JP4812079B2 - 有機半導体ダイオード - Google Patents
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Description
ρ=V・d・CF/I,Ω・cm
ここで、CFは、補正因子として知られている。前記補正因子は、D/sの比率に依存し、ここで、sは、プローブ間隔である。D/s>20の場合、前記補正因子は4.54に接近する。前記シート抵抗(Rs)は、式Rs=ρ・dによって表される。
(i)基板上に(または多層構造中の装置または層上に)前述のコロイド系の適用;前記コロイド系は、チキソトロピック性を有し、設定温度および分散相のある濃度の維持により提供される。
(ii)溶液の粘性を減少させる任意の外部作用(加熱、剪断歪み作用等)による高いフロー(低減された粘度)状態の中への塗布されたコロイド系の変換;この作用は、全体の後の配列段階中に適用することができ、または最小必要時間続き、その結果、前記系は、配列段階中に増加した粘性を有する状態へ緩和しない。
(iii)前記系への外部配列作用、それは機械的な要因を使用して、または任意の他の手段によって生成することができる;外部作用の程度は、必要な適応を得て、そして異方性の薄い結晶フィルムの結晶格子の基礎としての機能を果たす構造を形成するため、コロイド系の運動のユニットに十分でなくてはならない。
(iv)外部作用により達成された還元粘度の状態から、最初またはより高い粘性の状態への層の配列領域の転換;この転移は、異方性の薄い結晶フィルムの非配向を引き起こさず、かつ表面の欠陥を生成しないように行なわれる。
(v)半導体層の最終の異方性の薄い結晶構造が形成される間の、溶媒除去(乾燥)の最終段階;この段階は、さらに継続期間、特性および温度によって特徴づけられた付加的な熱処理(アニール)をも含むことができ、超分子の構造および共役芳香性結晶層の結晶構造を損なわずに保持しながら、前記結晶水和物構造からの水分子の全体、または少なくとも部分的な除去を保証するように選択される。
p−n接合を有する有機半導体ダイオードを、以下のようにして準備した。以下に特定された材料の薄膜を、ガラス基板上に連続して塗布した。まず、1100Åの厚さのITOフィルムを、陽極としての機能を果たすように、5.0×10-6Torrの圧力で真空蒸着によって形成した。次いで、構造式XXIVを有する銅フタロシアニンのスルホ誘導体の薄膜を、ホール輸送層としての機能を果たすように、カスケード結晶プロセスの方法によってITO層上に形成した。この層の厚さは0.3μmであった。次に、式(Ia)を有するペリレン誘導体の薄膜を、カスケード結晶プロセスの方法によって、電子輸送層としての機能を果たすように、ホール輸送層一面に形成した。前記電子輸送層の厚さも、0.3μmであった。さらに、酸化リチウム(LiO2)の薄膜を、陰極としての機能を果たすように、1Å/秒の割合で前記電子輸送層上に蒸着した。前記LiO2層の厚さは、0.5nmであった。最後に、前記LiO2層を、補助電極としての機能を果たすアルミニウム(Al)の薄膜によって被覆した。総厚100nmになるように、10Å/秒の割合でアルミニウムを蒸着した。これで、p−n接合を有する有機半導体ダイオードの準備を完了した。
実施例1において、式(Va):
実施例1において、式(Vb):
実施例1において、式(VIa):
実施例1において、式(VIb):
前記ショットキー接触を有する有機半導体ダイオードを、以下のようにして準備した。以下に特定された材料の薄膜を、ガラス基板上に連続して塗布した。まず、1100Åの厚さのITOフィルムを、陽極としての機能を果たすように、5.0×10-6Torrの圧力で真空蒸着によって形成した。次いで、構造式(XIXa)を有するペリレンスルホ誘導体の薄膜を、電子輸送層としての機能を果たすように、カスケード結晶プロセスの方法によって形成した。この層は、ITO電極とショットキー接触を形成した。化合物(XIXa)の電子輸送層の厚さは0.3μmであった。最後に、インジウムの薄膜を、総厚0.5nmになるように1Å/秒の蒸着速度で電子輸送層上に蒸着し、オーム接触を形成した。これにより、ショットキー接触を有する有機半導体ダイオードの準備を完了した。
11:基板
12:陽極
13:ホール輸送層
14:電子輸送層
15:陰極
16:基板
17:電極
18:有機半導体層
19:電極
30:ショットキーバリア・ダイオード
Claims (20)
- p−n接合を有する有機半導体ダイオードであって、
第1の電極、第1の有機半導体層、第2の有機半導体層、および第2の電極を含み、
前記第1の有機半導体層は、ホール輸送材料からなり、前記第1の電極に結合され、
前記第2の有機半導体層は電子輸送性材料からなるとともに、前記接合で前記第1の有機半導体層に接触し、
前記ホールまたは電子輸送材料の少なくとも1つが、1つの結晶軸の方向に3.4±0.3Åの分子間隔を有する全体的に秩序ある結晶構造によって特徴づけられ、共役π系を有する少なくとも1つの多環式有機化合物を含む棒状超分子によって形成され、
前記第2の電極は、前記第1および第2の電極が前記接合で電場を生成するように位置して、前記第2の有機半導体層に結合されている、有機半導体ダイオード。 - 前記多環式有機化合物は、構造I〜XVIIを含む群から選ばれる一般構造式を有するペリノン系染料のスルホ誘導体である、請求項1に記載の有機半導体ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、群XVIIIa〜XVIIIdから選ばれる一般構造式の複素芳香族ポリシクロキノンのスルホ誘導体である、請求項1に記載の有機半導体ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、群XIX〜XXIIIから選ばれる一般構造式の溶成(fused)アントラキノン断片を有する染料のスルホ誘導体である、請求項1に記載の有機半導体ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、一般構造式XXIVのフタロシアニンのスルホ誘導体である、請求項1に記載の有機半導体ダイオード。
- 陽極としての機能を果たす前記第1の電極は、陰極としての機能を果たす前記第2の電極よりも電子仕事関数が高い材料からなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機半導体ダイオード。
- 前記陰極としての機能を果たす第2の電極の材料は、銀、鉛、錫、アルミニウム、カルシウム、インジウム、クロミウム、マグネシウムまたはリチウムなどのアルカリ金属、あるいはこれらの金属の合金、およびアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、またはそれらの組み合わせを含む群から選択される、請求項6に記載の有機半導体ダイオード。
- 前記陽極としての機能を果たす第1の電極の材料は、ニッケル、金、プラチナ、パラジウム、インジウム、ITO、イリジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、セレン、ヨウ化銅、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェニレンスルフィドおよびポリアニリン、またはそれらの組み合わせを含む群から選択される、請求項6または7に記載の有機半導体ダイオード。
- 1つの結晶軸の方向に3.4±0.3Åの分子間隔を有する全体的に秩序ある結晶構造によって特徴づけられ、共役π系を有する少なくとも1つの多環式有機化合物を含む棒状超分子によって形成される材料からなる有機半導体層と、
前記有機半導体層と接触する複数の電極とを含み、
前記複数の電極の少なくとも1つは、前記有機半導体層とショットキー接触を形成する、ショットキーバリア・ダイオード。 - 前記複数の電極の少なくとも1つは、前記有機半導体層とオーム接触を形成する、請求項9に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、構造I〜XVIIを含む群から選ばれる一般構造式を有するペリノン系染料のスルホ誘導体である、請求項9または10に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、群XVIIIa〜XVIIIdから選ばれる一般構造式の複素芳香族ポリシクロキノンのスルホ誘導体である、請求項9または10に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、群XIX〜XXIIIから選ばれる一般構造式の溶成(fused)アントラキノン断片を有する染料のスルホ誘導体である、請求項9または10に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- 前記多環式有機化合物は、一般構造式XXIVのフタロシアニンのスルホ誘導体である、請求項9または10に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- 前記有機半導体層は、電子輸送能力を有する有機化合物からなり、前記ショットキー接触を有する少なくとも1つの電極は、前記オーム接触を有する前記電極よりも電子仕事関数が高い材料からなる、請求項10〜14のいずれか1項に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- ショットキー接触を有する前記電極は、ニッケル、金、プラチナ、パラジウム、ITO、イリジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、セレン、ヨウ化銅、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェニレンスルフィドおよびポリアニリン、またはそれらの組み合わせを含む群から選択された材料からなる、請求項15に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- オーム接触を有する前記電極は、銀、鉛、錫、アルミニウム、カルシウム、インジウム、クロミウム、マグネシウムまたはリチウムなどのアルカリ土類金属、あるいはこれらの金属の合金、およびアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、またはそれらの組み合わせを含む群から選択された材料からなる、請求項15または16に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- 前記有機半導体層は、ホール輸送能力を有する有機化合物からなり、前記オーム接触を有する少なくとも1つの電極は、前記ショットキー接触を有する少なくとも1つの電極よりも電子仕事関数が高い材料からなる、請求項10〜14のいずれか1項に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- オーム接触を有する前記電極は、ニッケル、金、プラチナ、パラジウム、インジウム、ITO、イリジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、セレン、ヨウ化銅、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェニレンスルフィドおよびポリアニリン、またはそれらの組み合わせを含む群から選択された材料からなる、請求項18に記載のショットキーバリア・ダイオード。
- ショットキー接触を有する前記電極は、銀、鉛、錫、アルミニウム、カルシウム、インジウム、クロミウム、マグネシウムまたはリチウムなどのアルカリ土類金属、あるいはこれらの金属の合金、およびアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、またはそれらの組み合わせを含む群から選択された材料からなる、請求項18または19に記載のショットキーバリア・ダイオード。
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