JPWO2017094547A1 - Method for manufacturing photoelectric conversion element - Google Patents
Method for manufacturing photoelectric conversion element Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017094547A1 JPWO2017094547A1 JP2017553783A JP2017553783A JPWO2017094547A1 JP WO2017094547 A1 JPWO2017094547 A1 JP WO2017094547A1 JP 2017553783 A JP2017553783 A JP 2017553783A JP 2017553783 A JP2017553783 A JP 2017553783A JP WO2017094547 A1 JPWO2017094547 A1 JP WO2017094547A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- thin film
- photoelectric conversion
- electrode
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
光電変換素子を製造する方法であって、基板に第1の電極を配置するステップと、前記第1の電極の上部に、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される第1の薄膜を配置するステップと、前記第1の電極および前記第1の薄膜を有する前記基板に、気体により圧力を印加するステップと、前記第1の薄膜の上部に、印加電圧を光に変換する層、または入射光を電力に変換する層である光電変換層を配置するステップと、前記光電変換層の上部に、第2の電極を配置するステップと、を有する方法。 A method for manufacturing a photoelectric conversion element, comprising: disposing a first electrode on a substrate; and zinc (Zn) and oxygen (O) on the first electrode; and silicon (Si) And a step of disposing a first thin film made of a metal oxide containing at least one of tin (Sn), and pressure applied to the substrate having the first electrode and the first thin film with a gas. And a step of disposing a photoelectric conversion layer that is a layer that converts applied voltage into light or a layer that converts incident light into electric power on the first thin film, and an upper portion of the photoelectric conversion layer Disposing a second electrode.
Description
本発明は、光電変換素子を製造する方法に関し、特に、エレクトロルミネッセンス素子、および太陽電池などの光電変換素子を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a photoelectric conversion element, and particularly relates to an electroluminescence element and a method for producing a photoelectric conversion element such as a solar cell.
光電変換素子は、電圧印加によって発光が生じるエレクトロルミネッセンス素子や、光入射によって起電力が生じる太陽電池など、各種分野において広く使用されている。 BACKGROUND ART A photoelectric conversion element is widely used in various fields such as an electroluminescence element that emits light when a voltage is applied and a solar cell that generates an electromotive force when light enters.
例えば、エレクトロルミネッセンス素子の一種である発光ダイオード(LED)は、一対の電極(陽極および陰極)と、これらの電極間に配置された発光層とを備える。両電極間に電圧を印加すると、それぞれの電極から、発光層にホールおよび電子が注入される。このホールと電子が発光層内で再結合した際に、結合エネルギーが生じ、この結合エネルギーによって発光層中の発光材料が励起される。励起した発光材料が基底状態に戻る際に発光が生じる。従って、LEDは、発光素子や照明として使用することができる。 For example, a light emitting diode (LED), which is a kind of electroluminescence element, includes a pair of electrodes (anode and cathode) and a light emitting layer disposed between these electrodes. When a voltage is applied between both electrodes, holes and electrons are injected from each electrode into the light emitting layer. When the holes and electrons recombine in the light emitting layer, binding energy is generated, and the light emitting material in the light emitting layer is excited by this binding energy. Light emission occurs when the excited luminescent material returns to the ground state. Therefore, the LED can be used as a light emitting element or illumination.
一方、太陽電池は、一対の電極と、これらの間に配置された光電変換層とを有する。光電変換層に光が入射されると、光電変換層でホールと電子が発生し、起電力が生じる。ホールおよび電子を、それぞれ、別の電極から取り出すことにより、系外に電力を取り出すことができる。 On the other hand, a solar cell has a pair of electrodes and a photoelectric conversion layer disposed between them. When light enters the photoelectric conversion layer, holes and electrons are generated in the photoelectric conversion layer, and an electromotive force is generated. Electric power can be taken out of the system by taking out holes and electrons from separate electrodes.
LEDおよび太陽電池などの光電変換素子の分野においては、素子としての特性のさらなる向上のため、各種構成が提案されている(例えば特許文献1)。 In the field of photoelectric conversion elements such as LEDs and solar cells, various configurations have been proposed in order to further improve the characteristics as elements (for example, Patent Document 1).
前述のように、光電変換素子に関しては、素子としての特性向上のため、各種対策が提案されている。例えば、前述の特許文献1には、光電変換素子において、亜鉛(Zn)とケイ素(Si)を含む酸化物の非晶質薄膜を、電子輸送層などに利用することが記載されている。 As described above, various measures have been proposed for photoelectric conversion elements in order to improve the characteristics of the elements. For example, Patent Document 1 described above describes that, in a photoelectric conversion element, an oxide amorphous thin film containing zinc (Zn) and silicon (Si) is used for an electron transport layer or the like.
しかしながら、光電変換素子に対しては、現在もなお、エレクトロルミネッセンス素子の発光効率や太陽電池の発電効率などの特性の向上が要望されている。 However, for photoelectric conversion elements, there are still demands for improvement in characteristics such as light emission efficiency of electroluminescence elements and power generation efficiency of solar cells.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて特性が有意に改善された光電変換素子の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a background, and this invention aims at providing the manufacturing method of the photoelectric conversion element by which the characteristic was improved significantly compared with the past.
本発明では、光電変換素子を製造する方法であって、
(1)基板に第1の電極を配置するステップと、
(2)前記第1の電極の上部に、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される第1の薄膜を配置するステップと、
(3)前記第1の電極および前記第1の薄膜を有する前記基板に、気体により圧力を印加するステップと、
(4)前記第1の薄膜の上部に、印加電圧を光に変換する層、または入射光を電力に変換する層である光電変換層を配置するステップと、
(5)前記光電変換層の上部に、第2の電極を配置するステップと、
を有する方法が提供される。In the present invention, a method for producing a photoelectric conversion element,
(1) disposing a first electrode on a substrate;
(2) The upper portion of the first electrode is made of a metal oxide containing zinc (Zn) and oxygen (O), and further containing at least one of silicon (Si) and tin (Sn). Disposing a first thin film;
(3) applying pressure by gas to the substrate having the first electrode and the first thin film;
(4) Arranging a photoelectric conversion layer that is a layer that converts an applied voltage into light or a layer that converts incident light into electric power on the first thin film;
(5) disposing a second electrode on the photoelectric conversion layer;
Is provided.
本発明では、従来に比べて特性が有意に改善された光電変換素子の製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a photoelectric conversion element whose characteristics are significantly improved as compared with the prior art.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、より詳しく説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
本発明の一実施形態では、光電変換素子を製造する方法であって、
(1)基板に第1の電極を配置するステップと、
(2)前記第1の電極の上部に、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される第1の薄膜を配置するステップと、
(3)前記第1の電極および前記第1の薄膜を有する前記基板に、気体により圧力を印加するステップと、
(4)前記第1の薄膜の上部に、印加電圧を光に変換する層、または入射光を電力に変換する層である光電変換層を配置するステップと、
(5)前記光電変換層の上部に、第2の電極を配置するステップと、
を有する方法が提供される。In one embodiment of the present invention, a method for producing a photoelectric conversion element comprising:
(1) disposing a first electrode on a substrate;
(2) The upper portion of the first electrode is made of a metal oxide containing zinc (Zn) and oxygen (O), and further containing at least one of silicon (Si) and tin (Sn). Disposing a first thin film;
(3) applying pressure by gas to the substrate having the first electrode and the first thin film;
(4) Arranging a photoelectric conversion layer that is a layer that converts an applied voltage into light or a layer that converts incident light into electric power on the first thin film;
(5) disposing a second electrode on the photoelectric conversion layer;
Is provided.
ここで、本願において、「光電変換素子」とは、「光電変換層」を有する素子の総称を意味する。また、「光電変換層」は、光エネルギーが導入(照射)された際に電気エネルギーが生じる層(光−電変換層)の他、電気エネルギーが導入(印加)された際に発光が生じる層(電−光変換層)をも含む。 Here, in the present application, the “photoelectric conversion element” means a generic name of an element having a “photoelectric conversion layer”. The “photoelectric conversion layer” is a layer that generates electric energy when electric energy is introduced (applied) in addition to a layer that generates electric energy when light energy is introduced (irradiated) (photo-electric conversion layer). (Electro-optical conversion layer) is also included.
例えば、「光電変換層」が電圧印加によって光を放射する発光層で構成される場合、そのような「光電変換層」を備える「光電変換素子」は、エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)となる。なお、そのようなEL素子は、「光電変換層」が有機発光層で構成される有機EL素子であっても、「光電変換層」が無機発光層で構成される無機EL素子であってもよい。 For example, when the “photoelectric conversion layer” is composed of a light-emitting layer that emits light when a voltage is applied, the “photoelectric conversion element” including such a “photoelectric conversion layer” is an electroluminescence element (EL element). Such an EL element may be an organic EL element in which the “photoelectric conversion layer” is composed of an organic light emitting layer, or an inorganic EL element in which the “photoelectric conversion layer” is composed of an inorganic light emitting layer. Good.
一方、「光電変換層」が光照射によって起電力が生じる層で構成される場合、そのような「光電変換層」を備える「光電変換素子」は、太陽電池となる。なお、そのような太陽電池は、「光電変換層」が有機層で構成される有機太陽電池であっても、「光電変換層」が無機層で構成される無機太陽電池であってもよい。 On the other hand, when the “photoelectric conversion layer” is composed of a layer in which an electromotive force is generated by light irradiation, the “photoelectric conversion element” including such a “photoelectric conversion layer” is a solar cell. Such a solar cell may be an organic solar cell in which the “photoelectric conversion layer” is composed of an organic layer or an inorganic solar cell in which the “photoelectric conversion layer” is composed of an inorganic layer.
本発明による光電変換素子を製造する方法では、以下に詳しく示すように、従来に比べて、素子としての特性を有意に向上させることができる。 In the method for producing a photoelectric conversion element according to the present invention, as will be described in detail below, the characteristics as an element can be significantly improved as compared with the prior art.
以下、光電変換素子がエレクトロルミネッセンス素子および太陽電池である場合を例に、本発明の一実施形態による製造方法について、詳しく説明する。 Hereinafter, the manufacturing method according to one embodiment of the present invention will be described in detail by taking as an example the case where the photoelectric conversion element is an electroluminescence element and a solar battery.
(本発明の一実施形態によるEL素子の製造方法)
図1および図2を参照して、本発明の一実施形態によるEL素子の製造方法(以下、「第1の製造方法」という)について、説明する。なお、ここでは、EL素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を製造する場合を例に、以下説明する。(Method for Manufacturing EL Element According to One Embodiment of the Present Invention)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, a method for manufacturing an EL device according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “first manufacturing method”) will be described. Here, the case where an organic electroluminescence element (organic EL element) is manufactured as an EL element will be described below as an example.
図1には、第1の製造方法のフローの一例を概略的に示す。また、図2には、第1の製造方法によって製造されるEL素子の断面を概略的に示す。 FIG. 1 schematically shows an example of the flow of the first manufacturing method. FIG. 2 schematically shows a cross section of an EL element manufactured by the first manufacturing method.
図1に示すように、第1の製造方法は、
(a)基板に第1の電極を配置するステップ(ステップS110)と、
(b)第1の電極の上部に、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される第1の薄膜を配置するステップ(ステップS120)と、
(c)第1の電極および前記第1の薄膜を有する基板に、気体により圧力を印加するステップ(ステップS130)と、
(d)第1の薄膜の上部に、第1の追加層を配置するステップ(ステップS140)と、
(e)第1の追加層の上部に、有機発光層を配置するステップ(ステップS150)と、
(f)有機発光層の上部に、第2の追加層を配置するステップ(ステップS160)と、
(g)第2の追加層の上部に、第2の電極を配置するステップ(ステップS170)と、
をこの順番に有する。As shown in FIG. 1, the first manufacturing method is:
(A) disposing the first electrode on the substrate (step S110);
(B) The first electrode is made of a metal oxide containing zinc (Zn) and oxygen (O), and further comprising at least one of silicon (Si) and tin (Sn). Placing the thin film 1 (step S120);
(C) applying a pressure by gas to the substrate having the first electrode and the first thin film (step S130);
(D) disposing a first additional layer on top of the first thin film (step S140);
(E) disposing an organic light emitting layer on top of the first additional layer (step S150);
(F) placing a second additional layer on top of the organic light emitting layer (step S160);
(G) disposing a second electrode on top of the second additional layer (step S170);
In this order.
図2に示すように、この第1の製造方法では、例えば、基板110上に、第1の電極(陰極)120、第1の薄膜130、第1の追加層140、有機発光層150、第2の追加層160、および第2の電極(陽極)170をこの順に備える有機EL素子100が製造される。
As shown in FIG. 2, in this first manufacturing method, for example, on a
以下、図1に示した各ステップについて説明する。なお、以下の説明では、明確化のため、各部材を表す際に、図2に示した参照符号を使用する。 Hereinafter, each step shown in FIG. 1 will be described. In the following description, the reference numerals shown in FIG. 2 are used for representing each member for the sake of clarity.
(ステップS110)
まず、基板110が準備される。(Step S110)
First, the
基板110は、上部に有機EL素子100を構成する各層を支持する役割を有する。基板110の材質は特に限られない。図2において、有機EL素子100の光取り出し面を下側(すなわち基板110側)とする場合、基板110は、透明な材料で構成される。例えば、基板110として、ガラス基板またはプラスチック基板等が使用される。
The
次に、基板110の上に、第1の電極120が配置される。
Next, the
第1の電極120は、通常、金属で構成される。なお、有機EL素子100の光取り出し面を下側(すなわち基板110側)とする場合、第1の電極120は、透明な材料で構成される。第1の電極120として、例えばITO(インジウムスズ酸化物)のような透明金属酸化物薄膜が使用される。
The
第1の電極120は、例えば、アルミニウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、チタニウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、イッテルビウム、ルテニウム、マンガン、モリブデン、バナジウム、クロム、タンタル、または、前述の金属の合金のような金属材料であってもよい。あるいは、第1の電極120は、例えば、ITO、アンチモン酸化物(Sb2O3)、ジルコニウム酸化物(ZrO2)、スズ酸化物(SnO2)、亜鉛酸化物(ZnO)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(ZnO−Al2O3:アルミニウムがドーピングされた亜鉛酸化物)、GZO(ZnO−Ga2O3:ガリウムがドーピングされた亜鉛酸化物)、NbドープTiO2、TaドープTiO2、およびIWZO(In2O3−WO3−ZnO:三酸化タングステンおよび酸化亜鉛がドーピングされたインジウム酸化物)等の金属酸化物であってもよい。The
第1の電極120の設置方法は、特に限られない。
The installation method of the
第1の電極120は、例えば、蒸着法(真空蒸着法および電子ビーム蒸着法)、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法およびスパッタリング法等により、成膜してもよい。
The
典型的には、第1の電極120の厚さは、50nm〜150nmの範囲である。50nm以上であれば、低抵抗な電極が形成されるので好ましい。150nm以下であれば、電極のエッジの段差が小さく、後から成膜される膜の被覆性がよく、発光面積または受光面積を広くできるため好ましい。第1の電極120として、透明な金属材料を使用する場合、第1の電極120の厚さは、2nm〜50nmの範囲であることが好ましい。2nm以上であれば、光電変換素子として適用可能な導電性が得られるので好ましい。50nm以下であれば、透明性が確保できるため好ましい。
Typically, the thickness of the
(ステップS120)
次に、第1の電極120の上部に、第1の薄膜130が配置される。(Step S120)
Next, the first
第1の薄膜130は、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される。
The first
第1の薄膜130は、亜鉛(Zn)、ケイ素(Si)、および酸素(O)を含む金属酸化物(以下、ZSOという)で構成される場合、一般的に用いられるZnOなどの酸化物半導体と比べて仕事関数が例えば3.5eVと低くなり、特に、有機材料への電子注入特性に優れる。この場合、Zn/(Zn+Si)の値は、例えば、モル比で0.30〜0.95の範囲である。0.30以上であれば、十分に大きな電子移動度が得られ、光電変換素子の駆動電圧の上昇が抑えられる。0.95以下であれば、平滑な表面が得られるので短絡を抑制できる。Zn/(Zn+Si)の値は、モル比で0.70〜0.94であってもよく、0.80〜0.92であってもよく、0.85〜0.90であってもよい。
When the first
第1の薄膜130は、化学組成がxZnO−(1−x)SiO2(x=0.30〜0.95)表わされることが好ましい。xが0.30以上であれば、十分に大きな電子移動度が得られ、光電変換素子の駆動電圧の上昇が抑えられる。xが0.95以下であれば、特に平滑な表面が得られるので短絡を抑制できる。xは0.70〜0.94であってもよく、0.80〜0.92であってもよく、0.85〜0.90であってもよい。The first
第1の薄膜130は、複合酸化物の形態であることが好ましい。
The first
第1の薄膜130は、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)および酸素(O)を含む金属酸化物(以下、ZTOという)で構成される場合、エッチングレートが適切であり、エッチングし過ぎることなく所望の形状を形成できるため、有機EL素子または太陽電池を安定して製造できる。この場合、第1の薄膜130は、酸化物換算で、ZnOとSnO2の合計100mol%に対して、SnO2が15mol%以上、95mol%以下であることが好ましい。SnO2が15mol%以上であれば、結晶化温度が高く、各種のプロセスにおいて施される熱処理工程において結晶化しにくい。SnO2が95mol%以下であれば、焼結しやすく、良好な酸化物ターゲットが得られ、薄膜を形成しやすい。SnO2は30mol%以上、70mol%以下であってもよく、35mol%以上、60mol%以下であってもよく、40mol%以上、50mol%以下であってもよい。When the first
第1の薄膜130は、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含む金属酸化物(以下、ZTSOという)で構成される場合、仕事関数が低く、かつ、とエッチングレートが適切であり、また、高い透明性が得られるため、有機EL素子または太陽電池の素子特性が向上する。この場合、第1の薄膜130は、酸化物換算で、ZnO、SnO2、およびSiO2の合計100mol%に対して、SnO2が12mol%以上、97mol%以下であることが好ましい。SnO2が15mol%以上であれば、結晶化温度が高く、各種のプロセスにおいて施される熱処理工程において結晶化しにくい。SnO2が95mol%以下であれば、焼結しやすく、良好な酸化物ターゲットが得られ、薄膜を形成しやすい。SnO2は30mol%以上、70mol%以下であってもよく、35mol%以上、60mol%以下であってもよく、40mol%以上、50mol%以下であってもよい。When the first
第1の薄膜130は、ZTSOで構成される場合、酸化物換算で、ZnO、SnO2、およびSiO2の合計100mol%に対して、SiO2が5mol%以上、30mol%以下であることが好ましい。SiO2が5mol%以上、30mol%以下であれば、電子親和力が大きすぎず、体積抵抗率が高すぎない。SiO2は7mol%以上、20mol%以下であってもよく、10mol%以上、15mol%以下であってもよい。When the first
第1の薄膜130は、さらに、チタン(Ti)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ニオブ(Nb)、およびアルミニム(Al)からなる群から選択される一以上の金属成分を含んでもよい。これらの金属成分の含有量は、酸化物換算で、ZnO、SiO2、SnO2、およびその他の金属成分の酸化物の合計100mol%に対して、好ましくは15mol%以下であり、より好ましくは10mol%以下であり、さらに好ましくは5mol%以下である。なお、酸化物換算においては、これらの金属は、TiO2、In2O3、Ga2O3、Nb2O5、またはAl2O3の形態として算出することとする。The first
第1の薄膜130の薄膜の組成は、膜厚が200nm以上の場合は、EPMAを用いて基板補正を行うことにより、分析することができる。また、膜厚が700nm以上の場合、第1の薄膜130の組成は、SEM−EDXを用いて、10kVの加速電圧で分析することができる。また、XRFを用いて基板補正を行うことでも、分析することができる。また、ICPを使用する場合、第1の薄膜130は、1mm3以上の体積を使用することにより、分析することができる。The composition of the thin film of the first
第1の薄膜130は、非晶質または非晶質の状態が支配的であることが好ましい。ここで、非晶質とは、X線回折測定で鋭いピークを与えない物質を意味する。具体的には、X線波長λが0.154nm、シェラー定数Kが0.9であるとき、下記式(1)で表されるシェラーの式で求められる結晶子径(シェラー径)が5.2nm以下である。シェラー径Lはシェラー定数をK、X線波長をλ、半値幅をβ、ピーク位置をθとすると、
L=Kλ/(βcosθ) 式(1)
で表される。また、非晶質の状態が支配的であるとは、非晶質が体積割合で50%より多く存在している状態のことである。第1の薄膜130が非晶質または非晶質の状態が支配的であれば、膜表面の平滑性が高く、素子の短絡防止が可能であるため好ましい。第1の薄膜130は、微結晶であっても、非晶質と微結晶が混在する形態であってもよい。ここで微結晶とは、シェラー径が5.2nmより大きく、100nmより小さい結晶である。第1の薄膜130が微結晶であれば、導電性が向上するため好ましい。第1の薄膜130が非晶質と微結晶が混在する形態であれば、平滑性と導電性とがともに向上するため好ましい。It is preferable that the first
L = Kλ / (βcos θ) Equation (1)
It is represented by The amorphous state is dominant when the amorphous is present in a volume ratio of more than 50%. If the first
第1の薄膜130の電子移動度は、10−4cm2・V−1s−1〜102cm2・V−1s−1であってもよく、10−3cm2・V−1s−1〜102cm2・V−1s−1であってもよく、10−2cm2・V−1s−1〜102cm2・V−1s−1であってもよい。The electron mobility of the first
第1の薄膜130の電子密度は、1×1018cm−3〜1×1021cm−3であってもよく、5×1018cm−3〜5×1020cm−3であってもよく、1×1019cm−3〜1×1020cm−3であってもよい。The electron density of the first
このような電子移動度および電子密度を有する第1の薄膜130は、導電性が高く、電子輸送性が高いという特徴を有する。
The first
第1の薄膜130の電子移動度は、ホール測定法またはタイムオブフライト(Time−of−Flight(TOF))法等により、求めることができる。第1の薄膜130の電子密度は、ヨウ素滴定法またはホール測定法等により求めることができる。
The electron mobility of the first
第1の薄膜130の電子親和力は、2.0eV〜4.0eVであってもよく、2.2eV〜3.5eVであってもよく、2.5eV〜3.0eVであってもよい。電子親和力が2.0eV以上である場合、第1の薄膜130の電子注入特性が良好になり、有機EL素子100の発光効率が向上する。また、電子親和力が4.0eV以下である場合、有機EL素子100から十分な発光が得られ易い。このような特徴から、第1の薄膜130の設置により、有機EL素子100において、第1の電極120に対する電子注入性を高めることができる。
The electron affinity of the first
第1の薄膜130のイオン化ポテンシャルは、5.5eV〜8.5eVであってもよく、5.7eV〜7.5eVであってもよく、5.9eV〜7.0eVであってもよい。このように大きいイオン化ポテンシャルを有する第1の薄膜130は、ホールブロック効果が高く、電子のみを選択的に輸送することができる。そのため、第1の薄膜130の設置により、第1の電極120に対するホールブロック性を高めることができる。
The ionization potential of the first
第1の薄膜130の厚さは、これに限られるものではないが、10μm以下であってもよく、2μm以下であってもよく、1nm以上であってもよく、10nm以上であってもよい。
The thickness of the first
(第1の薄膜130の形成方法)
第1の薄膜130は、例えば、亜鉛(Zn)およびケイ素(Si)を含むターゲットを用いた気相蒸着法により、基板110上に形成することができる。(Method for Forming First Thin Film 130)
The first
本願において、「気相蒸着法」とは、物理気相成膜(PVD)法、PLD法、スパッタリング法、および真空蒸着法を含む、ターゲット原料を気化させてからこの原料を基板上に堆積させる成膜方法の総称を意味する。 In the present application, “vapor deposition” refers to vapor deposition of a target material including a physical vapor deposition (PVD) method, a PLD method, a sputtering method, and a vacuum deposition method, and then depositing this material on a substrate. This is a general term for film formation methods.
スパッタリング法には、DC(直流)スパッタリング法、高周波スパッタリング法、ヘリコン波スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、およびマグネトロンスパッタリング法等が含まれる。スパッタリング法では、大面積領域に、比較的均一に薄膜を成膜することができる。 The sputtering method includes a DC (direct current) sputtering method, a high frequency sputtering method, a helicon wave sputtering method, an ion beam sputtering method, a magnetron sputtering method, and the like. In the sputtering method, a thin film can be formed relatively uniformly in a large area.
ターゲットは、ZnおよびSiを含むものであればよい。ZnおよびSiは、単独のターゲットに含まれていてもよく、複数のターゲットに別々に含まれていてもよい。ターゲットにおいて、ZnおよびSiは、それぞれ金属または金属酸化物として存在してもよく、合金または複合金属酸化物として存在してもよい。金属酸化物または複合金属酸化物は、結晶であってもよく、非晶質であってもよい。 The target should just contain Zn and Si. Zn and Si may be contained in a single target or may be separately contained in a plurality of targets. In the target, Zn and Si may exist as a metal or a metal oxide, respectively, or may exist as an alloy or a composite metal oxide. The metal oxide or composite metal oxide may be crystalline or amorphous.
ターゲットは、ZnおよびSiの他、Sn、Ti、In、Ga、Nb、およびAlからなる群から選択される一以上の金属成分を含んでもよい。Zn、Siおよびその他の金属成分は、単独のターゲットに含まれていてもよく、複数のターゲットに別々に含まれていてもよい。ターゲットにおいて、Zn、Siおよびその他の金属成分は、それぞれ金属または金属酸化物として存在してもよく、2種以上の金属の合金または複合金属酸化物として存在してもよい。金属酸化物または複合金属酸化物は、結晶であってもよく、非晶質であってもよい。 In addition to Zn and Si, the target may include one or more metal components selected from the group consisting of Sn, Ti, In, Ga, Nb, and Al. Zn, Si and other metal components may be contained in a single target, or may be separately contained in a plurality of targets. In the target, Zn, Si and other metal components may exist as a metal or a metal oxide, respectively, or may exist as an alloy or a composite metal oxide of two or more metals. The metal oxide or composite metal oxide may be crystalline or amorphous.
単独のターゲットを用いる場合、ターゲットにおけるZn/(Zn+Si)の値は、モル比で0.30〜0.95であってもよく、0.70〜0.94であってもよく、0.80〜0.92であってもよく、0.85〜0.90であってもよい。単独のターゲットが、ZnおよびSiの他、Sn、Ti、In、Ga、Nb、およびAlからなる群から選択される一以上の金属成分を含む場合、これらの金属成分の含有量は、酸化物換算で、ZnO、SiO2およびその他の金属成分の酸化物の合計100mol%に対して、好ましくは15mol%以下であり、より好ましくは10mol%以下であり、さらに好ましくは5mol%以下である。なお、酸化物換算において、金属成分は、SnO2、TiO2、In2O3、Ga2O3、Nb2O5、またはAl2O3として算出することとする。ターゲットの組成分析は、XRF法等により行うことができる。なお、形成される第1の薄膜130の組成は、用いたターゲットの組成比と異なることがある。When a single target is used, the value of Zn / (Zn + Si) in the target may be 0.30 to 0.95 in molar ratio, 0.70 to 0.94, or 0.80. -0.92 may be sufficient and 0.85-0.90 may be sufficient. When a single target contains one or more metal components selected from the group consisting of Sn, Ti, In, Ga, Nb, and Al in addition to Zn and Si, the content of these metal components is oxide in terms of, ZnO, the total 100 mol% of an oxide of SiO 2 and other metal components, preferably not more than 15 mol%, more preferably not more than 10 mol%, more preferably not more than 5 mol%. Note that, in terms of oxide, the metal component is calculated as SnO 2 , TiO 2 , In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , Nb 2 O 5 , or Al 2 O 3 . The composition analysis of the target can be performed by the XRF method or the like. Note that the composition of the formed first
複数のターゲットを用いる場合、例えば、金属SiのターゲットとZnOのターゲットを同時にスパッタすることで、第1の薄膜130を得ることができる。その他の複数のターゲットの組み合わせとしては、ZnOのターゲットとSiO2のターゲットの組み合わせ、ZnOおよびSiO2を含み、ZnO比率の異なる複数のターゲットの組み合わせ、金属Znのターゲットと金属Siのターゲットの組み合わせ、金属ZnのターゲットとSiO2のターゲットの組み合わせ、金属Znまたは金属Siを含むターゲットとZnOおよびSiO2を含むターゲットの組み合わせなどが挙げられる。When a plurality of targets are used, for example, the first
複数のターゲットを同時に用いる場合、それぞれのターゲットに印加する電力を調節することで所望の組成を有する第1の薄膜130を得ることができる。
When a plurality of targets are used at the same time, the first
第1の薄膜130を成膜する際には、第1の薄膜130が非晶質または非晶質の状態が支配的である場合、基板110は、「積極的に」は加熱しないことが好ましい。基板110の温度が上昇すると、第1の薄膜130が非晶質になりにくい場合があるためである。
When forming the first
ただし、イオン衝撃などによるスパッタ工程自身によって、基板110が「付随的に」加熱される場合がある。この場合、どの程度基板110の温度が上昇するかは、スパッタの条件に依存する。基板110の温度上昇を避けるため、基板110を「積極的に」冷却してもよい。基板110が70℃以下で、第1の薄膜130の成膜を行うことが好ましい。基板110の温度は、60℃以下であってもよく、50℃以下であってもよい。
However, the
スパッタリングガスの圧力(スパッタ装置のチャンバ内の圧力)は0.05Pa〜10Paの範囲が好ましく、0.1Pa〜5Paがより好ましく、0.2Pa〜3Paがさらに好ましい。この範囲であれば、スパッタリングガスの圧力が低すぎることがないため、プラズマが安定になる。また、スパッタリングガスの圧力が高すぎることがないため、イオン衝撃が増えることによる基板110の温度上昇を抑制することができる。
The pressure of the sputtering gas (pressure in the chamber of the sputtering apparatus) is preferably in the range of 0.05 Pa to 10 Pa, more preferably 0.1 Pa to 5 Pa, and further preferably 0.2 Pa to 3 Pa. If it is this range, since the pressure of sputtering gas will not be too low, plasma will become stable. Further, since the pressure of the sputtering gas is not too high, an increase in the temperature of the
使用されるスパッタリングガスは、特に限られない。スパッタリングガスは、不活性ガスまたは希ガスであってもよい。酸素を含有してもよい。不活性ガスとしては、例えば、N2ガスが挙げられる。また、希ガスとしては、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)、Kr(クリプトン)、およびXe(キセノン)が挙げられる。これらは、単独で使用しても、他のガスと併用してもよい。あるいは、スパッタリングガスは、NO(一酸化窒素)やCO(一酸化炭素)のような還元性ガスであってもよい。The sputtering gas used is not particularly limited. The sputtering gas may be an inert gas or a noble gas. Oxygen may be contained. The inert gas, eg, N 2 gas. In addition, examples of the rare gas include He (helium), Ne (neon), Ar (argon), Kr (krypton), and Xe (xenon). These may be used alone or in combination with other gases. Alternatively, the sputtering gas may be a reducing gas such as NO (nitrogen monoxide) or CO (carbon monoxide).
以上の方法により、第1の電極120の上に、第1の薄膜130を形成することができる。
With the above method, the first
(ステップS130)
次に、第1の薄膜130に、気体による圧力が印加される。(Step S130)
Next, a gas pressure is applied to the first
ここで、第1の薄膜130に印加される圧力の値は、例えば、10kPa〜1000kPaの範囲であり、例えば大気圧(約101kPa)であってもよい。第1の薄膜130に印加される圧力が10kPa以上であれば、有機ELの発光特性を向上し、太陽電池の発電効率が向上する。50kPa以上が好ましく、80kPa以上がより好ましい。第1の薄膜130に印加される圧力が1000kPa以下であれば、大規模な高圧力印加装置を用いることなく、有機ELの発光特性や太陽電池の発電効率を向上できる。500kPa以下が好ましく、200kPa以下がより好ましい。
Here, the value of the pressure applied to the first
また、気体は、空気、窒素、または酸素等であってもよい。 The gas may be air, nitrogen, oxygen, or the like.
第1の薄膜130に気体による圧力を印加する方法は、特に限られない。例えば、前記ステップS120をチャンバ内で実施した後、チャンバを開放して基板110をチャンバから取り出すことにより、第1の薄膜130に圧力を印加してもよい。この場合、取り出された基板110は、例えば、室温の大気、窒素雰囲気、または酸素雰囲気に晒されてもよい。
The method for applying a gas pressure to the first
また、圧力を印加する時に、基板の温度を上げてもよい。具体的には、50℃〜300℃が好ましく、100℃〜200℃がより好ましく、120℃〜180℃がさらに好ましい。 Further, the temperature of the substrate may be raised when the pressure is applied. Specifically, 50 ° C to 300 ° C is preferable, 100 ° C to 200 ° C is more preferable, and 120 ° C to 180 ° C is more preferable.
(ステップS140)
次に、第1の薄膜130の上に、第1の追加層140が設置される。(Step S140)
Next, the first
第1の追加層140は、電子注入層、電子輸送層、およびホールブロック層の少なくとも一つの機能を有してもよい。
The first
なお、このステップS140は、必須の工程ではなく、不要な場合、省略されてもよい。すなわち、第1の追加層140は、任意に設置され得る層である。これは、前述のステップS120で形成された第1の薄膜130が電子注入層、電子輸送層、および/またはホールブロック層としても機能することができるためである。
In addition, this step S140 is not an essential process, and may be omitted if unnecessary. That is, the 1st
ただし、第1の追加層140が、後述する「エレクトライド層」で構成される場合、第1の追加層140を配置することにより、より良好な特性を有する有機EL素子100を提供することが可能となる。
However, when the first
第1の追加層140を電子輸送層として配置する場合、第1の追加層140は、電子輸送性を有する材料から選定される。電子輸送層の成膜方法としては、従来の一般的な成膜方法が利用できる。
When disposing the first
また、第1の追加層140を電子注入層として配置する場合、第1の追加層140は、電子注入性を有する材料から選定される。
Moreover, when arrange | positioning the 1st
第1の追加層140は、例えば、フッ化リチウム、炭酸セシウム、塩化ナトリウム、フッ化セシウム、酸化リチウム、酸化バリウム、炭酸バリウム、および8−キノリノラトリチウムからなる群から選ばれる一以上であってもよい。電子注入層の成膜方法としては、従来の一般的な成膜方法が利用できる。
The first
また、第1の追加層140をホールブロック層として配置する場合、第1の追加層140は、ホールブロック性を有する材料から選定される。
Moreover, when arrange | positioning the 1st
第1の追加層140は、例えばHOMO準位の高い材料等であってもよい。あるいは、第1の追加層140は、無機酸化物、金属酸化物等であってもよい。第1の追加層140としては、例えば、IGZO(In−Ga−Zn−O)、ITO(In−Sn−O)、ISZO(In−Si−Zn−O)、IGO(In−Ga−O)、ITZO(In−Sn−Zn−O)、IZO(In−Zn−O)、およびIHZO(In−Hf−Zn−O)等が挙げられる。ホールブロック層の成膜方法としては、従来の一般的な成膜方法が利用できる。
The first
ここで、特に、第1の追加層140は、カルシウム原子およびアルミニウム原子を含む非晶質酸化物のエレクトライドで構成されることが好ましい。
Here, in particular, the first
「カルシウム原子およびアルミニウム原子を含む非晶質酸化物のエレクトライド」とは、カルシウム原子、アルミニウム原子および酸素原子から構成される非晶質を溶媒とし、電子を溶質とする溶媒和からなる非晶質固体物質を意味する。非晶質酸化物中の電子は、陰イオンとして働く。電子はバイポーラロンとして存在してもよい。バイポーラロンは、2つのケージが隣接し、さらにそれぞれのケージに、電子(溶質)が包接されて構成されている。ただし、非晶質酸化物のエレクトライドの状態は上記に限られず、ひとつのケージに2つの電子(溶質)が包接されてもよい。また、これらのケージが複数凝集した状態でもよく、凝集したケージは微結晶とみなすこともできるため、非晶質中に微結晶が含まれた状態も本発明において非晶質とみなす。「非晶質酸化物のエレクトライド」の薄膜におけるアルミニウム原子とカルシウム原子のモル比(Ca/Al)は、0.3〜5.0の範囲が好ましく、0.55〜1.00の範囲がより好ましく、0.8〜0.9の範囲がさらに好ましく、0.84〜0.86の範囲が特に好ましい。 "Electride of amorphous oxide containing calcium atom and aluminum atom" means an amorphous material composed of a solvate containing an electron composed of a calcium atom, an aluminum atom and an oxygen atom as a solvent and an electron as a solute. Means solid material. Electrons in the amorphous oxide act as anions. The electrons may exist as bipolarons. The bipolaron is configured by two cages adjacent to each other and electrons (solutes) included in each cage. However, the state of the amorphous oxide electride is not limited to the above, and two electrons (solutes) may be included in one cage. Further, a plurality of these cages may be aggregated, and the aggregated cage can be regarded as a microcrystal. Therefore, a state in which the microcrystal is included in the amorphous is also regarded as amorphous in the present invention. The molar ratio (Ca / Al) of aluminum atoms to calcium atoms in the “amorphous oxide electride” thin film is preferably in the range of 0.3 to 5.0, and in the range of 0.55 to 1.00. More preferably, the range of 0.8-0.9 is further more preferable, and the range of 0.84-0.86 is particularly preferable.
「非晶質酸化物のエレクトライド」の組成は、12CaO・7Al2O3であることが好ましいが、これに限られず、例えば、下記の(1)〜(4)の化合物が例示される。
(1)Ca原子の一部乃至全部が、Sr、Mg、および/またはBaなどの金属原子に置換された同型化合物。例えば、Ca原子の一部乃至全部がSrに置換された化合物としては、ストロンチウムアルミネートSr12Al14O33があり、CaとSrの混合比が任意に変化された混晶として、カルシウムストロンチウムアルミネートCa12−xSrXAl14O33(xは1〜11の整数;平均値の場合は0超12未満の数)などがある。
(2)Al原子の一部乃至全部が、Si、Ge、Ga、In、およびBからなる群から選択される一種以上の原子に置換された同型化合物。例えば、Ca12Al10Si4O35などが挙げられる。
(3)12CaO・7Al2O3(上記(1)、(2)の化合物を含む)中の金属原子および/または非金属原子(ただし、酸素原子を除く)の一部が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、およびCuからなる群から選択される一種以上の遷移金属原子もしくは典型金属原子、Li、Na、およびKからなる群から選択される一種以上のアルカリ金属原子、またはCe、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbからなる群から選択される一種以上の希土類原子と置換された同型化合物。
(4)ケージに包接されているフリー酸素イオンの一部乃至全部が、他の陰イオンに置換された化合物。他の陰イオンとしては、例えば、H−、H2 −、H2−、O−、O2 −、OH−、F−、Cl−、およびS2−などの陰イオンや、窒素(N)の陰イオンなどがある。
(5)ケージの骨格の酸素の一部が、窒素(N)などで置換された化合物。The composition of “amorphous oxide electride” is preferably 12CaO · 7Al 2 O 3 , but is not limited thereto, and examples thereof include the following compounds (1) to (4).
(1) Isomorphic compounds in which some or all of the Ca atoms are substituted with metal atoms such as Sr, Mg, and / or Ba. For example, as a compound in which part or all of Ca atoms are substituted with Sr, there is strontium aluminate Sr 12 Al 14 O 33. Nate Ca 12-x Sr X Al 14 O 33 (x is an integer of 1 to 11; in the case of an average value, it is a number greater than 0 and less than 12).
(2) An isomorphous compound in which some or all of the Al atoms are substituted with one or more atoms selected from the group consisting of Si, Ge, Ga, In, and B. For example, like Ca 12 Al 10 Si 4 O 35 .
(3) A part of metal atoms and / or nonmetal atoms (excluding oxygen atoms) in 12CaO.7Al 2 O 3 (including the compounds of (1) and (2) above) is Ti, V, One or more transition metal atoms selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu or one or more alkali metal atoms selected from the group consisting of typical metal atoms, Li, Na, and K; Or an isomorphous compound substituted with one or more rare earth atoms selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb.
(4) A compound in which some or all of the free oxygen ions included in the cage are replaced with other anions. Other anions include, for example, anions such as H − , H 2 − , H 2− , O − , O 2 − , OH − , F − , Cl − , and S 2− , and nitrogen (N). There are anions.
(5) A compound in which part of oxygen in the cage skeleton is substituted with nitrogen (N) or the like.
以下、そのような非晶質酸化物のエレクトライドで構成される第1の追加層140を、特に「エレクトライド層」と称する。
Hereinafter, the first
エレクトライド層は、電子輸送層、電子注入層および/またはホールブロック層として利用することができる。 The electride layer can be used as an electron transport layer, an electron injection layer, and / or a hole block layer.
エレクトライド層の成膜方法は、特に限られない。エレクトライド層は、例えば、蒸着法で成膜されてもよい。エレクトライド層は、例えば、10−3Pa〜10−7Paの真空中で原料を加熱し、蒸着してもよい。また、エレクトライド層は、スパッタリング法等により、成膜してもよい。The method for forming the electride layer is not particularly limited. The electride layer may be formed by, for example, a vapor deposition method. For example, the electride layer may be deposited by heating the raw material in a vacuum of 10 −3 Pa to 10 −7 Pa. The electride layer may be formed by sputtering or the like.
エレクトライド層は、導電性が高く、有意に高いイオン化ポテンシャルを有するとともに、仕事関数が低いという特徴を有する。このため、エレクトライド層を設けることにより、より良好な特性を有する有機EL素子100を製造することが可能となる。
The electride layer is characterized by high conductivity, a significantly high ionization potential, and a low work function. For this reason, it becomes possible to manufacture the
なお、このステップS140では、電子注入層、電子輸送層、およびホールブロック層のうちの2以上の層が配置されてもよい。例えば、第1の追加層140がホールブロック層である場合、図2において、第1の追加層140と第1の薄膜130の間に、さらに、電子輸送層および/または電子注入層が配置されてもよい。あるいは、第1の追加層140が電子注入層である場合、図2において、第1の追加層140の上部に、さらに、電子輸送層および/またはホールブロック層が配置されてもよい。あるいは、第1の追加層140が電子輸送層である場合、図2において、第1の薄膜130と第1の追加層140の間に、さらに電子注入層が配置され、および/または第1の追加層140の上部に、さらにホールブロック層が配置されてもよい。
In step S140, two or more of the electron injection layer, the electron transport layer, and the hole block layer may be disposed. For example, when the first
(ステップS150)
次に、第1の追加層140の上部に、有機発光層150が配置される。(Step S150)
Next, the organic
有機発光層150は、有機EL素子用の発光材料として知られる材料で構成される。
The organic
有機発光層150は、例えば、エピドリジン、2,5−ビス[5,7−ジ−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル]チオフェン、2,2’−(1,4−フェニレンジビニレン)ビスベンゾチアゾール、2,2’−(4,4’−ビフェニレン)ビスベンゾチアゾール、5−メチル−2−{2−[4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル}ベンゾオキサゾール、2,5−ビス(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ペリノン、1,4−ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、2−(4−ビフェニル)−6−フェニルベンゾオキサゾール、アルミニウムトリスオキシン、マグネシウムビスオキシン、ビス(ベンゾ−8−キノリノール)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラールト)アルミニウムオキサイド、インジウムトリスオキシン、アルミニウムトリス(5−メチルオキシン)、リチウムオキシン、ガリウムトリスオキシン、カルシウムビス(5−クロロオキシン)、ポリ亜鉛−ビス(8−ヒドロキシ−5−キノリノリル)メタン、ジリチウムエピンドリジオン、亜鉛ビスオキシン、1,2−フタロペリノン、1,2−ナフタロペリノン等であってもよい。
The organic
有機発光層150は、蒸着法または転写法などの乾式プロセスで成膜してもよい。あるいは、有機発光層150は、スピンコート法、スプレーコート法、グラビア印刷法などの湿式プロセスで成膜してもよい。
The organic
典型的には、有機発光層150の厚さは、1nm〜100nmの範囲である。また、有機発光層150は、ホール輸送層と兼用されてもよい。
Typically, the thickness of the organic
(ステップS160)
次に、有機発光層150の上部に、第2の追加層160が配置される。なお、このステップS160は、必須の工程ではなく、不要な場合、省略されてもよい。(Step S160)
Next, the second
第2の追加層160は、ホール注入層、ホール輸送層、および電子ブロック層の少なくとも一つの機能を有する。
The second
第2の追加層160がホール注入層として形成される場合、第2の追加層160は、ホール注入性を有する材料から選定される。
When the second
第2の追加層160は、例えば、CuPcおよびスターバーストアミン等であってもよい。あるいは、ホール注入層は、金属酸化物、例えば、モリブデン、タングステン、レニウム、バナジウム、インジウム、スズ、亜鉛、ガリウム、チタンおよびアルミニウムから群から選定される一以上の金属を含む酸化物材料であってもよい。
The second
ホール注入層の成膜方法は、特に限られない。ホール注入層は、蒸着法または転写法などの乾式プロセスで成膜してもよい。あるいは、ホール注入層は、スピンコート法、スプレーコート法、グラビア印刷法などの湿式プロセスで成膜してもよい。 The method for forming the hole injection layer is not particularly limited. The hole injection layer may be formed by a dry process such as an evaporation method or a transfer method. Alternatively, the hole injection layer may be formed by a wet process such as a spin coating method, a spray coating method, or a gravure printing method.
典型的には、ホール注入層の厚さは、1nm〜50nmの範囲である。 Typically, the thickness of the hole injection layer is in the range of 1 nm to 50 nm.
また、第2の追加層160がホール輸送層として形成される場合、第2の追加層160は、ホール輸送性を有する材料から選定される。ホール輸送層の成膜方法としては、従来の一般的な成膜方法が利用できる。
In addition, when the second
ホール輸送層は、例えば、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物およびフルオレン誘導体を含むアミン化合物などであってもよい。具体的には、ホール輸送層は、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)、2−TNATA、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)、スピロ−NPD、スピロ−TPD、スピロ−TAD、TNBなどであってもよい。 The hole transport layer may be, for example, an arylamine compound, an amine compound containing a carbazole group, and an amine compound containing a fluorene derivative. Specifically, the hole transport layer includes 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), N, N′-bis (3-methylphenyl)-( 1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD), 2-TNATA, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (MTDATA) ), 4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl (CBP), spiro-NPD, spiro-TPD, spiro-TAD, TNB, and the like.
ホール輸送層は、従来の一般的な成膜プロセスを用いて成膜することができる。 The hole transport layer can be formed using a conventional general film formation process.
典型的には、ホール輸送層の厚さは、1nm〜100nmの範囲である。 Typically, the thickness of the hole transport layer is in the range of 1 nm to 100 nm.
また、第2の追加層160が電子ブロック層として形成される場合、第2の追加層160は、電子ブロック性を有する材料から選定される。
In addition, when the second
電子ブロック層は、例えばLUMO準位の低い材料であってもよい。電子ブロック層は、例えば、トリス(フェニルピラゾール)イリジウム(Tris(phenylpyrazole)iridium:Ir(ppz)3))等であってもよい。 The electron blocking layer may be a material having a low LUMO level, for example. The electron blocking layer may be, for example, tris (phenylpyrazole) iridium (Tris (phenylpyrazole) iridium: Ir (ppz) 3)).
なお、このステップS160では、ホール注入層、ホール輸送層、および電子ブロック層のうちの2以上の層が配置されてもよい。例えば、第2の追加層160が電子ブロック層である場合、図2において、第2の追加層160の上部に、さらに、ホール輸送層および/またはホール注入層が配置されてもよい。
In step S160, two or more of the hole injection layer, the hole transport layer, and the electron block layer may be disposed. For example, when the second
あるいは、第2の追加層160がホール注入層である場合、図2において、有機発光層150と第2の追加層160の間に、さらに、ホール輸送層および/または電子ブロック層が配置されてもよい。あるいは、第2の追加層160がホール輸送層である場合、図2において、第2の追加層160と有機発光層150の間に、さらに、電子ブロック層が配置され、および/または第2の追加層160の上部に、さらに、ホール注入層が配置されてもよい。
Alternatively, when the second
(ステップS170)
次に、第2の追加層160の上に、第2の電極170が配置される。(Step S170)
Next, the
第2の電極170としては、通常、金属または金属酸化物が使用される。使用材料は、仕事関数が4eV以上であるものが好ましい。有機EL素子100の光取り出し面を第2の電極170側とする場合、第2の電極170は、透明である必要がある。
As the
第2の電極170は、例えば、アルミニウム、銀、錫、金、炭素、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、タングステン、バナジウム、または、前述の金属の合金のような金属材料であってもよい。あるいは、第2の電極170は、例えば、ITO、アンチモン酸化物(Sb2O3)、ジルコニウム酸化物(ZrO2)、スズ酸化物(SnO2)、亜鉛酸化物(ZnO)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(ZnO−Al2O3:アルミニウムがドーピングされた亜鉛酸化物)、GZO(ZnO−Ga2O3:ガリウムがドーピングされた亜鉛酸化物)、NbドープTiO2、TaドープTiO2およびIWZO(In2O3−WO3−ZnO:三酸化タングステンおよび酸化亜鉛がドーピングされたインジウム酸化物)等の金属酸化物であってもよい。The
第2の電極170の成膜方法は、特に限られない。第2の電極170は、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等の公知の成膜技術により、形成してもよい。
The method for forming the
典型的には、第2の電極170の厚さは、50nm〜150nmの範囲である。透明電極として金属材料を使用する場合の第2の電極170の厚さは、2nm〜50nmの範囲であることが好ましい。
Typically, the thickness of the
以上の工程により、図2に示したような有機EL素子100を製造することができる。
Through the above steps, the
前述のように、第1の製造方法で製造された有機EL素子100は、従来の有機EL素子に比べて、良好な特性を発揮することができる。
As described above, the
なお、第1の製造方法ではステップS140の後にステップS130を行ってもよい。すなわち、第1の薄膜130の上に第1の追加層140を設置した後に、気体による圧力が印加されてもよい。このようにすれば、第1の薄膜130と第1の追加層140を連続して成膜できるため、生産性が向上する。
In the first manufacturing method, step S130 may be performed after step S140. In other words, after the first
以上の記載では、第1の製造方法により有機EL素子100が製造される場合を例に、その特徴について説明した。ただし、これは単なる一例であって、第1の製造方法により、無機EL素子が製造されてもよい。この場合、前述のステップS150において、有機発光層150の代わりに、無機発光層が利用される。また、第1の薄膜130を除く各層の構成として、無機EL素子に適した材料が使用される。無機発光層としては、CdSまたはCdSeの量子ドットが分散されていることが好ましい。
In the above description, the characteristic was demonstrated to the case where the
(本発明の一実施形態による太陽電池子の製造方法)
次に、図3および図4を参照して、本発明の一実施形態による太陽電池の製造方法(以下、「第2の製造方法」という)について、説明する。なお、ここでは、太陽電池として、有機太陽電池を製造する場合を例に、以下説明する。(Method for manufacturing solar cell element according to one embodiment of the present invention)
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “second manufacturing method”) will be described. Here, the case where an organic solar cell is manufactured as a solar cell will be described below as an example.
図3には、第2の製造方法のフローの一例を概略的に示す。また、図4には、第2の製造方法によって製造される太陽電池の断面を概略的に示す。 FIG. 3 schematically shows an example of the flow of the second manufacturing method. FIG. 4 schematically shows a cross section of a solar cell manufactured by the second manufacturing method.
図3に示すように、第2の製造方法は、
(a)基板に第1の電極を配置するステップ(ステップS210)と、
(b)第1の電極の上部に、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される第1の薄膜を配置するステップ(ステップS220)と、
(c)第1の電極および前記第1の薄膜を有する基板に、気体により圧力を印加するステップ(ステップS230)と、
(d)第1の薄膜の上部に、第1の追加層を配置するステップ(ステップS240)と、
(e)第1の追加層の上部に、有機光電変換層を配置するステップ(ステップS250)と、
(f)有機光電変換層の上部に、第2の追加層を配置するステップ(ステップS260)と、
(g)第2の追加層の上部に、第2の電極を配置するステップ(ステップS270)と、
をこの順番に有する。As shown in FIG. 3, the second manufacturing method is:
(A) disposing the first electrode on the substrate (step S210);
(B) The first electrode is made of a metal oxide containing zinc (Zn) and oxygen (O), and further comprising at least one of silicon (Si) and tin (Sn). Placing the thin film 1 (step S220);
(C) applying a pressure by gas to the substrate having the first electrode and the first thin film (step S230);
(D) placing a first additional layer on top of the first thin film (step S240);
(E) a step of placing an organic photoelectric conversion layer on top of the first additional layer (step S250);
(F) Arranging the second additional layer on top of the organic photoelectric conversion layer (step S260);
(G) disposing a second electrode on top of the second additional layer (step S270);
In this order.
図4に示すように、この第2の製造方法では、例えば、基板210上に、第1の電極(陰極)220、第1の薄膜230、第1の追加層240、有機光電変換層250、第2の追加層260、および第2の電極(陽極)270をこの順に備える有機太陽電池200が製造される。
As shown in FIG. 4, in the second manufacturing method, for example, on a
ここで、図3と図1の比較から、第2の製造方法は、第1の製造方法とほぼ同様の構成を有することは明らかである。また、図4と図2の比較から、第2の製造方法により製造される有機太陽電池200は、第1の製造方法により製造される有機EL素子100とほぼ同様の構成を有することは明らかである。
Here, it is clear from the comparison between FIG. 3 and FIG. 1 that the second manufacturing method has substantially the same configuration as the first manufacturing method. Moreover, it is clear from the comparison between FIG. 4 and FIG. 2 that the organic
より具体的には、第2の製造方法では、ステップS250において、有機発光層150(図2参照)の代わりに、有機光電変換層250(図4参照)が設置される点が異なっている。 More specifically, the second manufacturing method is different in that an organic photoelectric conversion layer 250 (see FIG. 4) is installed in step S250 instead of the organic light emitting layer 150 (see FIG. 2).
有機光電変換層250としては、従来から使用されているものが使用できる。また、有機光電変換層250の形成方法として、従来から使用されているものが使用できる。
As the organic
従って、当業者は、前述の第1の製造方法に関する記載から、第2の製造方法の各ステップを容易に理解することができる。このため、第2の製造方法については、詳しい説明を省略する。 Therefore, those skilled in the art can easily understand each step of the second manufacturing method from the above description regarding the first manufacturing method. For this reason, detailed description of the second manufacturing method is omitted.
第2の製造方法においても、従来に比べて良好な特性を有する有機太陽電池を製造することができる。 Also in the second manufacturing method, it is possible to manufacture an organic solar cell having better characteristics than conventional methods.
さらに、第2の製造方法により、無機太陽電池が製造されてもよい。この場合、前述のステップS250において、有機光電変換層250の代わりに、無機光電変換層が利用される。また、第1の薄膜230を除く各層の構成として、無機太陽電池に適した材料が使用されればよい。
Furthermore, an inorganic solar cell may be manufactured by the second manufacturing method. In this case, in step S250 described above, an inorganic photoelectric conversion layer is used instead of the organic
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
(例1)
以下の方法により有機EL素子を製造した。(Example 1)
An organic EL device was manufactured by the following method.
有機EL素子の製造にはスパッタリング装置を用いた。スパッタリング装置にはチャンバが接続され、10kPa以下の圧力下のチャンバ内でのメタルマスクの交換が可能である。 A sputtering apparatus was used for manufacturing the organic EL element. A chamber is connected to the sputtering apparatus, and the metal mask can be exchanged in the chamber under a pressure of 10 kPa or less.
(基板準備〜第1の薄膜の形成)
まず、基板上に陰極を形成した。基板には、縦30mm×横30mm×厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板を用いた。(Preparation of substrate to formation of first thin film)
First, a cathode was formed on the substrate. A non-alkali glass substrate having a length of 30 mm, a width of 30 mm, and a thickness of 0.7 mm was used as the substrate.
陰極は、以下の手順で、スパッタリング法により成膜した。 The cathode was formed by sputtering according to the following procedure.
洗浄したガラス基板とメタルマスクを、スパッタリング装置のチャンバ内に配置した。また、陰極成膜用のターゲットをチャンバ内に設置した。ターゲットとしては、直径2インチの円形のAlターゲットを用いた。スパッタカソードに電力100Wを印加し、ガラス基板上にAl膜を成膜した。 The cleaned glass substrate and metal mask were placed in the chamber of the sputtering apparatus. A target for cathode film formation was placed in the chamber. As the target, a circular Al target having a diameter of 2 inches was used. An electric power of 100 W was applied to the sputter cathode, and an Al film was formed on the glass substrate.
メタルマスクにより、Al膜は、厚さ80nm、幅1mm、長さ18mmのパターン状に成膜された。成膜時のスパッタガスはArとし、スパッタガスの圧力は0.4Paとした。 The Al film was formed into a pattern having a thickness of 80 nm, a width of 1 mm, and a length of 18 mm using a metal mask. The sputtering gas during film formation was Ar, and the pressure of the sputtering gas was 0.4 Pa.
次に、基板をチャンバに入れた状態のまま、スパッタリング法により、陰極上に第1の薄膜を成膜した。第1の薄膜は、ZnとSiを含む金属酸化物の膜とした。 Next, a first thin film was formed on the cathode by sputtering while the substrate was placed in the chamber. The first thin film was a metal oxide film containing Zn and Si.
ターゲットには、モル比でZn:Si=80:20の組成のものを使用した。成膜時のターゲットとガラス基板の間の距離は、100mmとした。成膜時のスパッタガスは、ArとO2の混合ガスとし、スパッタガスの圧力は、0.4Paとした。なお、Arの流量は39.9sccmとし、O2の流量は0.1sccmとした。RFプラズマパワーは、100Wであった。A target having a composition of Zn: Si = 80: 20 in molar ratio was used. The distance between the target and the glass substrate during film formation was 100 mm. The sputtering gas at the time of film formation was a mixed gas of Ar and O 2 , and the pressure of the sputtering gas was 0.4 Pa. The Ar flow rate was 39.9 sccm, and the O 2 flow rate was 0.1 sccm. The RF plasma power was 100W.
これにより、第1の薄膜として、Zn、SiおよびOを含む金属酸化物の膜が形成された。膜厚は40nmであった。 As a result, a metal oxide film containing Zn, Si and O was formed as the first thin film. The film thickness was 40 nm.
(第1の薄膜の大気暴露〜パターニング)
その後、基板をスパッタリング装置から取り出し、第1の層を室温の大気圧に暴露した。また、以下の方法により、第1の薄膜のパターン化処理を実施した。(First film exposure to air-patterning)
Thereafter, the substrate was removed from the sputtering apparatus and the first layer was exposed to atmospheric pressure at room temperature. Moreover, the patterning process of the 1st thin film was implemented with the following method.
まず、スピンコータを用いて、第1の薄膜の上にフォトレジスト(S9912G)を塗布した。具体的には、最初に500rpmで5秒間、フォトレジストを塗布した後、さらに4000rpmで20秒間、フォトレジストを塗布した。 First, a photoresist (S9912G) was applied on the first thin film using a spin coater. Specifically, after first applying a photoresist at 500 rpm for 5 seconds, a photoresist was further applied at 4000 rpm for 20 seconds.
次に、基板を100℃のホットプレート上で1分間加熱し、フォトレジストを第1の薄膜に密着させた。次に、露光機を用いて、所望のパターンが得られるように、フォトレジストを露光した。その後、現像液(CD26:シプレー社)を用いて、フォトレジストを40秒間現像し、不要なフォトレジスト部分を除去した。 Next, the substrate was heated on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute to adhere the photoresist to the first thin film. Next, the photoresist was exposed using an exposure device so that a desired pattern was obtained. Thereafter, the photoresist was developed for 40 seconds using a developer (CD26: Shipley Co., Ltd.), and unnecessary photoresist portions were removed.
その後、再度100℃のホットプレート上で基板を1分間加熱し、フォトレジストを第1の薄膜に再密着させた。 Thereafter, the substrate was again heated on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute to re-adhere the photoresist to the first thin film.
次に、基板を0.01mol/リットルのエチレンジアミン4酢酸2水素ナトリウム水溶液(関東化学製)中に2.5分間浸漬し、露出している第1の薄膜をエッチングした。その後、基板を純水で洗浄し、エアブローにより基板を乾燥させた。 Next, the substrate was dipped in 0.01 mol / liter of sodium ethylenediaminetetraacetate aqueous solution (manufactured by Kanto Chemical) for 2.5 minutes, and the exposed first thin film was etched. Thereafter, the substrate was washed with pure water and dried by air blowing.
次に、基板を、70℃に加熱したレジスト剥離液104(東京応化製)に3分間浸漬させ、さらに25℃のレジスト剥離液104に1分間浸漬させ、レジストを除去した。その後、基板をイソプロピルアルコール中に1分間浸漬し、基板を乾燥させた。
Next, the substrate was immersed in a resist stripping solution 104 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) heated to 70 ° C. for 3 minutes, and further immersed in a resist stripping
これにより、Al膜上に、幅1mm×長さ15mmのパターン化された第1の薄膜が形成された。 As a result, a patterned first thin film having a width of 1 mm and a length of 15 mm was formed on the Al film.
(第1の追加層の形成〜陽極の形成)
次に、前述のスパッタリング装置のチャンバ内に基板を再度配置し、第1の薄膜の上に、第1の追加層を成膜した。(Formation of first additional layer to formation of anode)
Next, the substrate was placed again in the chamber of the above-described sputtering apparatus, and a first additional layer was formed on the first thin film.
第1の追加層は、CaとAlを含む非晶質酸化物のエレクトライド層とし、スパッタリング法により成膜した。ターゲットには、結晶質C12A7エレクトライドを使用した。成膜条件は、RFパワー100Wで、 成膜ガスとしてArを用いて、全圧を0.1Paとした。エレクトライド層において、Ca原子とAl原子のモル比は、12:14である。膜厚は5nmであった。 The first additional layer was an amorphous oxide electride layer containing Ca and Al, and was formed by sputtering. As the target, crystalline C12A7 electride was used. The film forming conditions were RF power of 100 W, Ar was used as the film forming gas, and the total pressure was 0.1 Pa. In the electride layer, the molar ratio of Ca atoms to Al atoms is 12:14. The film thickness was 5 nm.
次に、第1の追加層の上に、Ir(ppy)3(トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III))とCBP(4,4’−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)−1,1’−ビフェニル)を共蒸着し、有機発光層を成膜した。層中のIr(ppy)3は、6重量%とした。有機発光層の膜厚は、15nmであった。Next, Ir (ppy) 3 (tris (2-phenylpyridinato) iridium (III)) and CBP (4,4′-di (9H-carbazol-9-yl) are formed on the first additional layer. -1,1′-biphenyl) was co-evaporated to form an organic light emitting layer. Ir (ppy) 3 in the layer was 6% by weight. The film thickness of the organic light emitting layer was 15 nm.
次に、蒸着法により、50nmのホール輸送層(CBP)を成膜し、さらに5nmのホール注入層(酸化モリブデン)を成膜した。これらはメタルマスクを用いてパターン化されており、パターンの大きさは、1mm×15mmであった。 Next, a 50 nm hole transport layer (CBP) was formed by vapor deposition, and a 5 nm hole injection layer (molybdenum oxide) was further formed. These were patterned using a metal mask, and the size of the pattern was 1 mm × 15 mm.
さらに、陽極として、蒸着法により、20nmのAu層を成膜した。Au層は、幅1mm、長さ20mmのパターンとして形成した。 Further, a 20 nm Au layer was formed as an anode by vapor deposition. The Au layer was formed as a pattern having a width of 1 mm and a length of 20 mm.
これにより、1mm□の発光領域を有する有機EL素子(以下、「サンプル1」と称する)が製造された。 As a result, an organic EL element (hereinafter referred to as “sample 1”) having a light emitting region of 1 mm □ was manufactured.
(例2)
例1と同様の方法により、有機EL素子を製造した。(Example 2)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1.
ただし、この例2では、第1の薄膜の大気暴露およびパターニングの後に、基板を前述のスパッタリング装置のチャンバ内に配置し、プラズマ処理を実施した。 In Example 2, however, after the first thin film was exposed to the atmosphere and patterned, the substrate was placed in the chamber of the above-described sputtering apparatus and plasma treatment was performed.
プラズマには、Arプラズマを使用した。Ar流量は20sccmとし、圧力は0.6Paとした。プラズマカソードと基板の間の距離は100mmとした。RFプラズマパワーは50Wであった。 Ar plasma was used for the plasma. The Ar flow rate was 20 sccm and the pressure was 0.6 Pa. The distance between the plasma cathode and the substrate was 100 mm. The RF plasma power was 50W.
その後、例1と同様の方法で、第1の追加層の形成以降の工程を実施した。 Then, the process after formation of a 1st additional layer was implemented by the method similar to Example 1. FIG.
これにより、有機EL素子(以下、「サンプル2」と称する)が製造された。
As a result, an organic EL element (hereinafter referred to as “
(例3)
例1と同様の方法により有機EL素子を製造した。(Example 3)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1.
ただし、この例3では、第1の薄膜の形成後に、チャンバから基板を取り出さずに第1の追加層を成膜し、第1の追加層を形成後に、大気暴露を実施した。その後、チャンバ内に基板を再度配置し、第1の追加層の上に、有機発光層、ホール輸送層、ホール注入層、および陽極を成膜した。これにより、1mm□の発光領域を有する有機EL素子(以下、「サンプル3」と称する)が製造された。ここで、第1の薄膜は、メタルマスクを用いてパターン化されており、パターンの大きさは1mm×15mmであった。 However, in Example 3, after forming the first thin film, the first additional layer was formed without taking out the substrate from the chamber, and after the first additional layer was formed, exposure to the atmosphere was performed. Thereafter, the substrate was placed again in the chamber, and an organic light emitting layer, a hole transport layer, a hole injection layer, and an anode were formed on the first additional layer. As a result, an organic EL element (hereinafter referred to as “sample 3”) having a light emitting region of 1 mm □ was manufactured. Here, the first thin film was patterned using a metal mask, and the size of the pattern was 1 mm × 15 mm.
(例4)
例1と同様の方法により、有機EL素子を製造した。(Example 4)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1.
ただし、この例4では、第1の薄膜の形成後に、第1の薄膜の大気暴露およびパターニングは実施しなかった。すなわち、例4では、第1の薄膜の形成後に、チャンバから基板を取り出さずに、そのまま第1の追加層の成膜、およびそれ以降の工程を実施した。 However, in Example 4, the first thin film was not exposed to the atmosphere and patterned after the formation of the first thin film. That is, in Example 4, after the first thin film was formed, the first additional layer was formed and the subsequent steps were performed without removing the substrate from the chamber.
これにより、有機EL素子(以下、「サンプル4」と称する)が製造された。
As a result, an organic EL element (hereinafter referred to as “
(評価)
前述の各サンプルを用いて、発光特性の評価を実施した。(Evaluation)
The light emission characteristics were evaluated using each of the samples described above.
電流電圧特性は電流電圧計(Keithley6430)を用い、輝度評価には色彩輝度計(トプコン社BM−7)を用いた。また、すべての測定は循環精製機を備えたユニコ社製グローブボックス内で行った。グローブボックス内の雰囲気は窒素であった。 A current voltmeter (Keithley 6430) was used for current-voltage characteristics, and a color luminance meter (Topcon BM-7) was used for luminance evaluation. All measurements were carried out in a UNICO glove box equipped with a circulating purifier. The atmosphere in the glove box was nitrogen.
図5は例1〜4の評価結果である。図5において、横軸は印加電圧であり、縦軸はサンプルの発光輝度である。 FIG. 5 shows the evaluation results of Examples 1 to 4. In FIG. 5, the horizontal axis represents the applied voltage, and the vertical axis represents the light emission luminance of the sample.
図5に示すように、サンプル1、サンプル2、およびサンプル3では、サンプル4に比べて、同等の発光に必要な駆動電圧が低下しており、発光性能が向上していることがわかる。特に、サンプル2では、サンプル4に比べて、発光性能が大きく向上した。
As shown in FIG. 5, in Sample 1,
このように、第1の薄膜に圧力を加える工程を経ることにより、素子の特性が向上することが確認された。 As described above, it was confirmed that the characteristics of the device were improved by performing the step of applying pressure to the first thin film.
また、本願は2015年11月30日に出願した日本国特許出願2015−234103号に基づく優先権を主張するものであり同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。 Moreover, this application claims the priority based on the Japan patent application 2015-234103 for which it applied on November 30, 2015, and uses all the content of the Japan application for this application by reference.
100 有機エレクトロルミネッセンス素子
110 基板
120 第1の電極(陰極)
130 第1の薄膜
140 第1の追加層
150 有機発光層
160 第2の追加層
170 第2の電極(陽極)
200 有機太陽電池
210 基板
220 第1の電極(陰極)
230 第1の薄膜
240 第1の追加層
250 有機光電変換層
260 第2の追加層
270 第2の電極(陽極)100
130 1st
200
230 1st
Claims (11)
(1)基板に第1の電極を配置するステップと、
(2)前記第1の電極の上部に、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含み、さらに、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも1つを含む金属酸化物で構成される第1の薄膜を配置するステップと、
(3)前記第1の電極および前記第1の薄膜を有する前記基板に、気体により圧力を印加するステップと、
(4)前記第1の薄膜の上部に、印加電圧を光に変換する層、または入射光を電力に変換する層である光電変換層を配置するステップと、
(5)前記光電変換層の上部に、第2の電極を配置するステップと、
を有する方法。A method for producing a photoelectric conversion element, comprising:
(1) disposing a first electrode on a substrate;
(2) The upper portion of the first electrode is made of a metal oxide containing zinc (Zn) and oxygen (O), and further containing at least one of silicon (Si) and tin (Sn). Disposing a first thin film;
(3) applying pressure by gas to the substrate having the first electrode and the first thin film;
(4) Arranging a photoelectric conversion layer that is a layer that converts an applied voltage into light or a layer that converts incident light into electric power on the first thin film;
(5) disposing a second electrode on the photoelectric conversion layer;
Having a method.
前記(3)のステップは、前記チャンバを開放することにより実施される、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。The step (2) is performed in a chamber,
The method according to claim 1, wherein the step (3) is performed by opening the chamber.
前記第1の薄膜の上部に、第1の追加層を設置するステップ
を有し、前記第1の追加層は、電子注入層、電子輸送層、およびホールブロック層のうちの少なくとも一つである、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。Furthermore, between the step (3) and the step (4),
Disposing a first additional layer on top of the first thin film, wherein the first additional layer is at least one of an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer; The method according to any one of claims 1 to 6.
(6)前記光電変換層の上部に、電子ブロック層、ホール輸送層、およびホール注入層のうちの少なくとも一つを形成するステップ、
を有する、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法。Furthermore, between the step (4) and the step (5),
(6) forming at least one of an electron block layer, a hole transport layer, and a hole injection layer on the photoelectric conversion layer;
The method according to claim 1, comprising:
前記光電変換素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子が製造される、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。The photoelectric conversion layer is an organic light emitting layer,
The method according to claim 1, wherein an organic electroluminescence element is manufactured as the photoelectric conversion element.
前記光電変換素子として、有機太陽電池が製造される、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。The photoelectric conversion layer is an organic photoelectric conversion layer,
The method according to claim 1, wherein an organic solar cell is manufactured as the photoelectric conversion element.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015234103 | 2015-11-30 | ||
JP2015234103 | 2015-11-30 | ||
PCT/JP2016/084475 WO2017094547A1 (en) | 2015-11-30 | 2016-11-21 | Method for manufacturing photoelectric conversion element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017094547A1 true JPWO2017094547A1 (en) | 2018-09-13 |
JP6729602B2 JP6729602B2 (en) | 2020-07-22 |
Family
ID=58797242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017553783A Active JP6729602B2 (en) | 2015-11-30 | 2016-11-21 | Method for manufacturing photoelectric conversion element |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6729602B2 (en) |
KR (1) | KR20180087259A (en) |
CN (1) | CN108293281B (en) |
WO (1) | WO2017094547A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019026394A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | 株式会社ニコン | Transistor production method and transistor |
EP3820252A4 (en) * | 2018-07-02 | 2022-03-30 | Tokyo Institute of Technology | Optoelectronic element, flat display in which same is used, and method for manufacturing optoelectronic element |
JP2020072085A (en) | 2018-10-30 | 2020-05-07 | Agc株式会社 | Method for manufacturing photoelectric conversion element |
CN113498631A (en) * | 2019-02-26 | 2021-10-12 | 夏普株式会社 | Light emitting element and light emitting device |
JP7378974B2 (en) * | 2019-06-13 | 2023-11-14 | 株式会社東芝 | Solar cells, multijunction solar cells, solar cell modules and solar power generation systems |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000306681A (en) * | 1999-02-15 | 2000-11-02 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Organic electroluminescence element and its manufacture |
WO2004013372A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Idemitsu Kosan Co.,Ltd. | Sputtering target, sintered body, conductive film formed by using them, organic el device, and substrate used for the organic el device |
JP2008280216A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Idemitsu Kosan Co Ltd | In-Ga-Zn-Sn-BASED OXIDE SINTERED COMPACT, AND TARGET FOR PHYSICAL FILM DEPOSITION |
JP2009302071A (en) * | 2009-09-29 | 2009-12-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Organic el element, and substrate used for the same |
WO2012121332A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide for semiconductor layer for thin film transistor, semiconductor layer for thin film transistor which comprises said oxide, and thin film transistor |
WO2012153507A1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 出光興産株式会社 | In2O3-SnO2-ZnO SPUTTERING TARGET |
JP2015038027A (en) * | 2008-11-20 | 2015-02-26 | 出光興産株式会社 | ZnO-SnO2-In2O3-BASED OXIDE SINTERED COMPACT, AND AMORPHOUS, TRANSPARENT, AND ELECTRICALLY-CONDUCTIVE FILM |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100702763B1 (en) * | 1999-02-15 | 2007-04-03 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | Organic electroluminescent device and method of manufacture thereof |
TWI413267B (en) * | 2009-01-30 | 2013-10-21 | Ulvac Inc | Method and system for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and using method of system for manufacturing photoelectric conversion device |
JP6131949B2 (en) * | 2012-06-01 | 2017-05-24 | 三菱化学株式会社 | Method for producing metal oxide-containing semiconductor layer and electronic device |
CN105849929B (en) * | 2013-12-26 | 2018-03-02 | 国立研究开发法人科学技术振兴机构 | The film of metal oxide, the organic electroluminescent device for possessing the film, solar cell and organic solar batteries |
-
2016
- 2016-11-21 WO PCT/JP2016/084475 patent/WO2017094547A1/en active Application Filing
- 2016-11-21 CN CN201680069408.1A patent/CN108293281B/en active Active
- 2016-11-21 JP JP2017553783A patent/JP6729602B2/en active Active
- 2016-11-21 KR KR1020187014679A patent/KR20180087259A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000306681A (en) * | 1999-02-15 | 2000-11-02 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Organic electroluminescence element and its manufacture |
WO2004013372A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Idemitsu Kosan Co.,Ltd. | Sputtering target, sintered body, conductive film formed by using them, organic el device, and substrate used for the organic el device |
JP2008280216A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Idemitsu Kosan Co Ltd | In-Ga-Zn-Sn-BASED OXIDE SINTERED COMPACT, AND TARGET FOR PHYSICAL FILM DEPOSITION |
JP2015038027A (en) * | 2008-11-20 | 2015-02-26 | 出光興産株式会社 | ZnO-SnO2-In2O3-BASED OXIDE SINTERED COMPACT, AND AMORPHOUS, TRANSPARENT, AND ELECTRICALLY-CONDUCTIVE FILM |
JP2009302071A (en) * | 2009-09-29 | 2009-12-24 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Organic el element, and substrate used for the same |
WO2012121332A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide for semiconductor layer for thin film transistor, semiconductor layer for thin film transistor which comprises said oxide, and thin film transistor |
WO2012153507A1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 出光興産株式会社 | In2O3-SnO2-ZnO SPUTTERING TARGET |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108293281A (en) | 2018-07-17 |
KR20180087259A (en) | 2018-08-01 |
JP6729602B2 (en) | 2020-07-22 |
WO2017094547A1 (en) | 2017-06-08 |
CN108293281B (en) | 2020-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6764200B2 (en) | A thin film of a metal oxide, an organic electroluminescence device provided with the thin film, a solar cell, and a method for manufacturing the thin film. | |
JP6729602B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion element | |
JP6284157B2 (en) | Organic electroluminescence device | |
US11094909B2 (en) | Thin film of metal oxide, organic electroluminescent device including the thin film, photovoltaic cell including the thin film and organic photovoltaic cell including the thin film | |
US8927325B2 (en) | Method for producing an organic radiation-emitting component and organic radiation-emitting component | |
JP5017820B2 (en) | ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
WO2013128504A1 (en) | Organic el element and method for manufacturing same, and metal oxide film and method for growing same | |
JP2020072085A (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion element | |
CN111129358A (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion element | |
JP2013004368A (en) | Manufacturing method of organic el element | |
KR102057963B1 (en) | Electrolytic thin film and organic/inorganic light emitting device containing the same | |
WO2014163116A1 (en) | Organic electroluminescent device | |
JP2005322465A (en) | Organic el device | |
JP2004335142A (en) | Organic light emitting element | |
JP2004127531A (en) | Organic electroluminescent element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20190516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190516 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190807 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200317 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200420 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200602 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200615 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6729602 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |