JP2019140317A - Organic hybrid device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機ハイブリッドデバイスに関する。 The present invention relates to an organic hybrid device.
有機薄膜を積層し、電圧を印加することによって、発光する有機電界発光デバイス（ＯＬＥＤ）や、外部からの光を吸収し、有機薄膜中で電荷分離を引き起こし発電する有機太陽電池（ＯＰＶ）の研究は世界中で広く行われている。これらデバイスは、薄膜を積層しているが故に、その形状は非常に薄く作製することが可能となる。これまでに、ＯＬＥＤとＯＰＶを組み合わせた研究がいくつか報告されている。 Research on organic electroluminescent devices (OLED) that emit light by laminating organic thin films and applying voltage, and organic solar cells (OPV) that absorb external light and generate charge separation in organic thin films Is widely practiced around the world. Since these devices have laminated thin films, their shapes can be made very thin. To date, several studies combining OLED and OPV have been reported.
例えば、Ｘ．Ｚ．ＷａｎｇらはＯＰＶとＯＬＥＤとを積層化したデバイスを報告している（非特許文献１）。これは、ガラス基板上に、半透明なＯＰＶ、半透明の薄膜金属、そしてＯＬＥＤを直列接続したデバイスである。ＯＰＶの光の吸収材料にＯＬＥＤの発光ピークの吸収の少ない材料を選択することで、ＯＰＶでの発電と、ＯＬＥＤによる発光スペクトルの長波長成分の除去によるシャープな発光を得ることを可能にしている。また、Ｓ．Ｗ．Ｌｉｕらは、近赤外光をＯＰＶへ吸収させることでキャリアを生成させ、そのキャリアをＯＬＥＤへ注入することにより発光するデバイスを報告している（非特許文献２）。ＯＰＶにより近赤外光を吸収し、キャリアを生成させることで、ＯＬＥＤを駆動することにより、近赤外光のセンシングを可能としている。 For example, X. Z. Wang et al. Have reported a device in which OPV and OLED are stacked (Non-Patent Document 1). This is a device in which a translucent OPV, a translucent thin film metal, and an OLED are connected in series on a glass substrate. By selecting a material that absorbs less of the OLED emission peak as the OPV light absorbing material, it is possible to obtain sharp light emission by generating power at OPV and removing the long wavelength component of the emission spectrum by OLED. . S. W. Liu et al. Have reported a device that emits light by generating carriers by absorbing near-infrared light into OPV and injecting the carriers into OLED (Non-patent Document 2). Near-infrared light can be sensed by driving the OLED by absorbing near-infrared light by the OPV and generating carriers.
しかし、このような構造の場合、ＯＰＶ及びＯＬＥＤについて光の入射方向と射出方向が同一方向になるために、ＯＬＥＤからの発光はＯＰＶにより少なからず吸収されてしまい、高い効率で光を取り出すことが困難である。また、ＯＰＶにより生成したキャリアをＯＬＥＤへと供給する構造を有していることから、ＯＰＶとＯＬＥＤを個別に駆動させることが不可能である。 However, in the case of such a structure, since the light incident direction and the light emitting direction are the same for OPV and OLED, the light emitted from the OLED is absorbed by the OPV, and light can be extracted with high efficiency. Have difficulty. Further, since the carrier generated by OPV is supplied to the OLED, it is impossible to drive the OPV and the OLED individually.
また、半田は、太陽電池とＯＬＥＤ照明とを屋根を介して両面に配置し、蓄電池を備えることで、太陽電池からの電力を蓄電池に供給し、蓄電池からＯＬＥＤ照明へと電力を供給する構成を報告している（特許文献１）。この構成では、太陽電池、ＯＬＥＤ照明それぞれを個別の基板上に作製し、基材となる建造物の両面に配置することになり、薄膜構造である優位性を損なってしまう。さらに、このデバイスにおいても、ＯＰＶにて生成したキャリアをＯＬＥＤへと供給する構造を持っているため、ＯＰＶとＯＬＥＤとをそれぞれ個別に駆動することができない。 Moreover, solder arrange | positions a solar cell and OLED illumination on both surfaces via a roof, and is equipped with a storage battery, The electric power from a solar cell is supplied to a storage battery, and the structure which supplies electric power from a storage battery to OLED illumination (Patent Document 1). In this configuration, each of the solar cell and the OLED illumination is produced on separate substrates and arranged on both surfaces of the building as a base material, and the superiority of the thin film structure is lost. Furthermore, since this device also has a structure for supplying carriers generated by OPV to the OLED, the OPV and the OLED cannot be driven individually.
ＯＰＶとＯＬＥＤとがそれぞれ個別で駆動可能なデバイスを設計できれば、より高効率に光を取り出すことができると考えられる。そこで、本発明では、基板に対して表裏両面にＯＰＶとＯＬＥＤとが動作するように配置され、基板側からの光入射によりＯＰＶが発電し、電気をＯＬＥＤへ供給することで、裏面側から発光を取り出すことが可能な構造を有するデバイスを提供することを目的としている。 If it is possible to design a device in which the OPV and the OLED can be individually driven, it is considered that light can be extracted with higher efficiency. Therefore, in the present invention, the OPV and the OLED are arranged so as to operate on both the front and back surfaces with respect to the substrate, and the OPV generates electricity by supplying light from the substrate side and supplies electricity to the OLED, thereby emitting light from the back side. An object of the present invention is to provide a device having a structure capable of taking out the device.
本発明では、基板上に、ＯＰＶとＯＬＥＤとを中間の共通電極を介して積層させることにより、基板に対して、表裏両面において、ＯＰＶとＯＬＥＤとをそれぞれ個別に駆動させることが可能なデバイスを見出した。すなわち、本発明は以下の事項からなる。 In the present invention, a device capable of individually driving OPV and OLED on both the front and back sides of the substrate by laminating OPV and OLED on the substrate via an intermediate common electrode. I found it. That is, this invention consists of the following matters.
本発明の有機ハイブリッドデバイスは、有機太陽電池に相当する発電ユニットと、中間電極と、有機エレクトロルミネッセンスデバイスに相当する発光ユニットとが積層された少なくとも３つの電極を有する有機ハイブリッドデバイスであって、前記中間電極が少なくとも二種の金属を含む薄膜であることを特徴とする。
前記中間電極の表面粗さＲmaxは２５ｎｍ以下であることが好ましい。
前記中間電極に含まれる少なくとも二種の金属のうち、一方の金属の含有比率は１０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることが好ましい。
前記発電ユニット及び発光ユニットを構成する電極は、光透過性を有することが好ましい。
前記発電ユニット及び発光ユニットを構成する電極は、それぞれ、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうち少なくとも１つで形成されることが好ましい。
前記中間電極は、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうち少なくとも１つで形成されることが好ましい。
前記金属はＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ及びＡｕからなる郡より選ばれる一種以上であることが好ましい。
前記導電性酸化物はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ及びＧＺＯからなる郡より選ばれる一種以上であることが好ましい。
前記導電性高分子は、ｎドープもしくはｐドープされたポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、又はポリアリールアミン誘導体であることが好ましい。
The organic hybrid device of the present invention is an organic hybrid device having at least three electrodes in which a power generation unit corresponding to an organic solar cell, an intermediate electrode, and a light emitting unit corresponding to an organic electroluminescence device are laminated, The intermediate electrode is a thin film containing at least two kinds of metals.
The surface roughness Rmax of the intermediate electrode is preferably 25 nm or less.
Of the at least two metals contained in the intermediate electrode, the content ratio of one metal is preferably 10 wt% or more and 90 wt% or less.
It is preferable that the electrodes constituting the power generation unit and the light emitting unit have optical transparency.
The electrodes constituting the power generation unit and the light emitting unit are preferably formed of at least one of a metal, a conductive oxide, and a conductive polymer, respectively.
The intermediate electrode is preferably formed of at least one of a metal, a conductive oxide, and a conductive polymer.
The metal is preferably at least one selected from the group consisting of Li, Na, Mg, Al, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Ag, Pt and Au.
The conductive oxide is preferably at least one selected from the group consisting of ITO, IZO, ZnO, AZO and GZO.
The conductive polymer is preferably an n-doped or p-doped polythiophene derivative, polyaniline derivative, or polyarylamine derivative.
本発明の有機ハイブリッドデバイスでは、発電ユニット（ＯＰＶ）と発光ユニット（ＯＬＥＤ）との間に中間電極として、少なくとも二種以上の金属からなる混合膜を介在させることで、電極の表面粗さが改善でき、ＯＬＥＤでの電流短絡を抑えることができる。
本発明によれば、１枚の基板上にＯＬＥＤ、ＯＰＶそれぞれ個々に駆動可能な有機薄膜ハイブリッドデバイスを提供することができる。
In the organic hybrid device of the present invention, the surface roughness of the electrode is improved by interposing a mixed film made of at least two kinds of metals as an intermediate electrode between the power generation unit (OPV) and the light emitting unit (OLED). It is possible to suppress a current short circuit in the OLED.
According to the present invention, it is possible to provide an organic thin film hybrid device that can be individually driven on a single substrate.
本発明の有機ハイブリッドデバイスは、その最も基本的な形態として、有機太陽電池に相当する発電ユニットと、中間電極と、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスに相当する発光ユニットとが積層された少なくとも３つの電極を有する有機ハイブリッドデバイスであって、前記中間電極が少なくとも二種の金属を含む薄膜である。具体的には、基板上に形成された電極（光取り入れ電極）、電子補集層、発電ユニット（以下「ＯＰＶ」ともいう。）、ホール捕集層、中間電極、発光ユニット（以下「ＯＬＥＤ」ともいう。）、光取り出し電極がこの順に積層した構造を有する。 The organic hybrid device of the present invention has, as its most basic form, at least three layers in which a power generation unit corresponding to an organic solar cell, an intermediate electrode, and a light emitting unit corresponding to an organic electroluminescence (EL) device are stacked. An organic hybrid device having an electrode, wherein the intermediate electrode is a thin film containing at least two kinds of metals. Specifically, an electrode (light intake electrode), an electron collection layer, a power generation unit (hereinafter also referred to as “OPV”), a hole collection layer, an intermediate electrode, and a light emitting unit (hereinafter referred to as “OLED”) formed on a substrate. Also has a structure in which light extraction electrodes are stacked in this order.
上記有機ハイブリッドデバイスは、少なくとも、発電ユニット（ＯＰＶ）、中間電極、及び発光ユニット（ＯＬＥＤ）の３つの電極を有する。本発明は、基板側からの光入射により、発電ユニット（ＯＰＶ）が発電し、裏面側発光ユニット（ＯＬＥＤ）から発光を取り出すことが可能な構成を有している。 The organic hybrid device has at least three electrodes of an electric power generation unit (OPV), an intermediate electrode, and a light emitting unit (OLED). The present invention has a configuration in which the power generation unit (OPV) generates power by light incident from the substrate side and can extract light emission from the back side light emitting unit (OLED).
発電ユニット（ＯＰＶ）の種類は、発電効率が良好で、かつ、薄膜軽量化できるものであれば制限されない。ただし、発電ユニット（ＯＰＶ）を構成する光入射方向に設置された電極は光透過性を有することが必要であり、金属薄膜、導電性酸化物、及び導電性高分子のうち少なくとも一つで構成されることが好ましい。具体的には、金属には、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇなどから構成される金属薄膜が挙げられ、導電性酸化物には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）などが挙げられ、導電性高分子には、ポリアニリン誘導体及びポリチオフェン誘導体などが挙げられる。これらのうち、導電性高分子は、柔軟性があるため、クラックが入りにくく、軽量化できることから好ましい。前記導電性高分子は、ｎ−ドープもしくはｐ−ドープされたポリチオフェン誘導体、ｎ−ドープもしくはｐ−ドープされたポリアニリン誘導体、又はｎ−ドープもしくはｐ−ドープされたポリアリールアミン誘導体が好ましい。上記発電ユニット（ＯＰＶ）の厚みは、通常５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜２００ｎｍである。 The type of the power generation unit (OPV) is not limited as long as the power generation efficiency is good and the thin film can be reduced in weight. However, the electrode installed in the light incident direction that constitutes the power generation unit (OPV) needs to have optical transparency, and is composed of at least one of a metal thin film, a conductive oxide, and a conductive polymer. It is preferred that Specifically, the metal includes a metal thin film composed of Al, Mg, Ag, etc., and the conductive oxide includes indium tin oxide (ITO), indium oxide / zinc oxide (IZO), zinc oxide. (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), gallium-doped zinc oxide (GZO), and the like. Examples of the conductive polymer include polyaniline derivatives and polythiophene derivatives. Among these, the conductive polymer is preferable because it has flexibility and is difficult to crack and can be reduced in weight. The conductive polymer is preferably an n-doped or p-doped polythiophene derivative, an n-doped or p-doped polyaniline derivative, or an n-doped or p-doped polyarylamine derivative. The thickness of the power generation unit (OPV) is usually 50 to 500 nm, preferably 100 to 200 nm.
発光ユニット（ＯＬＥＤ）は、有機ＥＬデバイスの基本的な形態である、陽極と発光層との間にホール注入層及びホール輸送層を有し、陰極と発光層との間に電子注入層及び電子輸送層を有する形態を含む。実施例に係る発光ユニット（ＯＬＥＤ）は、前記形態のうち、少なくともホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層をこの順に有する形態である。 A light emitting unit (OLED) has a hole injection layer and a hole transport layer between an anode and a light emitting layer, which is a basic form of an organic EL device, and an electron injection layer and an electron between a cathode and a light emitting layer. Including a form having a transport layer. The light emitting unit (OLED) according to the embodiment has at least a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer in this order.
ここで、ホール注入層は、陽極の仕事関数と、発光層の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）との間のエネルギー差を減少させるように機能し、それによって、発光層に導入されるホール（正孔）の数を増加させる。動作中はホールが陽極を経て注入され、ホール注入層及びホール輸送層を介して活性層（発光層を含む領域）に注入され、一方、陰極側からは電子が活性層に注入される。電子及びホールの両方のキャリアが存在する活性層では、キャリアの再結合が起こり、そのうちの発光再結合により光が放出される。 Here, the hole injection layer functions to reduce the energy difference between the work function of the anode and the highest occupied orbit (HOMO) of the light emitting layer, and thereby the holes introduced into the light emitting layer (positive Increase the number of holes). During operation, holes are injected through the anode and injected into the active layer (region including the light emitting layer) via the hole injection layer and the hole transport layer, while electrons are injected into the active layer from the cathode side. In the active layer in which both electron and hole carriers exist, carrier recombination occurs, and light is emitted by the light emission recombination.
前記したホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層の構成材料は、公知の材料が制限なく用いられる。例えば、
ホール注入層には、１，４，５，８，９，１１−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（ＨＡＴＣＮ6）及びポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）など、
ホール輸送層には、１，１−ビス（４−ビス（４−トリル）アミノフェニル）シクロヘキセン（ＴＡＰＣ）及びＮ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）など、
発光層には、トリス（４−カルバゾイル−９−イルフェニル）アミン（ＴＣＴＡ）：ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ジピリジナト−Ｃ2，Ｎ］（ピコリナト）イリジウム（III）（ＦＩｒｐｉｃ）、２，６−ビス（３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル）ピリジン（２６ＤＣｚＰＰｙ）：イリジウム（III）ビス（２−フェニルキノリル−Ｎ，Ｃ（２’））ジピバロイルメタン（ＰＱ2Ｉｒ(ｄｐｍ)）、及び２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃなど、
電子輸送層には、１，３−ビス（３，５−ジピリジン−３−イルフェニル）ベンゼン（Ｂ３ＰｙＰＢ）など、
電子注入層には、８−ヒドロキシキノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）など、からなる薄膜が用いられる。
例えば、発光層は前記材料からなる層を二層以上積層させて用いてもよい。
これらの層が積層されてなる上記発光ユニットの厚みは、通常９０〜２００ｎｍ、好ましくは１００〜１５０ｎｍである。
As the constituent materials of the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer, known materials can be used without limitation. For example,
For the hole injection layer, 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile (HATCN 6 ) and poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), etc.
For the hole transport layer, 1,1-bis (4-bis (4-tolyl) aminophenyl) cyclohexene (TAPC) and N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -Benzidine (poly-TPD), etc.
The light-emitting layer contains tris (4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine (TCTA): bis [2- (4,6-difluorophenyl) dipyridinato-C 2 , N] (picolinato) iridium (III) (FIrpic) 2,6-bis (3- (9H-carbazol-9-yl) phenyl) pyridine (26DCzPPy): iridium (III) bis (2-phenylquinolyl-N, C (2 ')) dipivaloylmethane (PQ 2 Ir (dpm)), and 26DCzPPy: FIrpic, etc.
For the electron transport layer, 1,3-bis (3,5-dipyridin-3-ylphenyl) benzene (B3PyPB), etc.
For the electron injection layer, a thin film made of 8-hydroxyquinolinolatolithium (Liq) or the like is used.
For example, the light emitting layer may be used by stacking two or more layers made of the above materials.
The thickness of the light emitting unit formed by laminating these layers is usually 90 to 200 nm, preferably 100 to 150 nm.
中間電極は、発電デバイス（ＯＰＶ）及び発光デバイス（ＯＬＥＤ）をそれぞれ個別に駆動するための共通電極である。
発電デバイス（ＯＰＶ）は、光吸収による電荷分離を効率的に行う観点から、ドナー及びアクセプターの両方の材料が混在する状態であることが望ましい。しかしながら、このような状態を形成した場合、その膜質が粗くなり、その表面状態も粗くなってしまう。このような粗い表面に発光デバイス（ＯＬＥＤ）を積層した場合、その粗い表面状態によって、薄膜間でのリークが発生し、十分に機能を発揮することができない。
The intermediate electrode is a common electrode for individually driving the power generation device (OPV) and the light emitting device (OLED).
The power generation device (OPV) is preferably in a state where both the donor and acceptor materials are mixed from the viewpoint of efficiently performing charge separation by light absorption. However, when such a state is formed, the film quality becomes rough and the surface state becomes rough. When a light emitting device (OLED) is laminated on such a rough surface, leakage between thin films occurs due to the rough surface state, and the function cannot be sufficiently exhibited.
一方、本発明では、ＯＰＶとＯＬＥＤとの間に、少なくとも二種の金属を含む薄膜電極（中間電極）を配置することで、ＯＰＶによる表面粗さを緩和することができる。従来、ＯＰＶのアノード電極には、仕事関数の観点から、Ａｇが使用されている。しかし、Ａｇ単体で電極形成を行った場合、金属粒子の凝集性が顕著になるために、電極の表面粗さが大きい状態となってしまう。そこで、単一金属原子による粒子の凝集性を抑制するために、例えば、Ａｇ及びＡｌを同時に蒸着することによって、金属粒子の凝集による表面粗さの改善や、ＯＰＶ活性層による表面粗さの緩和を促すことが可能であることを見出した。図６のＡＦＭ画像は、Ａｇ薄膜（Ａｇ単膜）では、Ａｇ表面に粗さが認められるが（図６（ａ））、Ａｇ膜上にＡｌ膜を形成した薄膜（Ａｌ−Ａｇ積層膜）では、Ａｌ表面にＡｇ膜の形状が継承されるものの、表面粗さの改善効果がみられ（図６（ｂ））、Ａｇ膜上にＡｇ／Ａｌ混合膜（Ａｇ／Ａｌ−Ａｇ積層膜）を形成した薄膜では、その効果が顕著となることを示している（図６（ｃ）〜（ｄ））。このように中間電極に混合膜を用いることで、薄膜の表面粗さを改善でき、ＯＬＥＤでの電流短絡を抑える効果がある。 On the other hand, in the present invention, the surface roughness due to OPV can be reduced by disposing a thin film electrode (intermediate electrode) containing at least two kinds of metals between OPV and OLED. Conventionally, Ag is used for the anode electrode of OPV from the viewpoint of work function. However, when the electrode is formed with Ag alone, the cohesiveness of the metal particles becomes remarkable, so that the surface roughness of the electrode becomes large. Therefore, in order to suppress the cohesion of particles due to single metal atoms, for example, by simultaneously depositing Ag and Al, the surface roughness is improved by aggregation of metal particles, and the surface roughness is reduced by the OPV active layer. It was found that it is possible to encourage. In the AFM image of FIG. 6, the Ag thin film (Ag single film) has a rough surface on the Ag surface (FIG. 6A), but a thin film (Al-Ag laminated film) in which an Al film is formed on the Ag film. Then, although the shape of the Ag film is inherited on the Al surface, the effect of improving the surface roughness is observed (FIG. 6B), and the Ag / Al mixed film (Ag / Al-Ag laminated film) is formed on the Ag film. It is shown that the effect is remarkable in the thin film formed with (FIGS. 6C to 6D). Thus, by using a mixed film for the intermediate electrode, the surface roughness of the thin film can be improved, and there is an effect of suppressing a current short circuit in the OLED.
金属には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ及びＡｕなどが挙げられる。これらのうち、大気安定性と比較的低い融点を有する点でＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｕ及びＣｕなどが好ましく、Ａｇ及びＡｌなどがより好ましい。金属の組み合わせには、例えば、Ｍｇ−Ａｌ、Ａｌ−Ａｇ、Ｍｇ−Ａｇなどがある。また、二種の金属からなる薄膜中、一方の金属の含有比率は１０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下が好ましく、２０ｗｔ％以上８０ｗｔ以下がより好ましい。 Examples of the metal include Li, Na, Mg, Al, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Ag, Pt, and Au. Of these, Ag, Al, Mg, Au, Cu, and the like are preferable, and Ag, Al, and the like are more preferable in terms of having atmospheric stability and a relatively low melting point. Examples of metal combinations include Mg—Al, Al—Ag, and Mg—Ag. In the thin film composed of two kinds of metals, the content ratio of one metal is preferably 10 wt% or more and 90 wt% or less, more preferably 20 wt% or more and 80 wt% or less.
中間電極は、二種の金属からなる一層の薄膜であってもよいし、一種の金属からなる薄膜上に二種の金属からなる薄膜を複数積層させた積層膜であってもよい。本発明に係る中間電極の好ましい実施形態としては、Ａｇ単体の薄膜上に、上記Ａｇ及びＡｌの組み合わせからなる薄膜を積層した構成である。このような実施形態により、中間電極の表面粗さをより低減し、ＯＬＥＤでの電流短絡を効果的に抑えることができる。
なお、このような中間電極の全体厚みは、８０〜１５０ｎｍ程度である。
The intermediate electrode may be a single-layer thin film made of two kinds of metals or a laminated film in which a plurality of thin films made of two kinds of metals are stacked on a thin film made of one kind of metal. As a preferred embodiment of the intermediate electrode according to the present invention, a thin film made of a combination of Ag and Al is laminated on a thin film of Ag alone. According to such an embodiment, the surface roughness of the intermediate electrode can be further reduced, and a current short circuit in the OLED can be effectively suppressed.
Note that the total thickness of such an intermediate electrode is about 80 to 150 nm.
このような中間電極の表面粗さＲａは２５ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましい。中間電極の表面粗さＲａが前記範囲内にあると、ＯＬＥＤでの電流短絡を効果的に抑えることができる。 Such an intermediate electrode has a surface roughness Ra of preferably 25 nm or less, and more preferably 20 nm or less. When the surface roughness Ra of the intermediate electrode is within the above range, a current short circuit in the OLED can be effectively suppressed.
上記有機ハイブリッドデバイスにおけるその他の層は、通常、以下の材料で形成される。基板は、透明材料、具体的にはガラスで形成されることが好ましい。光取り入れ電極（基板上に形成する電極）の材料には、一般に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が用いられる。光取り出し電極の材料には、アルミニウムや、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの仕事関数の小さな金属、例えば、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、リチウム−アルミニウム（Ｌｉ−Ａｌ）などの合金が用いられる。上記有機ハイブリッドデバイスの特性を向上させるため、必要に応じて、ホール捕集層（例えば、ＭｏＯ3）及び電子捕集層（例えば、ＺｎＯ）を設けてもよい。
光取り入れ電極、電子補集層、ホール捕集層、及び光取り出し電極の厚みは数ｎｍ〜百数十ｎｍ程度であり、基板の厚みは２ｍｍ程度である。
The other layers in the organic hybrid device are usually formed of the following materials. The substrate is preferably formed of a transparent material, specifically glass. In general, indium tin oxide (ITO) is used as a material for the light intake electrode (electrode formed on the substrate). Examples of the material of the light extraction electrode include aluminum and metals having a small work function such as alkali metal and alkaline earth metal, such as magnesium-silver (Mg-Ag), magnesium-indium (Mg-In), and lithium-aluminum ( An alloy such as Li-Al) is used. In order to improve the characteristics of the organic hybrid device, a hole collection layer (for example, MoO 3 ) and an electron collection layer (for example, ZnO) may be provided as necessary.
The light intake electrode, the electron collection layer, the hole collection layer, and the light extraction electrode have a thickness of about several nanometers to several hundreds of nanometers, and the substrate has a thickness of about 2 mm.
上記有機ハイブリッドデバイスを構成する各層は、有機材料の成膜に好適なスピンコーティング法を用いて形成し、光取り出し電極は銀やマグネシウムなどの金属の蒸着により形成する。スピンコーティング法で例えば、発電ユニットを形成する場合、基板上に形成されたＩＴＯ膜又はその上の電子捕集層上に、有機溶媒に溶解させたＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭの溶液を滴下し、スピンコーターを用いて塗布した後、加熱・乾燥させる。各層の膜厚及び表面状態は、溶液の濃度や滴下量、スピンコーターの回転数によって適宜調節する。また、コーティングを複数回行ってもよい。 Each layer constituting the organic hybrid device is formed using a spin coating method suitable for forming an organic material, and the light extraction electrode is formed by vapor deposition of a metal such as silver or magnesium. For example a spin coating method, to form a power generation unit, the electron trapping layer on the ITO film or formed on the substrate, PTB7 dissolved in an organic solvent: dropwise PC 71 BM, spin After coating using a coater, heat and dry. The film thickness and surface state of each layer are appropriately adjusted according to the concentration of the solution, the amount of dripping, and the spin coater rotation speed. Further, the coating may be performed a plurality of times.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
［実施例１］
実施例１の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／６０ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
・光取り入れ電極（膜厚１３０ｎｍ）：ガラス基板上に、金属製薄板により所望のパターンになるようにＩＴＯをスパッタリングにより成膜した。このパターン形成したＩＴＯガラス基板を中性洗剤で洗浄後、超純水で超音波洗浄し、ＵＶオゾン処理を２０分間行った。
このＩＴＯ付きガラス基板上に、以下に示す条件にて、グローブボックス内にてスピンコート法により各層を成膜し、順に積層させた。
・電子捕集層（膜厚３０ｎｍ）：ＺｎＯ微粒子の２−エトキシエタノール分散液（１０ｍｇ ｍＬ-1）をスピンコートした後、１００℃で１０分間乾燥した。
・発電ユニット（膜厚１００ｎｍ）：ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ（重量比２：３）のクロロベンゼン：ジヨードオクタン（体積比９７：３）溶液（２５ｍｇ ｍＬ-1）をスピンコートした後、１００℃にて５分間乾燥し、膜厚１００ｎｍの発電ユニットを形成した。
・ホール捕集層（膜厚８ｎｍ）：ＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着によって成膜した。
・中間電極１（膜厚３０ｎｍ）：Ａｇを抵抗加熱蒸着によって成膜した。
・中間電極２（膜厚１００ｎｍ）：Ａｇ：Ａｌ（重量比６：４）を抵抗加熱蒸着によって成膜した。
・発光ユニット：有機材料を下記構成にて、抵抗加熱蒸着によって成膜した。
ＨＡＴＣＮ6（５ｎｍ）／ＴＡＰＣ（６５ｎｍ）／ＴＣＴＡ：１０ｗｔ％ ＦＩｒｐｉｃ （５ｎｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：５ｗｔ％ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）（２ｎｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：１０ｗｔ％ＦＩｒｐｉｃ（５ｎｍ）／Ｂ３ＰｙＰＢ（５５ｎｍ）／Ｌｉｑ（２ｎｍ）
・発光ユニット光取り出し電極（膜厚１５ｎｍ）：Ａｇ：Ｍｇ（重量比６：４）を抵抗加熱蒸着によって成膜した。
[Example 1]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 1 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 60wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
-Light taking-in electrode (film thickness 130 nm): ITO was formed into a film by sputtering so that it might become a desired pattern with the metal thin plate on the glass substrate. The patterned ITO glass substrate was washed with a neutral detergent, then ultrasonically washed with ultrapure water, and subjected to UV ozone treatment for 20 minutes.
On the glass substrate with ITO, each layer was formed by a spin coat method in a glove box under the following conditions, and was sequentially laminated.
Electron collection layer (film thickness: 30 nm): A 2-ethoxyethanol dispersion (10 mg mL −1 ) of ZnO fine particles was spin-coated and then dried at 100 ° C. for 10 minutes.
・ Power generation unit (film thickness: 100 nm): PTB7: PC 71 BM (weight ratio 2: 3) in chlorobenzene: diiodooctane (volume ratio 97: 3) solution (25 mg mL −1 ) was spin-coated and then heated to 100 ° C. And dried for 5 minutes to form a power generation unit having a thickness of 100 nm.
Hole collection layer (film thickness: 8 nm): MoO 3 was formed by resistance heating vapor deposition.
Intermediate electrode 1 (film thickness 30 nm): Ag was formed by resistance heating vapor deposition.
Intermediate electrode 2 (film thickness 100 nm): Ag: Al (weight ratio 6: 4) was formed by resistance heating vapor deposition.
Light emitting unit: An organic material was formed by resistance heating vapor deposition with the following configuration.
HATCN 6 (5 nm) / TAPC (65 nm) / TCTA: 10 wt% FIrpic (5 nm) / 26 DCzPPy: 5 wt% PQ 2 Ir (dpm) (2 nm) / 26 DCzPPy: 10 wt% FIrpic (5 nm) / B3PyPB (55 nm) / Liq ( 2nm)
Light emitting unit light extraction electrode (film thickness: 15 nm): Ag: Mg (weight ratio 6: 4) was formed by resistance heating vapor deposition.
［実施例２］
実施例２の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／１０ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［１０ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 2]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 2 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 10wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [10 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例３］
実施例３の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／９０ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［９０ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 3]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 3 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 90wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [90 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例４］
実施例４の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／２５ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［２５ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 4]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 4 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 25wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [25 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例５］
実施例５の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／８０ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［８０ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 5]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 5 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 80wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1, except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [80 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例６］
実施例６の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／２０ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［２０ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 6]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 6 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 20wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [20 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例７］
実施例７の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／３５ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［３５ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 7]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 7 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 35wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [35 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例８］
実施例８の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／５０ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［５０ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 8]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 8 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 50wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness: 30 nm) and Ag: Al [50 wt% Ag] (film thickness: 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［比較例１］
比較例１の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ２Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇのみ（膜厚１３０ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Comparative Example 1]
The layer structure of the organic hybrid device of Comparative Example 1 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1 except that only Ag (thickness 130 nm) was used for the intermediate electrode in Example 1.
［比較例２］
比較例２の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｌ（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Comparative Example 2]
The layer structure of the organic hybrid device of Comparative Example 2 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag- Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Al (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例９］
実施例９の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／５ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ２Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［５ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 9]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 9 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 5wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was produced in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [5 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［実施例１０］
実施例１０の有機ハイブリッドデバイスの層構成を以下に示す。
＜ガラス基板／スパッタＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７：ＰＣ71ＢＭ／ＭｏＯ3／Ａｇ／９５ｗｔ％ Ａｇ−Ａｌ／ＨＡＴＣＮ6／ＴＡＰＣ／ＴＣＴＡ：ＦＩｒｐｉｃ／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＰＱ2Ｉｒ（ｄｐｍ）／２６ＤＣｚＰＰｙ：ＦＩｒｐｉｃ／Ｂ３ＰｙＰＢ／Ｌｉｑ／Ａｇ−Ｍｇ＞
実施例１における中間電極にＡｇ（膜厚３０ｎｍ）、Ａｇ：Ａｌ［９５ｗｔ％ Ａｇ］（膜厚１００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、有機ハイブリッドデバイスを作製した。
[Example 10]
The layer structure of the organic hybrid device of Example 10 is shown below.
<Glass substrate / sputtering ITO / ZnO / PTB7: PC 71 BM / MoO 3 / Ag / 95wt% Ag-Al / HATCN 6 / TAPC / TCTA: FIrpic / 26DCzPPy: PQ 2 Ir (dpm) / 26DCzPPy: FIrpic / B3PyPB / Liq / Ag-Mg>
An organic hybrid device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Ag (film thickness 30 nm) and Ag: Al [95 wt% Ag] (film thickness 100 nm) were used for the intermediate electrode in Example 1.
［有機ハイブリッドデバイスの評価］
図１に、実施例１の有機ハイブリッドデバイスにおける発電ユニットの電流密度−電圧特性（図１（ａ））及び外部量子効率の波長依存性（図１（ｂ））を示す。
図１に示すように、実施例１の有機ハイブリッドデバイス（All-in-one OPV-OLED）における発電ユニットの特性は、発電ユニット単体にて作製したデバイス（Single OPV）（中間電極なし）の特性と同等であった。実施例２〜７の有機ハイブリッドデバイスにおける発電ユニットの特性も、実施例１の結果と同等であった。
図２に示すように、実施例１の有機ハイブリッドデバイス（All-in-one OPV-OLED）における発光ユニットの電流密度−電圧特性（図２（ａ））及び外部量子効率−電流密度特性（図２（ｂ））は、発光ユニット単体にて作製したデバイス（Single OLED）（中間電極なし）の特性と同等であった。
[Evaluation of organic hybrid devices]
FIG. 1 shows the current density-voltage characteristics (FIG. 1A) of the power generation unit in the organic hybrid device of Example 1 and the wavelength dependency of the external quantum efficiency (FIG. 1B).
As shown in FIG. 1, the characteristics of the power generation unit in the organic hybrid device of Example 1 (All-in-one OPV-OLED) are the characteristics of a device (Single OPV) (no intermediate electrode) fabricated with the power generation unit alone. It was equivalent. The characteristics of the power generation unit in the organic hybrid devices of Examples 2 to 7 were also equivalent to the results of Example 1.
As shown in FIG. 2, the current density-voltage characteristics (FIG. 2A) and the external quantum efficiency-current density characteristics of the light emitting unit in the organic hybrid device (All-in-one OPV-OLED) of Example 1 (see FIG. 2). 2 (b)) was equivalent to the characteristics of a device (Single OLED) (no intermediate electrode) fabricated with a single light emitting unit.
図３から、比較例２の有機ハイブリッドデバイスにおける発光ユニットの電流密度−電圧特性を示す。比較例２の有機ハイブリッドデバイスでは、電圧を印加するとすぐに電流が流れ、発光ユニット中で短絡していることを確認した。このような減少を発光ユニットの短絡とし、デバイス製造における安定性の指標とした。実施例及び比較例について、各々１０個のデバイスを作製し、発光ユニットの発光開始電圧以下の電圧印加により１０-3ｍＡｃｍ-2以上の電流が流れたデバイスの発生頻度を計測した。
図４に中間電極に配合したＡｇ添加量とデバイス短絡頻度の関係を示す。
図４から、Ａｇ添加量と発光ユニットの短絡発生頻度には関連性があることが伺える。Ａｇ添加量が多くなると短絡頻度は低下するが、９５ｗｔ％以上になると急激に上昇する。
次に、中間電極を構成するＡｇ及びＡｌの配合比率の違いによる表面粗さの指標Ｒａ（中心線平均粗さ）及びＲmax（最高高さ）について確認した。図５にＡｇ配合比率と表面粗さとの関係を示す。
From FIG. 3, the current density-voltage characteristic of the light emission unit in the organic hybrid device of the comparative example 2 is shown. In the organic hybrid device of Comparative Example 2, it was confirmed that a current flowed as soon as a voltage was applied, and a short circuit occurred in the light emitting unit. Such a decrease was a short circuit of the light emitting unit, which was used as an index of stability in device manufacturing. For each of the examples and comparative examples, 10 devices were produced, and the frequency of occurrence of devices in which a current of 10 −3 mAcm −2 or more flowed by applying a voltage lower than the light emission start voltage of the light emitting unit was measured.
FIG. 4 shows the relationship between the amount of Ag added to the intermediate electrode and the device short-circuit frequency.
It can be seen from FIG. 4 that there is a relationship between the amount of Ag added and the frequency of occurrence of a short circuit in the light emitting unit. When the amount of Ag added is increased, the frequency of short-circuiting is decreased, but when it is 95 wt% or more, it is rapidly increased.
Next, the surface roughness index Ra (centerline average roughness) and Rmax (maximum height) due to the difference in the mixing ratio of Ag and Al constituting the intermediate electrode were confirmed. FIG. 5 shows the relationship between the Ag blending ratio and the surface roughness.
図５から、Ａｇ配合比率が増加するに従って、表面粗さが減少し、Ａｇ配合比率が８０ｗｔ％以上になることで、表面粗さが増大する傾向が確認できた。一方、図４からＡｇ配合比率が概ね１０ｗｔ％以上９５ｗ％未満の範囲のとき、短絡頻度が大きく低下することがわかる。よって、図４及び図５の結果から、Ｒmaxは２５ｎｍ以下であることが発光ユニットにおける短絡を改善することが可能であることがわかる。
From FIG. 5, it was confirmed that the surface roughness decreased as the Ag blending ratio increased and the surface roughness increased as the Ag blending ratio became 80 wt% or more. On the other hand, it can be seen from FIG. 4 that when the Ag blending ratio is in the range of approximately 10 wt% or more and less than 95 w%, the short circuit frequency is greatly reduced. Therefore, it can be seen from the results of FIGS. 4 and 5 that Rmax being 25 nm or less can improve the short circuit in the light emitting unit.
Claims (9)
中間電極と、
有機エレクトロルミネッセンスデバイスに相当する発光ユニットと
が積層された少なくとも３つの電極を有する有機ハイブリッドデバイスであって、
前記中間電極が少なくとも二種の金属を含む薄膜であることを特徴とする有機ハイブリッドデバイス。 A power generation unit corresponding to an organic solar cell;
An intermediate electrode;
An organic hybrid device having at least three electrodes laminated with a light emitting unit corresponding to an organic electroluminescence device,
The organic hybrid device, wherein the intermediate electrode is a thin film containing at least two kinds of metals.
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- 2018-02-14 JP JP2018024191A patent/JP2019140317A/en active Pending
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