JP4762542B2 - 光電デバイス - Google Patents
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Description
その電極の少なくとも一方が実質的に金属製で、少なくとも半透明である電極構造間に、サンドイッチ状に挟まれた誘電体層、又は半導体層、
実質的に金属製で、少なくとも半透明である電極の少なくとも一方の表面と接触する周期的微細構造、
その周期的微細構造の構造及び位置が、以下のようであることを特徴とする、すなわち、
誘電体層又は半導体層と、金属製で半透明の電極との間のインターフェースで主にサポートされる表面プラズモン(SP)ポラリトンモードが、
実質的に散乱されてなる、誘電体層又は半導体層及び金属製で半透明の電極の面から出る伝播光である。
・金属電極と、電子が注入される層、すなわち半導体又は誘電体層との間のインターフェースにのみ、格子形式構造が存在する構造。
・金属電極/大気(又は、金属電極/封じ込め)インターフェースのみに、格子形式構造が存在する構造。
・誘電体/半導体層から遠い側の金属電極の表面に別の誘電体層が存在し、その上に格子形式構造がある構造。
ii/ 層1=HT層、層2=ET媒体として作用するだけでなく、光も射出する(LE)材料、例えば、アルミニウム トリ 8-ハイドロキシキノリネート(Alq3)
iii/ 層1=HT、及び、LE、層2=ET
iv/ LE材料を、ET又はHT又はその両方に、少量、典型的には0.5%ドープすることができる。典型的なドーピング剤は、クマリン6、又は、五フェニル シクロペンタジエンである。集中消光が激しくない場合、より高いドーピング濃度、例えば10%を使用することができる。適当なドーパントの例は、ルブレン、及び、テルビウム、ユーロピウム、及びイリジウムの複合体を含む。
電極の少なくとも一方が金属かつ半透明である電極構造間に、サンドイッチ状に挟まれた誘電体層、又は半導体層、
金属半透明電極と接触する周期的微細構造、
ここで、その周期的微細構造は、以下の構造のうちの1つで与えられる、すなわち、
・金属半透明電極と半導体又は誘電体層との間のインターフェースにのみ、格子形式構造が存在する構造、
・金属半透明電極/大気インターフェースのみに、格子形式構造が存在する構造、
・前記誘電体層又は半導体層から遠い側にある前記金属半透明電極の表面上に存在する別の誘電体層の上に、格子形式構造が存在する構造。
ksp±nkg<±k0
となるはずであり、ここで、k0は、自由空間における発光周波数での光子の波動ベクトルであり、kspは、輻射に結合されるSPモードの面内波動ベクトルであり、かつ、kgは、その波形と対応付けられるBraggベクトルである。整数nは、Bragg散乱の次数であり、通常、n=1の値をとる、すなわち最低次の散乱である。振幅は、散乱処理の効率を定めることにおいて重要なパラメータであり、典型的には、ほぼλ0/10なるはずであり、ここでλ0は、発光材料の自由空間発光波長である。
2. 波形の上側(金属/大気)で散乱されるSPモードは、金属を通って浸透して、大気中に現れる。
ii/ 3a=HT層、3b=ET媒体として作用するだけでなく、光も射出する材料(LE)、例えばアルミニウム トリ 8-ハイドロキシキノリネート(Alq2)
iii/ 3a=HT及びLE、3b=ET
iv/ LE材料を、ET又はHT又はその両方の中に、少量、典型的には0.5%ドープすることができる。典型的なドーピング剤は、クマリン6、又は、ペンタフェニルシクロペンタジエンである。
Claims (12)
- a)誘電体材料又は半導体材料の、少なくとも1つのルミネッセント層と、
b)前記少なくとも1つのルミネッセント層を挟む第1及び第2の電極であって、該電極の少なくとも一方が半透明となるのに十分な薄さの金属製である、前記電極と、
を備える発光光電デバイスであって、
c)前記半透明な金属電極は2つの表面を有し、該2つの表面の各々は周期的微細構造を含み、前記周期的微細構造の構造及び位置は、表面プラズモン(SP)ポラリトンモードが、主に前記少なくとも1つのルミネッセント層と前記金属電極との間のインターフェースにおいてサポートされ、実質的にBragg散乱されて、前記少なくとも1つのルミネッセント層及び前記金属電極の面から出る伝播光となるようなものであり、前記発光光電デバイスが、
i)2つのBragg散乱処理に対応する強め合う干渉に関連する第1のSPポラリトンモードからの光、及び
ii)1つのBragg散乱処理に対応する第2のSPポラリトンモードからの光、
を示すルミネッセンス発光スペクトルを有する、
ことを特徴とする発光光電デバイス。 - 請求項1記載のデバイスであって、前記周期的微細構造は、
前記半透明な金属電極の2つの表面のそれぞれの上の各格子形式微細構造であって、該微細構造は、異なるSPポラリトンモードの散乱処理に起因する反位相効果に関連する破壊的干渉を妨げるのに十分なだけ位相外れとなる、前記微細構造、
である、前記デバイス。 - 前記周期的微細構造が、谷及び山の周期的な連続、又は、溝の周期的な連続である、
請求項1に記載のデバイス。 - 前記周期的微細構造が、前記表面上で一以上の方向に周期的である、
請求項1に記載のデバイス。 - 前記周期的微細構造が波長以下である、
請求項1に記載のデバイス。 - 前記金属電極がアルミニウム陰極である、
請求項1に記載のデバイス。 - 有機発光ダイオードを含む、
請求項1記載のデバイス。 - a)誘電体材料又は半導体材料の、少なくとも1つのルミネッセント層と、
b)前記少なくとも1つのルミネッセント層を挟む第1及び第2の電極であって、該電極の少なくとも一方が半透明となるのに十分な薄さの金属製である、前記電極と、
を備える光電デバイスであって、
c)前記半透明な金属電極は2つの表面を有し、その2つの表面のそれぞれの上に各周期的格子形式微細構造を備え、前記微細構造は、異なるSPポラリトンモードの散乱処理に起因する反位相効果に関連する破壊的干渉を妨げるのに十分なだけ位相外れとなり、
d)前記周期的微細構造の構造及び位置は、表面プラズモン(SP)ポラリトンモードが、主に前記少なくとも1つのルミネッセント層と前記半透明な金属電極との間のインターフェースにおいてサポートされ、実質的にBragg散乱されて、前記少なくとも1つのルミネッセント層及び前記半透明な金属電極の面から出る伝播光となるようなものであり、前記光電デバイスが、破壊的干渉の欠如に関連する、前記金属電極の両表面での散乱からのSPポラリトンモード伝播光を示す光学特性を有する、
ことを特徴とする光電デバイス。 - a)誘電体材料又は半導体材料の、少なくとも1つの層と、
b)前記少なくとも1つの層を挟む第1及び第2の電極であって、該電極の少なくとも一方が半透明となるのに十分な薄さの金属製である、前記電極と、
を備える光電デバイスであって、
c)前記半透明な金属電極は2つの表面を有し、該2つの表面の各々は周期的微細構造に関連し、前記周期的微細構造の構造及び位置は、表面プラズモン(SP)ポラリトンモードが、主に前記少なくとも1つの層と前記半透明の金属電極との間のインターフェースにおいてサポートされ、実質的に、Bragg散乱によって、前記少なくとも1つの層の面から出る放射に結合され、前記光電デバイスが、2つのBragg散乱処理に対応する強め合う干渉に関連するSPポラリトンモードを示す光学特性を有する、
ことを特徴とする光電デバイス。 - 前記周期的微細構造が、前記半透明な金属電極の2つの表面の一方の上にあり、谷及び山の周期的な連続、又は、溝の周期的な連続を含む、
請求項9に記載のデバイス。 - 請求項9記載のデバイスであって、有機光電池又はフォトダイオードデバイスからなり、
a)前記少なくとも1つの層は、前記第1及び第2の電極に挟まれた、有機半導体の階層化された薄い層であり、
b)前記階層化された層は、一方の電極と接触するn型半導体領域と、他方の電極と接触するp型半導体領域とを有する、
ことを特徴とする、前記デバイス。 - a)誘電体材料又は半導体材料の、少なくとも1つの層と、
b)前記少なくとも1つの層を挟む第1及び第2の電極であって、該電極の少なくとも一方は、薄く、穿孔されていない、連続した半透明な金属電極であり、該金属電極は、前記少なくとも1つの層を覆い、前記少なくとも1つの層と大気との間に配置され、前記少なくとも1つの層との間の第1のインターフェース、及び、大気との間の第2のインターフェースを有する、前記電極と、
を備える光電デバイスであって、
c)前記半透明な金属電極は、その各々のインターフェースに各表面を有し、該表面の各々は周期的微細構造を有し、前記周期的微細構造の構造及び位置は、動作時に、
i)前記金属電極により前記第1のインターフェースにおいてサポートされる第1の表面プラズモン(SP)ポラリトンモードが、2つのBragg散乱処理を受け、
ii)位相外れにおける異なる散乱処理に起因する、破壊的干渉及び関連する放射への結合の消滅が、前記第1のSPポラリトンモードについて回避され、
iii)前記金属電極により前記第2のインターフェースにおいてサポートされる第2のSPポラリトンモードが、1つのBragg散乱処理を受け、
iv)前記Bragg散乱処理が、前記第1及び第2のSPポラリトンモードを前記少なくとも1つの層へ斜めに伝播する放射と結合し、
v)前記光電デバイスが、前記第1のSPポラリトンモード及び第2のSPポラリトンモードの両方からの放射を示す光学特性を示す、
ようなものであることを特徴とする光電デバイス。
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