006, beschrieben ist, wobei jede Druckschrift durch Bezugnahme darauf wegen ihrer Offenbarung von Materialien und Strukturen für Rekombinationszonen einbezogen wird. Eine Elektrode oder eine Ladungsübertragungsschicht können als Schottky-Kontakt dienen.
Bei organischen optoelektronischen Einrichtungen können Schutz- und/oder Glättungsschichten verwendet werden. Eine noch detailliertere Beschreibung von Schutzschichten kann man der US-Patentanmeldung Serial No. 09/931,948 von Lu et al. entnehmen, die im vorliegenden Zusammenhang durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit einbezogen wird. Glättungsschichten werden im US-Patent 6,657,378 von Forrest et al. beschrieben, das vorliegend unter Bezugnahme darauf in seiner Gesamtheit einbezogen wird.
Die Leistungsfähigkeit opotoelektronsicher Einrichtungen kann verbessert werden, indem man Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) in polymere Matrizen als Dotierungsmaterial einbezieht. Im Allgemeinen sind CNTs naht- oder übergangslose zylindrische Anordnungen von Kohlenstoffatomen. Ein einwandiges Kohlenstoff-Nanoröhrchen (SWNT) ist ein Ein-Atom-starkes Blättchen Graphit (Graphen) von zylindrischer Gestalt. Ein SWNT hat üblicherweise einen Durchmesser in der Größenordnung eines Nanometers und kann ein Verhältnis Länge zu Durchmesser von über 10.000 aufweisen. Mehrwandige Nanoröhrchen bestehen üblicherweise aus zwei Arten. Bei der ersten Art ist ein Graphen-Blättchen in einer gerollten zylindrischen Gestalt angeordnet, wobei die Länge des Blättchens länger als der Umfang des sich ergebenden Nanoröhrchens ist. Das heißt mit anderen Worten, dass sich das Blättchen selbst überlappt und mehrfache Schichten auf oder innerhalb des Nanoröhrchens bilden kann. Bei der zweiten Art sind mehrfache SWNT-Strukturen verschiedener Radien konzentrisch um eine gemeinsame Längsachse angeordnet.
Man hat herausgefunden, dass die Kombination von CNTs mit Polymeren in der Lage ist, polymere Schichten zu verstärken und/oder ebenfalls neue elektronische Eigenschaften einzuführen, die auf morphologischer Modifizierung oder elektronischer Interaktion zwischen den zwei Komponenten beruhen. Der Effekt eines CNT-Dotierens wurde untersucht, indem man CNT-Pulver in den Emissions-, Elektronentransport- und Lochtransportschichten von OLEDs einbettete. Durch Einführen zusätzlicher Energieniveaus oder durch Bilden von Trägerfallen in den Wirtspolymeren kann das CNT-Dotierungsmittel selektiv den Transport von Ladungsträgern erleichtern oder sperren und die OLED-Leistungsfähigkeit bei optimierten Dotierungskonzentrationen verbessern.
Fortlaufende CNT-Schichten können Indium-Zinn-Oxid (ITO) für bestimmte Anwendungen einschließlich organischer licht-emittierender Dioden und organischer fotovoltaischer (OPV-)Einrichtungen komplementieren. Beispielswiese können CNT-Schichten ohne Bruchbildung zu spitzen Winkeln gebogen werden; im Gegensatz dazu sind ITO-Schichten typischerweise nicht so flexibel. Zusätzlich ist, während Kohlenstoff in der Natur das am meisten im Überfluss vorhandene Element ist, die weltweite Erzeugung von Indium begrenzt, was bald Schwierigkeiten darin bereiten kann, einer stetig wachsenden Anforderung nach großflächigen transparenten leitfähigen Elektroden zu begegnen. CNT-Schichten können gleichfalls zusätzliche Vorteile wie einstellbare elektronische Eigenschaften durch chemische Behandlung und verbesserte Trägerinjektion aufgrund des großen Oberflächenbereichs und einen feldverstärkten Effekt bei den Nanoröhrchen-Spitzen und -Oberflächen bieten.
Kohlenstoff-Nanoröhrchen können einwandig oder mehrwandig sein. Mehrwandige Nanoröhrchen enthalten mehrfache Graphit-Schichten, die in einem Röhrchen konzentrisch angeordnet sind. Im Allgemeinen bieten einwandige Nanoröhrchen (SWNTs) bessere elektrische Eigenschaften als mehrwandige Nanoröhrchen. Kommerziell in größten Mengen verfügbare SWNTs werden im Allgemeinen dadurch hergestellt, dass man entweder einen Hochdruck-Kohlenstoffmonoxid(HiPCO)-Prozess (beispielsweise sind HiPCO-Nanoröhrchen über die Carbon Nanotechnology Inc. verfügbar) oder ein Bogen-Entladungs-Verfahren (beispielsweise sind P3-Nanoröhrchen über die Carbon Solutions Inc. verfügbar, bei denen es sich um aufbereitete Bogen-Entladungs-Nanoröhrchen mit zwei offenen Enden, die mit hydrophilen Carboxylgruppen verbunden sind, handelt) anwendet. Um HiPCO-SWNTs zu bilden, wird ein Strom Kohlenstoffmonoxid-Gas durch eine Kammer gepumpt, die Cluster eines Katalysators wie Eisen enthält. Der Katalysator spaltet das Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoff und Sauerstoff auf. Ein Teil des Kohlenstoffs rekombiniert mit dem Sauerstoff und bildet Kohlenstoffdioxid; der verbleibende Kohlenstoff bindet zu einer Nanoröhrchen-Struktur. In einem Bogen-Entladungs-Verfahren werden Kohlenstoffstäbchen um ungefähr 1 mm voneinander getrennt in einer inertes Gas enthaltenden Kammer mit ihren Enden gegeneinander platziert. Es wird ein Gleichstrom angelegt, um eine Hochtemperatur-Entladung (Bogen) zwischen den zwei Elektroden zu erzeugen. Die Kohlenstoffoberfläche einer Elektrode wird verdampft und bildet kleine stäbchenförmige Ablagerungen auf der anderen Elektrode. Üblicherweise bildet das Bogen-Entladungs-Verfahren weitere Komponenten und erfordert daher im Allgemeinen eine zusätzliche Reinigung, um reine SWNTs zu erzeugen. Es können auch SWNT-Schichten hoher Qualität erzeugt werden, indem man Nanoröhrchen verwendet, die durch Laserablation synthetisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens eine Elektrode oder weitere Schicht einer optoelektronischen Einrichtung eine Dünnschicht aus SWNTs einschließen. Die Schicht kann auf einem Substrat der Einrichtung abgelagert werden, indem man eine Elastomer-Prägeeinrichtung verwendet. Die Schicht kann durch Spin-Coating (Rotationsbeschichtung) einer glättenden Lage auf der Schicht und/oder durch Dotieren der Schicht verbessert werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Elektroden gemäß der vorliegenden Erfindung können Leitfähigkeiten, Transparenzen und weitere Merkmale aufweisen, die anderen, üblicherweise als Elektroden bei optoelektronischen Einrichtungen verwendeten Materialien vergleichbar sind. Die Elektroden können einen Schicht- oder Blattwiderstand von nicht mehr als 500 Ω/☐, 200 Ω/☐, nicht mehr als 180 Ω/☐ und nicht mehr als 160 Ω/☐ bei Transparenzen von wenigstens 75%, wenigstens 80%, wenigstens 87% bzw. 90% aufweisen.
Es wurde ein Vakuum-Filtrationsverfahren verwendet, um SWNT-Schichten aus handelsüblich verfügbaren SWNTs zu bereiten. HiPCO und P3-SWNTs wurden mit 1 Gew.-% wässrigem Natriumdodecylsulfat (SDS) gemischt, um eine hoch-dichte SWNT-Suspension mit einer typischen Konzentration von 1 mg/mL zu erzeugen. Entsprechend der Verwendung in vorliegendem Zusammenhang schließt eine SWNT-„Suspension” eine Suspension, Dispersion, kolloidale Dispersion oder eine andere Mischung ein, wobei Nanoröhrchen allgemein gleichmäßig oder grob gesehen gleichmäßig innerhalb einer Flüssigkeit verteilt sind. Üblicherweise sind die Nanoröhrchen nicht gelöst, obwohl einer SWNT-Suspension ein SDS-Tensid hinzugefügt werden kann, um die Lösungsfähigkeit von SWNTs durch eine Seitenwand-Funktionalisierung zu verbessern.
Nach Bereitung der Suspension wurde sodann die konzentrierte SWNT-Suspension unter Verwendung eines Sondensonicators ungefähr 10 Minuten lang mittels Ultraschall bewegt, woraufhin ein Zentrifugieren erfolgte, um ungelöste SWNT-Bündel und Verunreinigungen herauszutrennen. Um eine einheitliche SWNT-Schicht herzustellen, wurde die so erzeugte Suspension weiter um einen Faktor 30 mit entionisiertem Wasser verdünnt und durch eine poröse Aluminium-Filtrationsmembran (Whatman, 200 nm Porengröße), wie in 3A gezeigt, gefiltert. Beim Durchgang des Lösemittels durch die Poren wurden die SWNTs an der Membranoberfläche eingefangen, wobei sie, wie in 3B gezeigt, eine homogene graue Schicht bildeten. Dieser Lösungsweg einer Schichtbildung führt zu einer größeren Leistungsfähigkeit bei der Herstellung, verglichen mit früheren Verfahren, da man eine große Menge der hochkonzentriereten SWNT-Suspension erzeugen kann. Diese Vereinfachung kann wenigstens teilweise der Verwendung eines Sondensonicators zugeschrieben werden, was die Dispersion von SWNTs in dem wässrigen SDS-Lösemittel merklich erleichterte.
Frühere Lösungen, wie sie z. B. bei Z. Wu et al. in „Transparent, Conductive Carbon Nanotube Films" („Transparente, leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Schichten"), Science, 2004, Bd. 305, S. 1273 beschrieben sind, wobei die entsprechende Offenbarung unter Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit vorliegend einbezogen wird, erfordern das Auflösen der Filtrationsmembran in nassen Chemikalien, um die SWNT-Schicht freizusetzen. Mit der vorliegenden Erfindung kann man ein trockenes Verfahren verwenden, um die SWNTs von der Filtrationsmembran auf Zielsubstrate zu übertragen. Die Trocken-Übertragungs-Lösung verwendet einen haftenden, weichen und ebenen elastomeren Stempel aus Poly(dimethylsiloxan) (PDMS), um die SWNT-Schicht von der Filtrationsmembran abzulösen und sie dann auf ein gewünschtes Substrat freizusetzen, wie dies in 4A–4B dargestellt ist. Eine SWNT-Schicht 430 kann von einer Filtrationsmembran 410 unter Verwendung eines elastomeren Stempels 420 abgezogen werden. Die Schicht 430 kann auf ein weiteres Substrat 440 unter Anwendung des elastomeren Stempels 420 auf das Substrat 440 übertragen werden. Ein ähnliches Verfahren ist in weiterem Detail von Y. Zhou et al. in „A Method of Printing Carbon Nanotube Thin Films" („Ein Verfahren zum Drucken von Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Dünnschichten"), Applied Physics Letters, Bd. 88, S. 123109 (2006) beschrieben, wobei die Offenbarung davon unter Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit vorliegend einbezogen wird. Das Press-Drucken kann unter Verwendung einer leichten Erwärmung während des Kontakts (100°C über 1 min hinweg) erfolgen, um das Haften der Zielsubstrate zu verbessern. Bei Anwendung dieser Technik wurde die vollständige SWNT-Schicht-Übertragung auf Glas (4C) und flexible Polyester-(PE-)Substrate (4D) nachgewiesen, was die Verwendung als transparente leitfähige Elektroden für OLEDs, organische fotovoltaische Einrichtungen oder andere optoelektronische Einrichtungen erlaubt. 4C zeigt eine transparente 40 nm starke SWNT-Schicht auf einem Glassubstrat von 2'' Durchmesser. 4D zeigt eine gebogene SWNT-Schicht auf einem/r PE-Blatt/Schicht. In 4C und 4D ist ein/e Papierblatt/-schicht, bei dem/r „USC” auf die Oberfläche gedruckt ist, unter den Nanoröhrchen-Schichten angeordnet, um die Transparenz der Schicht zu zeigen.
5A–5G vergleichen die Oberflächenmorphologie und den elektrischen Leitwert der so bereiteten HiPCO- und P3-SWNT-Schichten. 5A und 5B stellen in perspektivischer Ansicht (60° zur Normalrichtung) SEM-Bilder von SWNT-Schichten dar, hergestellt aus HiPCO bzw. P3-Nanoröhrchen. Während die P3-SWNTs ein ziemlich dichtes und homogenes Netzwerk bilden, zeigen die HiPCO-Nanoröhrchen-Schichten eine Anzahl auf der Schichtoberfläche verteilter „Buckel”, die wahrscheinlich aus Verunreinigungen oder gebündelten Nanoröhrchen in dem HiPCO-Produkt resultieren. Der Unterschied in der Oberflächenqualität wird ebenfalls durch 5C und 5D deutlich gemacht, die in Draufsicht SEM-Bilder der HiPCO- bzw. P3-Nanoröhrchen zeigen. 5E und 5F offenbaren vergrößerte Ansichten der in 5C bzw. 5D gezeigten Bilder. Die HiPCO-SWNT-Schicht zeigt aufgrund der aus der Oberfläche hervorragenden Nanoröhrchen und Verunreinigungen ein höheres Rauigkeitsniveau, wohingegen P3-Nanoröhrchen dazu neigen, sich konform an das tragende Substrat zu binden, und ein glattes Netzwerk bilden. Weiterhin haben wir beobachtet, dass P3-SWNT-Schichten bei ähnlicher optischer Transparenz durchweg eine viel, nämlich um mehr als eine Größenordnung höhere Schichtleitfähigkeit als HiPCO-Nanoröhrchen hervorbringen. Dies ist durch die in 5G gezeigten Daten dargestellt, wobei diese Figur den Widerstand bei verschiedenen Transparenzen für die HiPCO-(Quadrate) und P3-(Dreiecke)Nanoröhrchen-Schichten zeigt. Der Ursprung dieses Unterschieds kann auf verschiedenen Faktoren beruhen, die den Unterschied in Nanoröhrchen-Abmessungen, die Fehl- oder Störstellendichte, das Vorhandensein widerstandsfähiger Verunreinigungen, die Leichtigkeit des Trennens gebündelter Nanoröhrchen und ebenfalls den relativen Überfluss zwischen metallischen und halbleitenden Nanoröhrchen einschließen. Ein umfassender Vergleich zwischen den beiden Arten handelsüblicher SWNTs ist in Tabelle 1 gezeigt. Es wurde herausgefunden, dass im Allgemeinen P3-SWNT-Schichten HiPCO-Nanoröhrchen unter allen kritischen Gesichtspunkten einschließlich der Oberflächenglätte, der Schicht-Leitfähigkeit und der Stabilität optoelektronischer Einrichtungen übertreffen, wie dies nachfolgend erörtert wird. Die Lebensdauer von OLEDs, die P3-Schichten umfassen, bildet, bestimmt durch die Messzeit, eine niedrigere Beschränkungsbasis. TABELLE 1:

Rauigkeit (nm) R_s bei 87% Transparenz (Ω) Lebensdauer der OLED

HiPCO 11 7200 < 30 s

P3 7 380 > 4–5 h
Eine weitere Prüfung der Oberflächenrauigkeit der SWNT-Schichten wurde dadurch ausgeführt, dass man Atomkraft-Mikroskopie (AFM) einsetzte. 6A zeigt ein AFM-Bild einer P3-SWNT-Schicht auf Glas und bestätigt die Bildung eines dichten und homogenen Netzwerkes der miteinander verbundenen SWNTs. Die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit typischer ursprünglicher P3-SWNT-Schichten beläuft sich auf ungefähr 7 nm, wie dies für fünf verschiedene Muster mit ähnlicher Stärke (~40 nm, bestimmt durch AFM an Stufenrändern) gemessen wurde. Dieser Rauigkeitsgrad zeigt sich im Vergleich vorteilhaft gegenüber dem von Nanoröhrchen-Schichten basierend auf HiPCO-Nanoröhrchen, die eine typische Rauigkeit von 11 nm aufweisen, wie dies in Tabelle 1 aufgeführt ist.
Um die Rauigkeit der P3-SWNT-Schicht noch weiter zu verringern und eine einheitliche Lichtemission über die OLED-Oberfläche sicherzustellen, wurde Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) im Spin-Coating aufgebracht, um die Musteroberfläche zu glätten. Wie man in dem AFM-Bild in 6B erkennt, zeigt die SWNT-Schicht eine hervorzuhebende Verbesserung in der Oberflächenebenheit, mit einer im Wesentlichen verringerten (RMS) Rauigkeit von 3,1 nm nach dem PEDOT-Spin-Coating (100 Ǻ). Dieser Grad an Oberflächenrauigkeit lässt sich mit dem von Standard-ITO-Schichten vergleichen, der 2,4 nm beträgt, wie dies aus dem AFM-Bild in 6C ableitbar ist.
Es wurden Vier-Sonden-Gleichstrommessungen an vier verschiedenen P3-SWNT-Schichten durchgeführt. 7A zeigt den Schicht- oder Blattwiderstand (R_s) der Schichten als Funktion der Schichtstärke (t). Der Blattwiderstand wurde weiterhin in elektrische Leitfähigkeit gewandelt, definiert als σ = 1/R_st. Die Kurve σ über t, wie sie in 7B gezeigt ist, zeigt monotone Steigung mit einer Neigung zur Sättigung bei größeren Stärken. Die höchste Leitfähigkeit beträgt 733 S/cm für die 120 nm-Schicht, ist also ungefähr zweimal höher als die Sättigungsleitfähigkeit (400 S/cm) konventioneller P3-SWNT-Schichten, die durch Sprühen erzeugt wurden. Beide Werte liegen weit unter der axialen Leitfähigkeit von 10000–30000 S/cm, die typischerweise für SWNT-Seile wegen des Mangels an Ausrichtung und der Gegenwart hoch-resistiver Zwischen-Röhrchen-Bindungen in den beliebigen SWNT-Netzwerken beobachtet werden. Es wird angenommen, dass die Leitfähigkeit der SWNT-Schicht durch die Dichte der leitenden Kanäle in dem beliebigen Netzwerk bestimmt sein kann, die maßstabsgetreu als Konzentration von Niedrig-Widerstand-Zwischen-Röhrchen-Bindungen, gebildet durch metallische SWNTs, erwartet wird. Die halbleitend-halbleitenden und die metallisch-halbleitenden Zwischen-Röhrchen-Übergänge tragen im Vergleich weniger zur Gesamtleitfähigkeit bei, und zwar wegen der hohen Schottky-Sperren, die an den Grenzflächen gebildet sind. Wenn man SWNTs einem anfänglich spärlichen Netzwerk hinzufügt, kann dies einen bemerkenswerten Anstieg in der Konzentration der metallisch-metallischen Übergänge hervorrufen, was zu einem Anstieg in der Leitfähigkeit bei geringen Stärken führt. Wenn das SWNT-Netzwerk zunehmend kompakter wird, neigt die Konzentration solcher leitenden Übergänge in starken Schichten zur Sättigung, was schließlich zur Sättigung in der elektrischen Leitfähigkeit führt.
Im Vergleich mit der Sättigungsleitfähigkeit herkömmlicher gesprühter P3-SWNT-Schichten (400 S/cm) ist die höhere Leitfähigkeit (733 S/cm), die bei Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet wird, das Resultat des Press- oder Stempel-Druckverfahrens, das kompaketere SWNT-Netzwerke, verglichen mit dem Lösungsansatz des Sprühens, hervorbringen kann. 8 zeigt die Durchlässigkeitsspektren der vier SWNT-Schichten. Innerhalb des Spektrumsbereichs von 300 bis 1100 nm zeigt die Übertragung einen monotonen Anstieg im sichtbaren Bereich und wird im Nah-Infrarotbereich relativ eben. Die 20 und 40 nm-Schichten ergeben eine hinreichend hohe Durchlässigkeit gegenüber sichtbarem Licht (93% und 87% bei 520 nm), was der von tpyischen ITO-Schichten (~90%) vergleichbar ist. Die mikroskopische Ansicht der SWNT-Schicht-Leitfähigkeit wird ebenfalls von der Temperaturabhängigkeit, wie sie in 8B gezeigt ist, unterstützt, wobei in dieser Darstellung der Blattwiderstand der 40 nm-Schicht eine sehr geringfügige Steigerung (10%) zeigt, während die Temperatur von 290 auf 77 K abnimmt. Es wird angenommen, dass das nichtmetallische Verhalten und die schwache Temperaturabhängigkeit auf der seriellen Leitung durch die metallischen SWNTs beruhen, die von kleinen Tunnelsperren an den Übergängen unterbrochen werden.
Oftmals ist es bei Elektroden in optoelektronischen Einrichtungen wünschenswert, eine hohe Leitfähigkeit zu erhalten, um ein einheitliches elektrisches Potenzial über die Polymeroberfläche zu verteilen. Um die Leitfähigkeit der SWNT-Schichten zu verbessern, während man ihre hohe Transparenz beibehält, wurden die Schichten chemisch unter Verwendung von Thionylchlorid (SOCl₂) dotiert, einem flüssigen organischen Lösemittel mit bemerkenswerter Reaktivität gegenüber den Graphitflächen und SWNTs. Die SOCl₂-Behandlung wurde durch Eintauchen der P3-SWNT-Schichten in SOCl₂ (Aldrich) über 12 Stunden hinweg, gefolgt von Trocknen in einem N₂-Strom, durchgeführt. 9A zeigt die Vier-Sonden I–V Kurven, aufgenommen vor und nach der SOCl₂-Inkubation, worin die behandelte Schicht eine markante Erhöhung in der Konduktanz um einen Faktor von 2,4 zeigt. Es wird angenommen, dass diese Wirkung auf der stark oxidierenden Eigenschaft von SOCl₂ beruht, das eine bemerkenswerte Elektronen-ziehende Fähigkeit ergibt, wenn es an der Oberfläche der SWNTs adsorbiert wird. Dieser Verbesserungseffekt in der Leitfähigkeit ist nicht auf halbleitende SWNTs vom p-Typ beschränkt. Es wird angenommen, dass der signifikante Ladungsübergang, induziert durch SOCl₂ (~0,1 Elektronen pro Adsorbat) ebenfalls eine Fermi-Niveau-Verschiebung in den van-Hove-Singularitätsbereich metallischer SWNTs ermöglichen könnte, was zu einer substanziellen Steigerung in der Dichte von Zuständen auf dem Fermi-Niveau führen würde. Darüber hinaus deuten die vorliegend beschriebenen Ergebnisse darauf hin, dass trotz der maßgeblichen Änderung ihrer elektrischen Eigenschaften die Behandlung mit SOCl₂ nur einen vernachlässigbaren Effekt auf die optische Adsorption von SWNTs im sichtbaren Spektrum hervorbringt. Dies wird durch die Daten dargestellt, die in 9B gezeigt sind, die das Durchlässigkeitsspektrum des SOCl₂-behandelten Musters und einer ursprünglichen P3-SWNT-Schicht zeigt. Mit dieser Dotierungstechnik zeigen die optimierten Schichten einen typischen Schicht- bzw. Blattwiderstand von ungefähr 160 Ω/☐ bei 87% Transparenz. Es wird angenommen, dass Widerstände von ungefähr 200 Ω/☐, 180 Ω/☐, 160 Ω/☐, 100 Ω/☐ und 20 Ω/☐ bei Transparenzen von 75%, 80%, 87% und 90% erreichbar sind, wenn man die vorliegend beschriebenen Verfahren und Systeme anwendet. Ganz spezifisch wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung für Schichtwiderstände von weniger als 160 Ω/☐ bei 80% Transparenz, von weniger als 100 Ω/☐ bei 80% Transparenz, von weniger als 200 Ω/☐ bei 90% Transparenz, von weniger als 160 Ω/☐ bei 80% Transparenz und von weniger als 160 Ω/☐ bei 90% Transparenz sorgen kann. Weitere Werte können bei Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die optimierten SWNT-Schichten in Lochinjektion-Elektroden in optoelektronischen Einrichtungen sowohl auf starren Glas- als auch auf flexiblen Kunststoffsubstraten verwendet werden. Eine beispielhafte OLED ist in 10A dargestellt. Um Mehrfachpixel auf einer einzelnen Einrichtung zu erzeugen, wurde die kontinuierliche SWNT-Schicht zunächst durch selektives O₂-Plasma-Ätzen in 1,5 mm breite Streifen gestaltet. Als optionaler Schritt wurde eine Ti/Au-Elektrode am Ende jedes SWNT-Streifens abgelagert, um äußere Verbindungen zu erleichtern. Auf die SWNT-Schicht wurde sodann im Spin-Coating-Verfahren PEDOT aufgebracht, um eine 200 Ǻ starke Lochinjektion-Pufferschicht zu bilden. Nach Glühen im Vakuum über 20 Minuten wurden 500 Ǻ N,N'-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl)4,4'-diamin (NPD) und 500 Ǻ Tris-(8-hydroxychinolinato)aluminium (Alq₃) nacheinander durch thermisches Verdampfen abgelagert, wodurch die Loch-Transport- und Emissions-Schichten der OLED gebildet wurden. Im abschließenden Schritt wurden obere Kathoden durch aufeinander folgende Ablagerung von 10 Ǻ LiF und 1200 Ǻ Al durch eine Lochmaske hinzugefügt. In 10B ist ein Energieniveau-Diagramm für die Einrichtung des Beispiels gezeigt. In 10C ist eine Fotografie der vervollständigten Einrichtung (aus Glassubstrat) gezeigt.
11A zeigt das Fotolumineszenz-Spektrum von Alq₃ mit einer einzelnen Spitze, die mit ihrer Mitte bei 520 nm liegt. Wie zuvor beschrieben, liegt die Transparenz der SWNT-Elektrode (40 nm stark) bei dieser Wellenlänge bei etwa 87%. Die Strom-Spannung-Kurve der OLED wurde mit einem Keithley 2400 Sourcemeter aufgezeichnet und ist in 11B gezeigt. Die Stromdichte, abgeleitet unter Verwendung eines Bereichs der Einrichtung von 2 mm², zeigte eine monotone aber nicht-lineare Steigerung mit der Vorspannung und erreicht 0,7 mA/cm² bei 20 V. Ein Anstieg der Helligkeit wurde mit steigender Stromdichte begleitet, und zwar wurde dies mit einem optischen Newport-Meßgerät (Modell 1835C) gemessen. 11C zeigt die Helligkeit als Funktion der Vorspannung; eine detaillierte Luminanz-Charakterisierung zeigte eine Schwellenspannung von 5 V und eine Helligkeit von 17 cd/m² bei 20 V. 11D zeigt die Quanten- oder Lumineszenzausbeute als Funktion der Vorspannung, wobei sie zwischen 0,21% und 0,34% innerhalb eines breiten Vorspannungsbereiches von 0,6 bis 20 V variierte.
Die auf P3-Nanoröhrchen-Schichten basierenden Beispiele von OLED-Einrichtungen zeigten hohe Stabilität und hohe Lebensdauer, denn es wurde innerhalb von vier bis fünf Stunden keine Verschlechterung hinsichtlich der Lichtemission beobachtet. Dieses bildet einen unteren Grenzwert, der auf der während der Experimente verwendeten Messzeit beruht; in der Praxis kann die Lebensdauer der Einrichtung viel länger als 4–5 Stunden betragen. Ganz im Gegenteil: Ähnliche Einrichtungen, die mit HiPCO-Nanoröhrchen-Schichten hergestellt sind, weisen eine Lebensdauer auf, die kürzer als 30 Sekunden ist, bevor es entweder zu Leerlauf oder Kurzschluss kommt. Dieser bemerkenswerte Unterschied ist eine. kombinierte Wirkung des Unterschiedes in der Oberflächenrauigkeit und der Blatt-(Schicht-)Konduktanz. Wie zuvor schon beschrieben und dargelegt, sind HiPCO-Schichten üblicherweise viel rauer als P3-Schichten, und die „Buckel” bei den HiPCO-Schichten können zu lokaler Erwärmung und zur Faserbildung führen, und sie ergeben schließlich Wärmeschäden und Leerlauf/Kurzschluss. Der relativ hohe Schichtwiderstand der HiPCO-Schichten kann weiterhin die Zuverlässigkeit der OLED-Einrichtungen behindern, denn es wird eine höhere Spannung benötigt, um OLED-Einrichtungen auf HiPCO-Basis zu betreiben, als dies für Gegenstücke auf P3-Basis der Fall ist.
Man hat ebenfalls herausgefunden, dass selbst für auf P3-Nanoröhrchen-Schichten beruhende Einrichtungen beobachtete Stromdichte und Helligkeit niedriger sind als jene von auf ITO basierenden OLEDs der gleichen Struktur (ITO/500 Ǻ NPD/500 Ǻ Alq₃/LiF/Al), und zwar um ein bis zwei Größenordnungen. Dieses kann sowohl auf den höheren Schichtwiderstand der Nanoröhrchen-Schichten als auch auf die niedrigere Arbeitsfunktion von Nanoröhrchen (ungefähr 4,5 eV für Nanoröhrchen, verglichen mit ungefähr 4,8 eV für ITO) zurückgeführt werden, was zu einer höheren Lochinjektion-Sperre führt und außerdem ausschlaggebend für die verminderte Stromdichte und Helligkeit ist, die man während der Versuche beobachtete.
Die im vorliegenden Zusammenhang beschriebenen Versuche zeigen, dass Bogenentladungs-Nanoröhrchen weitaus bessere Netzwerke hinsichtlich Homogenität und Leitfähigkeit bilden als HiPCO-Nanoröhrchen und zu optoelektronischen Einrichtungen mit höherer Lebensdauer führen können. Man hat herausgefunden, dass eine Polymer-Passivierung und ein SOCl₂-Dotieren zum weiteren Reduzieren der Oberflächenrauigkeit und der Blatt- bzw. Schichtkonduktanz der SWNT-Schichten die Schichten weiter optimieren kann, indem für eine typische Schicht-Widerstandsfähigkeit von ungefähr 160 Ω/☐, 87% Transparenz und eine Oberflächenrauigkeit, die jener von ITO-Substraten vergleichbar ist, gesorgt wird. Man hat erkannt, dass die Wahl des Materials und die Oberflächenrauigkeit der resultierenden Schicht eine deutliche Wirkung auf den Erfolg der An- bzw. Verwendung haben, weil auf Bogenentladungs-Nanoröhrchen beruhende Schichten in einer ganzen Anzahl von Gesichtspunkten einschließlich der Oberflächenrauigkeit, des Blatt- bzw. Schichtwiderstandes und der Transparenz besser als auf HiPCO-Nanoröhrchen basierende Schichten sind.
Die Wirksamkeit von SWNT-Schichten als Elektroden bei organischen fotovoltaischen Einrichtungen wurde ebenfalls geprüft. Es wurden Dampf-abgelagerte organische fotovoltaische Einrichtungen mit Doppel-Heteroübergang unter Verwendung von fotoaktiven CuPc/C₆₀/Bathocuproin-Bereichen hergestellt. Einrichtungen, die auf 63% (550 nm) optisch durchlässigen Matten hergestellt waren, ergaben eine Kurzschluss-Stromdichte (J_sc) von 2,2 mA/cm² und 0,32% Energieumwandlung-Wirkungsgrad bei 100 mW/cm² AM 1,5 G Beleuchtung. Dies ist vergleichbar mit den 2,0 mA/cm² J_sc und 0,37% Wirkungsgrad, erzielt bei einer identischen Einrichtung basierend auf einer 71% durchlässigen Kunststoff/In₂O₃:Sn-Elektrode, was zeigt, dass funktionale fotovoltaische Einrichtungen unter Verwendung von SWNT-Elektroden sehr wohl hergestellt werden können. Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung für Ladung-Rekombinationsschichten verwendende Einrichtungen wie Tandem-Einrichtungen verwendet werden kann, um Ladungskombinationsschichten und/oder weitere Schichten in einer Einrichtung zu schaffen. In einigen Ausbildungen kann man für die verschiedenen Schichten in einer optoelektronischen Einrichtung zusätzliche Verfahrensschritte einsetzen, die im vorliegenden Zusammenhang nicht beschrieben sind, die aber dem einschlägigen Fachmann ohne weiteres verständlich sind.
Die Durchlässigkeitskurven in 12 zeigen die optischen Durchlässigkeiten transparenter Elektroden, die auf Kunststoff hergestellt sind. Es sind Durchlässigkeitskurven für Hoch-Durchlässigkeits-SWNT auf Kunststoff (1210), Niedrig-Durchlässigkeits-SWNT auf Kunststoff (1220) und ITO auf Kunststoff (1230) dargestellt.

Einrichtungen mit fotoaktiven CuPc/C₆₀/Bathocuproin-Bereichen wurden auf Elektroden hergestellt, die die optischen Durchlässigkeiten gemäß Darstellung in 12 wiedergeben, und der Charakterisierung unterworfen. 13 zeigt die Strom-Spannung-Kurven für die folgenden Einrichtungen:

Hoch-Durchlässigkeits-SWNT (dunkel)	1310
Hoch-Durchlässigkeits-SWNT (hell)	1320
Niedrig-Durchlässigkeits-SWNT (dunkel)	1330
Niedrig-Durchlässigkeits-SWNT (hell)	1340
ITO (dunkel)	1350
ITO (hell)	1360

Die berechneten Parameter, die aus der elektrischen Charakterisierung dieser Einrichtungen bestimmt wurden, sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Einrichtungen auf SWNT-Basis zeigen überraschend gute Lichtstromdichte, wenn man ihre relativ niedrige Durchlässigkeit, verglichen mit den ITO-beschichteten Kunststoffsubstraten, betrachtet. In besonderem Maße ist der Fotostrom, der von den Hoch-Durchlässigkeits-SWNT-Schichten erzeugt wird, vergleichbar mit dem der auf ITO-beschichtetem Kunststoff basierenden Einrichtungen. Die V_oc aller Einrichtungen ist annähernd die gleiche. Es wird angenommen, dass dies mit den abschwächenden Wirkungen der PEDOT:PSS-Schicht zusammenhängt, die verwendet wird, um die Elektrodenoberfläche zu passivieren und das Kurzschlussverhalten zu verringern. Der Füllfaktor (FF) der Einrichtungen auf SWNT-Basis ist, verglichen mit deren Gegenstücken auf ITO-Basis, leicht verringert, was andeutet, dass diese Einrichtungen unter Verlusten aufgrund eines höheren Blatt- bzw. Schichtwiderstandes der SWNT-Schichten, verglichen mit ITO, leiden. Jedoch ist der FF überraschend hoch, wenn man den großen Kontaktwiderstand gegen Stromfluss berücksichtigt, der wahrscheinlich zwischen benachbarten Nanoröhrchen in der SWNT-Schicht besteht. TABELLE 2:

Struktur der Einrichtung	J_sc (mAcm^–2)	V_oc (V)	FF
Kunststoff/ITO/organisches Material*/Al	2,0	0,410	0,51
Kunststoff/SWNT_{hohe Durchl}/organisches Material*/Al	2,2	0,397	0,44
Kunststoff/SWNT_{niedrige Durchl}/organisches	1,4	0,365	0,43
Material*/Al

* PEDOT:PSS/CuPc/C₆₀/BCP

Der Füllfaktor FF ist definiert als: FF = {Imax Vmax}/{ISC VOC},wobei FF immer geringer als 1 ist, da im praktischen Gebrauch der Kurzschluss-Strom I_SC und die Leerlauf-Spannung V_OC niemals gleichzeitig erzielt werden. Nichtsdestoweniger weist die Einrichtung, wenn sich FF 1 annähert, einen geringeren seriellen oder inneren Widerstand auf und setzt so unter optimalen Bedingungen einen größeren Prozentssatz des Produkts von I_SC und V_OC an die Last frei. Wenn P_inc die auf eine Einrichtung einfallende Energie ist, so kann der Energie-Wirkungsgrad der Einrichtung η_P berechnet werden als: ηP = FF·(ISC·VOC)/Pinc
Materialdefinitionen:

CBP

4,4'-N,N-Dicarbazol-biphenyl

m-MTDATA

4,4',4''-Tris(3-methylphenylphenylamino(triphenylamin)

Alq₃

8-Tris-hydroxychinolinaluminium

Bphen

4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin

F₄-TCNQ

Tetrafluor-tetracyano-chinodimethan

p-MTDATA

p-dotiertes m-MTDATA (dotiert mit F₄-TCNQ)

Ir(ppy)₃

Tris(2-phenylpyridin)-Iridium

Ir(ppz)₃

Tris(1-phenylpyrazolo,N,C(2')iridium(III)

BCP

2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin

TAZ

3-Phenyl-4-(1'-naphtyl)-5-phenyl-1,2,4-triazol

CuPc

Kupferphthalocyanin

ITO

Indium-Zinn-Oxid

NPD

N,N'-Diphenyl-N,N'-di(1-naphthyl)-benzidin

TPD

N,N'-Diphenyl-N,N'-di(3-toly)-benzidin

BAlq

Aluminium(III)-bis(2-methyl-8-hydroxychinolinato)4-phenylphenolat

mCP

1,3-N,N-Dicarbazol-benzol

DCM

4-(Dicyanoethylen)-6-(4-dimethylaminostyryl-2-methyl)-4H-pyran

DMOA

N,N'-Dimethylchinacridon

PEDOT:PPS

eine wässrige Dispersion von Poly(3,4-Ethylendioxythiophen) mit Polystyrolsulfonat (PSS)

hfac

Hexafluoracetylacetonat

1,5-COD

1,5-Cyclooctadien

VTES

Vinyltriethylsilan

BTMSA

Bis(trimethylsilyl)acetylen

Ru(acac)₃

Tris(acetylacetonato)ruthenium(III)

Die einfachen geschichteten Strukturen, wie sie vorliegend beschrieben und dargestellt werden, sind anhand nicht-beschränkender Beispiele vorgesehen, und es ist verständlich, dass Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit einer breiten Vielfalt anderer Strukturen verwendet und eingesetzt werden können. Die beschriebenen spezifischen Materialien und Strukturen sind von ihrer Natur her rein beispielhaft, und es können ebenso gut andere Materialien und Strukturen verwendet werden. Funktionelle optoelektronische Einrichtungen gemäß der Erfindung können auch erzielt werden, indem man die verschiedenen beschriebenen Schichten/Lagen auf verschiedene Weise kombiniert, oder es können auch Schichten ganz weggelassen werden, was auf Gestaltung, Leistung und Kostenfaktoren beruht. Andere Schichten oder Lagen, die nicht spezifisch beschrieben sind, können ebenso gut einbezogen werden. Auch können Materialien, die verschieden von den spezifisch beschriebenen sind, verwendet werden. Obwohl viele der vorliegend vorgesehenen Beispiele mannigfaltige Schichten dahingehend beschreiben, dass sie ein einzelnes Material umfassen, ist es verständlich, dass Kombinationen von Materialien wie eine Mischung aus Wirt und Dotierungsmittel oder ganz allgemein eine Mischung verwendet werden können. Auch können die Schichten verschiedene Subschichten haben. Die den verschiedenen Schichten vorliegend gegebenen Namen bzw. Bezeichnungen sollen keinesfalls strikt begrenzend sein. Beispielsweise kann eine Loch-Transport-Schicht Löcher transportieren und Löcher in eine emittierende Schicht injizieren, aber sie kann als eine Loch-Transport-Schicht oder eine Loch-Injektion-Schicht beschrieben sein. Eine optoelektronische Einrichtung gemäß der Erfindung kann ebenfalls dahingehend beschrieben sein, dass sie eine „organische Schicht”, angeordnet zwischen einer Kathode und einer Anode, aufweist. Diese organische Schicht kann eine einzelne Schicht umfassen, aber sie kann auch Mehrfach-Schichten verschiedener, wie beschriebener organischer Materialien umfassen, beispielsweise im Hinblick auf 1 und 2. So kann eine Konzentrations- oder Einfang- bzw. Haftkonfiguration verwendet werden, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, wie dies beispielsweise in US-Patent Nr. 6,333,458 von Forrest et al. und US-Patent Nr. 6,440,769 von Peumans et al. offenbart ist, die vorliegend unter Bezugnahme darauf einbezogen werden. Es können Überzüge verwendet werden, um optische Energie auf gewünschte Bereiche einer Einrichtung zu fokussieren, wie dies beispielsweise in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2005-0266218 A1 mit der Bezeichnung „Aperiodic dielectric multilayer stack” („Aperiodischer dielektrischer Mehrschichten-Stapel”) von Peumans et al., veröffentlicht am 1. Dezember 2005, offenbart ist, die im vorliegenden Kontext unter Bezugnahme darauf einbezogen wird.
Soweit nicht anderweitig spezifiziert, können jegliche der Schichten/Lagen der verschiedenen Ausführungsformen mit jedem geeigneten Verfahren abgelagert werden. Für organische Schichten umfassen bevorzugte Verfahren Wärmeverdampfung, Tintenstrahlen, wie dies in den US-Patenten Nr. 6,013,982 und 6,078,196 beschrieben ist, die in ihrer Gesamtheit unter Bezugnahme darauf vorliegend einbezogen werden, organische Dampfphasen-Ablagerung (OPD), wie dies im US-Patent NR. 6,337,102 von Forrest et al. beschrieben ist, das hiermit in ihrer Gesamtheit unter Bezugnahme darauf eingeschlossen wird, und Ablagerung mittels organischen Dampfstrahl-Druckens (OVJP), wie dies in US-Patentanmeldung Nr. 10/233,470 beschrieben ist, die hiermit in ihrer Gesamtheit unter Bezugnahme darauf eingeschlossen wird. Weitere geeignete Ablagerungsverfahren umfassen das Spin-Coating und andere Prozesse, die auf Lösung beruhen. Auf Lösung beruhende Verfahren werden vorzugsweise in einer Stickstoff- oder einer inerten Atmosphäre ausgeführt. Für die anderen Lagen schließen bevorzugte Verfahren Wärmeverdampfung ein. Bevorzugte (Muster-)Gestaltungsverfahren schließen die Ablagerung durch eine Maske, Kaltschweißen, wie in US-Patenten Nr. 6,294,398 und 6,468,819 beschrieben, die hiermit in ihrer Gesamtheit unter Bezugnahme darauf eingeschlossen werden, und eine Musterausbildung ein, die mit einigen der Ablagerungsverfahren wie Tintenstrahlen und OVJP verbunden ist. Es können aber auch andere Verfahren benutzt werden.
Einrichtungen, die in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung hergestellt werden, können in eine breite Vielfalt von Verbraucherprodukten einbezogen werden, einschließlich Flachbildchirm-Displays, Computer-Monitoren, Fernsehgeräten, Plakatwänden, Reklameflächen, Lichtern und Leuchten für innere und äußere Beleuchtung und/oder Signalgabe, Warnungsdisplays, völlig transparente Displays, flexible Displays, Laserdruckern, Telefonen, Mobil- oder Funktelefonen, Organizern (PDAs), Laptops, digitalen Kameras, Camcordern, Bildsuchern, Mikrodisplays, Solarzellen, Fotodetektoren, Fotodetektor-Anordnungen, Fotosensoren, Fahrzeugen, großflächigen Wänden, Theater- oder Stadionschirmen, Hinweistafeln und Fototransistoren, einschließlich Erzeugnissen, die eine oder mehrere fotovoltaische Einrichtungen einschließen, wie Solarenergie-Systeme, solarbetriebene Rechner, Straßenschilder, Kameras und Mobiltelefone. Es können die verschiedensten Steuermechanismen verwendet werden, um die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellten Einrichtungen zu steuern, und zwar einschließlich passiven Matrizen und aktiven Matrizen. Viele der Einrichtungen sind zur Verwendung in einem Temperaturbereich beabsichtigt, der für menschliche Lebewesen geeignet ist, beispielsweise 18°C bis 30°C, und noch bevorzugter bei Raumtemperatur (20–25°C). Viele fotovoltaische Einrichtungen arbeiten üblicherweise bei Temperaturen bis zu 100–150°C. Es ist aber auch möglich, an eine Verwendung in anderen Temperaturbereichen zu denken.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf besondere Beispiele und bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es verständlich, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf diese Beispiele und Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung, wie sie beansprucht ist, schließt daher Abwandlungen von den vorliegend beschriebenen besonderen Beispielen und bevorzugten Ausführungsformen ein, wie diese dem einschlägigen Fachmann geläufig sind.
Es versteht sich, dass die vorliegend beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen nur als Beispiele gegeben sind und nicht beabsichtigt ist, dass sie den Umfang der Erfindung begrenzen. Beispielsweise können viele der vorliegend beschriebenen Materialien und Strukturen durch andere Materialien und Strukturen ersetzt werden, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen wird. Es ist ohne weiteres zu verstehen, dass die verschiedenen Theorien darüber, warum die Erfindung praktizierbar ist, nicht als beschränkend beabsichtigt sind. Beispielsweise sind die Theorien betreffend die Ladungsübertragung nicht als beschränkend beabsichtigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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- US 6303238 [0007, 0051]
- US 5707745 [0007, 0008, 0049]
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- US 6657378 [0009, 0052, 0053]
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- US 6602540 B2 [0048]
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- US 6468819 [0079]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Peumans et al, „Efficient photon harvesting at high optical intensities in ultrathin organic double-hetereostructure photovoltaic diodes” („Wirkungsvolle Photonen-Gewinnung bei hohen optischen Intensitäten in ultradünnen organischen Doppel-Heterostruktur-Fotovoltaik-Dioden”), Applied Physics Letters 76, 2650–52 (2000) [0050]
- Z. Wu et al. in „Transparent, Conductive Carbon Nanotube Films” („Transparente, leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Schichten”), Science, 2004, Bd. 305, S. 1273 [0061]
- Y. Zhou et al. in „A Method of Printing Carbon Nanotube Thin Films” („Ein Verfahren zum Drucken von Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Dünnschichten”), Applied Physics Letters, Bd. 88, S. 123109 (2006) [0061]

Claims

Einrichtung umfassend: eine erste Elektrode umfassend eine Dünnschicht aus Bogenentladungs-Nanoröhrchen; eine zweite Elektrode; und eine fotoaktive organische Schicht, angeordnet zwischen und in elektrischem Kontakt mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode eine RMS Rauigkeit von nicht mehr als 3,1 nm aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode einen Schicht- oder Flächenwiderstand von nicht mehr als 500 Ω/☐ aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Elektrode eine Transparenz von mindestens 75% aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode einen Schicht- oder Flächenwiderstand von nicht mehr als 160 Ω/☐ und eine Transparenz von mindestens 87% aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nanoröhrchen einzelwandige Nanoröhrchen sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die organische Schicht ein organisches emittierendes Material umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die organische Schicht ein organisches lichtempfindliches Material umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode dotiert ist.
Einrichtung nach Anspruch 9, bei der die erste Elektrode mit SOCl₂ dotiert ist.