KR20120042747A - 광전 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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틸만 쉬렌케르
랄프 패트졸드
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판(1), 애노드(2) 및 캐소드(10), 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 적어도 하나의 활성층(6)을 포함하는 광전 소자에 관한 것이다. 애노드의 캐소드측 표면에 직접적으로 비정질 유전체층(3)이 배치되며, 상기 유전체층은 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물을 포함하거나, 그것으로 구성된다. 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물에 포함된 금속은 알루미늄, 갈륨, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 란탄 및 아연으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속이다.

Description

광전 소자 및 그 제조 방법{OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 광전 소자, 특히 애노드 상에 비정질 유전체층이 배치되는 유기 광전 소자에 관한 것이다.
본원은 독일 특허출원 10 2009 019520.3 및 독일 특허출원 10 2009 022900.0을 기초로 우선권을 주장하며, 그 공개내용은 참조로 도입된다.
발광다이오드, 적외선 방출 발광다이오드, 유기발광다이오드(OLED), 유기 태양전지 또는 유기 포토검출기와 같은 기능층을 포함하는 광전 소자의 효율 및 유효 수명은 단락 발생에 의해 상당히 감소될 수 있다.
본 발명은 단락 취약성을 줄일 수 있는 광전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제는 독립항에 따른 광전 소자 및 그 제조 방법에 의하여 해결된다. 광전 소자 또는 그 제조 방법의 부가적인 실시예는 종속항으로 청구되며, 또한 아래의 발명의 상세한 설명 및 도면으로부터 도출된다.
본 발명에 따른 광전 소자는 기판, 애노드 및 캐소드, 그리고 상기 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 적어도 하나의 활성층, 예컨대 방사체층을 포함한다. 또한, 애노드의 캐소드측 표면에 직접적으로 비정질 유전체층이 배치된다. 유전체층은 금속산화물, 금속질화물 및/또는 금속질산화물을 포함하거나 이들로 구성되고; 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물에 포함된 금속은 알루미늄, 갈륨, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 란탄 및 아연으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속이다.
하나의 층 또는 하나의 부재가 다른 층 또는 다른 부재의 "상(on)"에 배치되어 있는 경우, 여기서 그리고 이하에서, 상기 하나의 층 또는 상기 하나의 부재가 상기 다른 층 또는 다른 부재 상에서 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서(즉 직접적으로) 바로 접하여 배치는 것을 가리킨다. 또한, 상기 하나의 층 또는 하나의 부재가 간접적으로 상기 다른 층 또는 다른 부재 상에 간접적으로 배치되어 있는 것을 의미할 수 있다. 부가적인 층 및/또는 부재가 하나의 층과 다른 층 사이에 또는 하나의 부재와 다른 부재 사이에 배치될 수 있다.
하나의 층 또는 하나의 부재가 2 개의 다른 층 또는 부재의 "사이에(between)" 배치되는 것은, 여기서 그리고 이하에서, 하나의 층 또는 하나의 부재가 2 개의 다른 층 중 하나와 또는 2 개의 다른 부재 중 하나와 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 또는 간접적인 접촉을 하면서, 그리고 2 개의 다른 층 중 다른 하나와 또는 2개의 다른 부재 중 다른 하나와 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 바로 접하여 배치되는 것을 의미할 수 있다. 간접적인 접촉의 경우, 부가적인 층 및/또는 부재가 하나의 층과 2 개의 다른 층 중 적어도 하나와의 사이에 또는 하나의 부재와 2 개의 다른 부재 중 적어도 하나와의 사이에 배치될 수 있다.
"비정질(amorphous)"층이란, X-선 회절(XRD)을 이용하여 뚜렷한 브래그 피크(또는 신호)가 얻어지지 않는 층을 의미한다. 특히, 상기 비정질 층에서 근거리 질서를 갖는 영역에 최대 4개, 일반적으로 최대 3개의 평행 격자면(lattice plane)이 존재한다. 특히, 비정질 층이란, "결정"의 최대 직경이 2.5 nm인 층을 의미한다. 또한, 본 발명의 견지에서 비정질 층은, 대부분, 상기 비정질 물질의 밀도가, 완전히 결정질이며 자연적으로 발생하는 대응 물질의 밀도에 비해 적어도 10 %, 많은 경우 적어도 15 % 더 낮고, 종종 20 %를 초과하여 더 낮은 것을 특징으로 한다(최대 밀도를 갖는 자연 발생 변형물을 수회 변형한 경우). 예컨대, 강옥(corundum)의 밀도는 3.99 g/㎤이고, 비정질 알루미늄산화물은 본 발명의 견지에서 약 2.8 내지 3.4 g/㎤, 많은 경우 2.8 내지 3 g/㎤의 밀도를 가진다. 비정질층의 밀도는 X-선 반사율 측정(XRR)을 이용하여 정해질 수 있다.
비정질 유전체층이란, 본 발명에 따르면, 층의 두 주요면 또는 하나의 주요면에 위치한 표면(즉 상기 유전체층에서 애노드 또는 방사체층을 향하는 측)만이 전면적으로 본 발명의 견지에서 비정질인 층을 의미할 수 있다. 이는, 각도 종속적 뢴트겐 광전자 분광법(photoelectron spectroscopy)(XPS)을 이용하여 증명될 수 있다(여기서도 표면 영역에서 뚜렷한 신호가 존재하지 않는다).
본 발명에 따른 유전체층을 포함하는 광전 소자는, 상기 유전체층에 의해 단락의 빈도가 현저히 더 낮음을 확인할 수 있고 전류 효율이 증가함을 특징으로 한다. 비정질 유전체층을 사용하면 비정질이 아닌 유전체층을 사용한 경우에 비해, 상기 층내에 수직 방향으로 결정립계(grain boundary)가 형성될 수 없다는 이점이 있다; 본 발명에 따르면, 이를 통해 단락의 빈도가 더욱 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 광전 소자가 유기 발광다이오드이면, OLED의 외관 상에서 단락의 줄어든 수를 확인할 수 있다. 동일한 구성을 가지긴 하나 유전체 비정질층을 미포함한 OLED에 비해, 본 발명에 따른 OLED는 훨씬 더 균일한 발광상을 가진다; 또한 "블랙 스폿(black spots)"의 수도 상기 비교 대상 OLED에 비해 현저히 줄어들고 대부분 0과 같다. "블랙 스폿"이란 육안으로 볼 수 있는 영역을 의미한다(상기 영역에서 최대 직경은 50 ㎛ 이상임).
비정질 유전체층의 물질은 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물이고, 이 때 금속은 알루미늄, 갈륨, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 란탄 및/또는 아연일 수 있다. 이러한 화합물은 일반적인 경우에 MmEn의 형태를 가지며, 여기에서 M은 금속이고, E는 산소 및/또는 질소를 나타내며, m과 n은 정수이다. 금속은 특히 산화 상태 II(아연), III(알루미늄, 갈륨, 란탄), IV(티타늄, 지르코늄, 하프늄) 또는 V(탄탈륨)로 존재한다; 다른 산화 상태에서 금속의 (형식적) 비율은 최대 2 atom%이고, 대부분 0.5 atom% 미만이며, 많은 경우에 0과 같다. 구체적인 정수 m과 n은 산소를 위한 원자가 2와 질소를 위한 원자가 3에 의해 얻어진다; 그 결과는 (앞서 기술한 산화물의 산화 단계 순서로 예컨대 MO, M2O3, MO2, M2O5라는 식임). 앞서 언급한 화합물은 어느 정도의 비화학량(non-stoichiometry)을 포함할 수 있다; 물론 (제공된 산화 단계와 다른 산화 단계에서 금속 원자와 일치하여) 정수 지수와의 편차는 일반적으로 최대 2 %이다(M2O5형의 화합물의 경우 비화학량은 M1 .96O5라는 화합물보다 크지 않아야 한다). 바람직하게는, 앞의 화합물은 비화학량을 전혀 포함하지 않아야 하는데, 비화학량론적 화합물의 유전 상수는 이에 대응하는 화학량론적 화합물에 비해 증가하고, 심지어 비화학량론 범위에서 그러하다. 유전 상수가 더 큰 물질은 단락 방지를 위해 덜 적합하다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 광전 소자는 정공 주입층을 포함하고, 정공 주입층은 유전체층 상에(그리고 심지어 애노드와 반대방향인 측에) 직접 배치되며, 두께는 특히 5 nm 이하이다. 일반적으로, 정공 주입층의 두께는 적어도 1 nm; 많은 경우 상기 층의 두께는 1 내지 2 nm이다.
유전체층을 미포함한 종래 기술에 따른 동일한 소자에 비해, 정공 주입층의 두께가 현저히 줄어들 수 있다. 본 발명에 따르면, 전류 효율이 실질적으로 유지되고 발광상의 균일도도 유지되는 것을 인식할 수 있다. 종래 기술에 따르면, 400 nm 이상의 두께를 가진 정공 주입층이 사용되는 경우가 많다(단락을 방지하기 위함). 본 발명에 따라 사용된 정공 주입층의 두께는, 일반적으로, 종래 기술에 따른 유사한 광전 소자의 정공 주입층에 비해 적어도 90 %, 많은 경우 적어도 95 %, 종종 적어도 97.5 % 만큼 감소한다. 이와 같은 실시예에 따라 현저한 물질 절약이 구현될 수 있다. 또한, 광전 소자의 총 두께도 현저히 줄어들 수 있다.
다른 실시예에서, 광전 소자에 포함된 유전체층은 0.1 내지 100 nm의 두께를 가진다. 대부분, 두께는 0.1 내지 3 nm, 특히 0.1 내지 1 nm, 예컨대 0.5 내지 1 nm이다.
두꺼운 유전체층에 비해, 유전체층의 두께가 매우 얇으면, 일반적인 경우에, 전력 효율이 더욱 양호한데, 형성된 정공을 위한 터널링 확률이 현저히 더 크기 때문이다. 두꺼운 층에 비해 매우 얇은 층에서 휘도가 더 크다. 일반적으로, OLED로서 형성되는 본 발명에 따른 광전 소자의 휘도는 적어도 1000 cd/㎡이고, 대부분 3000 cd/㎡을 초과한다. 전류 밀도가 10 내지 200 mA/㎠일 때, 휘도 효율은 일반적으로 약 5 내지 10 cd/A이다.
유전체층의 두께를 위한 척도는 물론, 층 두께의 균일도인데, 상기 층 두께는 층이 적층될 때 이용하는 방법으로 달성될 수 있다. 단락으로부터의 효율적 보호 효과를 구현할 수 있으려면, 층은 가능한 한 애노드의 전체 표면을 덮고, 틈새를 포함하지 않아야 한다. 층의 균일도는 유전체층을 위한 적층 방법에만 의존하지 않으며 - 그 아래 위치한 애노드의 표면 품질도 중요하다. 상기 표면이 기공 또는 언더컷(undercut)을 포함하면, 바람직하게는, 기공 표면을 유전체층으로 완전히 덮거나 기공을 유전체층으로 채우며, 또한 언더컷의 경우 유전체층 내에 틈새가 발생하지 않는 방법을 선택해야 한다.
이를 구현하려면, 사용되는 방법에 따라 5 내지 15 nm의 층 두께, 또는 더 큰 층 두께가 필요할 수 있다.
일 형성예에서, 광전 소자의 유전체층은 알루미늄산화물로 구성되거나, 이를 포함한다.
이와 같은 층은 특히 용이하게 적층될 수 있고, 사용되는 원재료의 가격도 저렴하다. 또한, 알루미늄산화물은 매우 낮은 유전 상수를 가진다.
다른 실시예에서, 애노드는 투명 전도 산화물, 특히 인듐주석산화물을 포함한다. 투명 전도 산화물(transparent conductive oxides, "TCO"로 알려짐)은 투명한 전도 물질로서 일반적으로 금속 산화물이며, 예컨대 아연산화물, 주석산화물, 카드뮴산화물, 티타늄산화물, 인듐산화물 또는 인듐주석산화물(ITO)이 있다. 예컨대 ZnO, SnO2 또는 In2O3와 같은 2성분 산화금속화합물 외에 예컨대 Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 또는 In4Sn3O12와 같은 3성분 산화금속화합물 또는 서로 다른 투명 전도성 산화물의 혼합물이 TCO군에 속한다. 또한, TCO는 화학량론적 조성에 반드시 부합할 필요는 없으며, p형이나 n형으로 도핑되어 있을 수 있다. TCO가 애노드 물질로 사용되면, 유전체층은 특히 간단하게 구성될 수 있다. 또한, 광전 소자의 매우 높은 투명도가 달성될 수 있다(복사 방출이 애노드측에서 이루어지는 경우 그러함). 또는, 애노드는 금속을 포함할 수 있고, 특히 금속층을 포함하거나 그것으로 구성될 수 있다. 이와 같은 전극의 물질은 알루미늄, 바륨, 인듐, 은, 금, 마그네슘, 칼슘 및 리튬, 그리고 이들의 화합물, 특히 합금물로 이루어진 그룹의 금속 중 하나 이상의 금속이 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 층 두께의 균일도는 유전체층에 직접 접한 층의 표면 구조, 특히 유전체층이 적층된 층의 표면 구조와 무관하고, 특히 광전 소자의 애노드의 표면 구조와 무관하다. 유전체층은 특히, 상기 유전체층이 애노드의 표면 구조를 적어도 부분적으로 또는 거의 모방할 수 있도록 형성될 수 있는데, 이는, 특히, 유전체층의 캐소드측 표면이 유전체층과 애노드 사이의 경계면의 지형적 구조(topographical structure)를 부분적으로 또는 거의 모방한다는 것(그리고 유전체층의 표면은 애노드의 표면을 동일하게 모사한다는 것)을 의미한다.
유전체층의 캐소드측 표면이 애노드와 유전체층 사이의 경계면 및 그로 인하여 상기 애노드의 표면 구조를 적어도 일부분 모방한다는 것은, 본 발명에 따르면, 특히 유전체층의 캐소드측 표면도 마찬가지로 지형적 표면 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 유전체층의 캐소드측 표면의 지형적 표면 구조는 캐소드를 향하는 애노드의 표면의 지형적 표면 구조와 동일하거나 유사할 수 있다. "동일한(equal)" 또는 "유사한(similar)"은, 캐소드를 향하는 애노드측의 지형적 표면 구조 및 유전체층의 지형적 구조 각각이 가령 융기부 및 함몰부와 같이 서로 대응하는 구조를 가진 동일하거나 유사한 높이 프로파일을 포함한다는 것을 의미한다. 예컨대, 지형적 표면 구조는 각각 측 방향으로 나란히 배치되는 융기부 및 함몰부를 정해진 특징적 순서로 포함할 수 있고, 상기 순서는 언급한 지형적 표면 구조를 위한 융기부 및 함몰부의 상대적 높이차를 제외하고 동일하다. 바꾸어 말하면, 다른 면의 지형적 표면 구조를 적어도 일부 따라가는 표면은 각각 인접한 층의 표면의 지형적 표면 구조의 융기부 상부에 배치된 융기부 또는 함몰부 상부에 배치된 함몰부를 포함할 수 있다. 상기 표면의 인접한 융기부 및 함몰부 간의 상대적 높이차는 상기 다른 면의 지형적 표면 구조의 대응 융기부 및 함몰부의 상대적 높이차와 상이할 수 있다(그러나, 상기 상대적 높이차가 대략적으로 동일한 경우가 많음).
애노드의 표면 구조가 기공 및/또는 언더컷을 가지면, "동일한" 또는 "유사한"은, 캐소드를 향하는 유전체층의 측이 상기 기공 및/또는 언더컷을 모사하지 않아도 된다(그러나 모사할 수도 있음)는 것을 의미한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 견지에서는, 이와 같은 구조 요소가 있을 때 유전체층 내에 "틈새(gaps)"가 형성되지 않고 완전히 애노드를 덮는 층이 얻어진다는 것이 보장되는 것으로도 충분하다.
바꾸어 말하면, "부분적으로 또는 거의 모방한다"는 것은, 특히, 유전체층의 상부 표면 및 유전체층과 애노드 사이의 경계면이 평행하게 또는 적어도 거의 평행하게 이어진다는 것을 의미할 수 있다. 유전체층은 특히 애노드의 표면 구조와 무관하거나 거의 무관한 두께를 가질 수 있다.
유전체층의 층 두께는, 특히, 유전체층의 총 두께에 대해 측정한 경우 최대 10 %, 많은 경우 5 % 이하의 두께 변화를 가질 수 있다. 이와 같이 두께 변화가 적도록 유전체층을 형성하는 것을 소위 "컨포멀 코팅(conformal coating)"이라고도 할 수 있다. 유전체층의 두께 변화는 물론 매우 얇은 층일 때(특히 층이 고작 10원자층까지의 두께에 불과하거나 1 nm까지의 두께에 불과할 때) 당연히 더 클 수 있다. 이와 같은 얇은 층에서, 두께 변화는 ±2 원자층이다(일반적으로 심지어 ±1 원자층임).
또한, 유전체층은 애노드의 표면 구조의 적어도 일부 구조물 및 특히 거시적인 구조물(macroscopic structure)에 비해 더 얇은 두께를 가질 수 있다. 거시적인 구조물에는 가시광을 이용하여 해상 가능한 표면 구조의 구조물이 귀속된다(그리고 상기 구조물은 가령 경사부, 융기부, 각, 모서리, 꼭지점, 함몰부, 도랑(trench), 골(furrow), 기공 및 그 유사한 것을 포함할 수 있다). 이는, 특히, 여기서 거시적이라고 표현한 구조물는 약 400 nm 이상의 규격을 가진다는 것을 의미한다. 더 작은 구조는 미시적인 구조물이라 한다. 특히, 유전체층은 애노드의 표면 구조의 미시적인 구조물에 따를 수 있고, 상기 미시적인 구조물의 규격은 유전체층의 두께보다 더 크다.
유전체층의 두께는 캐소드를 향하는 애노드의 표면에 있는 기공과 무관할 수 있다. 특히 기공의 직경(일종의 병 모양 기공 등일 때 기공의 최소 직경)은 유전체층의 2배 층 두께보다 더 클 때, 기공 표면은 균일하고 상기 견지에서 적어도 거의 상기 유전체층의 동일한 층 두께를 가질 수 있으며, 상기 견지에서 유전체층은 애노드의 표면 구조를 따른다. 유전체층의 층 두께가 상기 기공의 절반 직경보다 크면, 유전체층은 상기 기공의 표면 구조를 모방하지 않고 기공을 덮으며, 그럼에도 불구하고 상기 견지에서 적어도 거의 일정한 두께를 가지게 된다. TCO 애노드, 특히 ITO 애노드의 평균 거칠기(Ra)는 통상적으로 1.5 nm 이하이고, 일반적인 경우 2.5 nm 미만이다.
상기 언급한 조건을 따르는 유전체층을 적층할 수 있는 방법은 원자층 증착이다("atomic layer deposition, ALD").
이와 같은 방법에 의해, 개별 원자층들이 점차적으로 차례로 증착되어, 형성된 층의 층 두께는 실질적으로 유지되는데, 증착된 원자층(특히 전구체의 적합한 선택 시, 특히 입체적으로 특별히 까다롭지 않은 전구체의 선택 시)은 실질적으로 그 아래 위치한 원자층 또는 그 아래에서 코팅될 표면을 완전히 덮기 때문이다. ALD를 이용하여 생성된 층은, 상기 층이 언더컷 및 기공 표면을 완전히 덮는다는 이점이 있는데, 층의 형성은 증착 방향과 무관하기 때문이다(즉, 증착된 물질(또는 전구체)은 우선 방향 또는 우선 공간 부분으로부터 코팅될 표면에 작용하지 않음, 예컨대 스퍼터링의 경우와 같음). 전적으로 일반적으로, 본 발명에 따른 유전체 적층 방법은, 기공 및 언더컷으로 층이 형성되는 것은 증착 방법과 무관한 것이 바람직하다.
다른 형성예에서, 원자층 증착은 플라즈마 없이 실시된다. 이로써, 형성되는 유전체층의 층 두께가 특히 균일하다. 플라즈마 보조 원자층 증착 시, 전구체가 플라즈마와 반응하는 경우(이는 아직 가스상일 때 반응을 야기할 수 있고, 따라서 완전히 균일하지는 않은 단일층이 형성될 수 있음)를 배제할 수 없는 반면, 이는 비-플라즈마(plasma free) ALD의 경우에 해당하지 않는다. 특히, 층 두께가 0.1 내지 0.5 nm으로 매우 얇을 때, 비-플라즈마 ALD는 대부분 더욱 양호한 결과를 야기한다; 일반적 경우에, 이와 같은 층 두께에서 비-플라즈마 ALD에 의해서만 애노드 표면의 완전한 덮임 및 대략적으로 단일한 층 두께가 구현될 수 있다.
원자층 증착을 이용하여 생성된 유전체층은, 특히, 상기 유전체층이 일반적으로 가스 개재물(gas inclusion)을 미포함하거나 실질적으로 미포함한다는 것을 특징으로 한다. 특히, 층의 증착 시 사용된 캐리어 가스로부터 기인할 수 있는 가스 개재물이 얻어지지 않는다. 층의 적층을 위한 스퍼터링 공정 시, 항상 상기와 같은 개재물이 있다(예컨대 캐리어가스로서의 아르곤 개재물). 경우에 따라, 사용된 전구체 물질에 연원하는 가스 개재물도 고려할 수 있다(예컨대 메탄). 원자층의 점차적인 증착에 의해, 비-플라즈마 ALD일 때 상기와 같은 개재물이 일반적 경우에 존재하지 않아야 한다. 플라즈마 보조 ALD일 때만, 가스 개재물의 형성을 위한 어느 정도의 경향이 있다(상기 경향은 물론 구체적인 증착 조건에 의존함).
원자층 증착은 특히 이하와 같이 실시된다:
상기 기판 상에 배치되는 코팅된 전극층을 포함하는 기판은, 우선 반응기에 공급되고, 상기 반응기에서 ALD가 실시된다. 기판 또는 반응기는 흡수 펄스의 영향을 받는다(방법 단계 B1). 반응기에 전구체 또는 산화제(또는 산화제 대신 환원제)가 공급된다. 산화제는 원하는 조성을 가진 층을 얻기 위해 전구체 또는 전구체 성분의 산화가 필요한 경우 요구된다(예컨대 금속산화물층의 제조 시); 환원제는 형성할 층을 얻기 위해 또는 상기 형성할 층이 환원제와의 반응에 의해 "전구체-금속으로 전달된" 성분(예컨대 질화물-성분)을 포함할 때(예컨대, 금속 질화물의 형성 시, 전구체로서 예컨대 암모니아를 이용함) 전구체 또는 전구체 성분의 환원이 필요한 경우 요구된다. 전구체, 또는 산화제 또는 환원제는 일반적으로 가스 형태로 반응기에 공급된다. 흡착 펄스 동안, 전구체, 또는 산화제 또는 환원제는 코팅될 표면 상에 흡착될 수 있다. 일반적 경우에, 표면은 상기 가스형 화합물로 완전히 또는 적어도 거의 완전히 덮인다. 특히 장애 효과의 치환기를 가진 전구체가 사용되면(예컨대 각각 3개 이상의 C-원자를 갖는 알킬 잔기를 포함하는 금속-알킬-화합물), 어떠한 경우에도 표면의 완전한 덮히는 것(이는 각각의 ALD 사이클의 완성 이후 완전한 하나의 원자층을 형성함)이 보장되지 않는다. 따라서, 대부분, 장애 효과의 치환기를 덜 포함한 전구체를 사용하는 것이 중요한데, 이 경우, 흡착된 원자층 내에서 "더 조밀한 패킹(packing)"이 존재하기 때문이다. 전구체를 위한 앞의 실시예는, 전구체가 우선, 이하에 설명할 반응 펄스에 공급되는 경우에도 적용된다.
흡착 펄스 이후, 반응기에서 세척 및/또는 배기 단계가 실시된다(방법 단계 B2). 이를 통해, 코팅될 표면 상에 흡착되지 않은 분자는 반응기로부터 실질적으로 제거된다. 세척 가스로서 비활성 가스가 사용될 수 있다(예컨대 아르곤). 세척 및/또는 배기 단계는 일반적 경우에, 어느 정도의 일정한 세척 가스 스트림이 반응기를 통해 흐르고, 흡착 펄스 실시 전에 지배적으로 존재하는 압력비가 점차적으로 다시 구축되도록 구성된다.
이어서, 반응 펄스가 실시되는데(방법 단계 B3), 흡착된 전구체를 포함하는 기판은 산화제(또는 환원제)의 영향을 받거나, 또는 기판 상에 전구체가 흡착되지 않고 산화제(또는 환원제)가 흡착된 경우에 한하여 전구체의 영향을 받는다. 반응 펄스 내에 제 2 반응 성분이 공급됨으로써, 전구체와 산화제의 반응 또는 전구체와 환원제의 반응이 이루어질 수 있고, 따라서 (본 발명의 유전체층의) 금속산화물 또는 금속질화물 또는 금속질산화물로 이루어진 단일층이 형성된다. 경우에 따라서, 전구체와 산화제 또는 환원제의 반응을 열적으로 보조하기 위해, 코팅될 표면 또는 반응기가 가열될 수 있다.
반응 펄스를 실시한 후, 상기 반응 펄스 동안 공급된 성분의 잉여 분자를 반응기로부터 제거하기 위해, 일반적 경우에 부가적 세척 및/또는 배기 단계(방법 단계 B4)가 실시된다.
ALD를 이용하여 생성된 원하는 층에 도달하기 위해, 흡착 펄스, 세척/배기 단계, 반응 펄스 및 제2세척/배기 단계는, 원하는 수의 원자층이 증착될 때까지(또는 원하는 층 두께에 이를 때까지), 자주 상기 제공된 순서로 반복된다.
일 실시예에서, ALD 공정은, 층 증착(방법 단계 B) 또는 방법 단계 B1, B2, B3, B4의 수회 반복은 적어도 60 ℃의 온도 및/또는 최대 50 mbar의 압력에서 수행되된다. 공정 파라미터가 이와 같이 선택되면, 한편으로는, 방법 단계 B2(흡착 펄스)에서 이루어진 흡착이 실제로 하나의 단일층을 야기하고, 다른 한편으로 방법 단계 B3(반응 펄스)에서 완전한 반응이 이루어지도록 보장된다. 또한, 상기의 낮은 압력(및 경우에 따라 더 높은 온도)에 의해, 사용된 전구체, 또는 산화제 또는 환원제가 가스 형태로 제공될 수 있다.
일 형성예에서, 방법 단계 B)에서의 온도는 80 내지 260℃이다. 이와 같은 반응창(reaction window)에서는, 코팅해야 할 민감한 표면이 손상되지 않도록 보장된다. 코팅될 표면으로서 유기층(예컨대 정공 주입층)이 제공되면, 상기 층의 손상을 방지하기 위해, 반응 온도는 100℃를 초과하지 않고, 바람직하게는 80 내지 100℃이어야 한다.
바람직하게는, 방법 단계 B는 최대 5 mbar의 압력, 대부분 0.1 mbar를 초과하는 압력에서 수행된다. 이를 통해, 흡착 펄스에서 특히 "조밀하게 패킹된(tightly packed)" 단일층이 생성될 수 있다.
산화제로서, 특히 물과 오존(또한 산소 또는 과산화수소)이 고려된다.
앞에 언급한 산화제는 혼합물(예컨대 O2/O3 혼합물)로도 제공될 수 있다. 산화제로 물을 사용하면, ALD 공정은, 흡착 펄스에서 물이 코팅될 표면에 흡착될만큼 자주 실시된다; 반응 펄스에는 전구체(예컨대 트리메틸알루미늄)가 공급된다. 다른 산화제의 사용 시, 흡착 펄스에서는 전구체가 자주 흡착된다.
흡착 펄스에 공급된 산화제가 물인 경우, 본 발명에 따르면, 코팅될 표면 상에 직접적으로 물로 이루어진 단일층이 적층될 수 있으며, 자 또는 코팅될 표면 자체가 손상되지는 않는다는 점이 확인되었다. 이 때의 전제는, 반응 펄스에 제 2 화합물이 공급되기 전에 상기 코팅될 표면에 물이 체류할 수 있는 시간이, 상기 코팅될 표면 내로 확산되기 위해 물이 필요로 하는 확산 시간보다 더 짧아야 한다는 것이다. 이는 공정 단계 B1, B2가 5초를 넘지않으면서(예컨대 100초를 넘지않으면서) 구현될 수 있는 경우가 많다. ALD 사이클을 위한 전체시간이 일반적으로 약 10 내지 20 초로 짧으면 공정 시간이 짧고, 따라서 본 명세서에 기술된 방법의 경제성이 매우 높다.
앞에 언급한 산화제는 특히 금속산화물의 제조를 위해 사용된다.
본 발명에 따른 방법을 위한 환원제으로서, 특히 암모니아가 사용된다. 많은 경우, 흡착 펄스에서 전구체(예컨대 금속-아미드)는 표면에 흡착되고, 반응 펄스에서 암모니아와 반응하며, 금속질화물이 형성된다.
다른 실시예에서, ALD 공정을 위한 전구체로서 금속알킬화합물, 금속알콕시드화합물, 금속디알킬아미드화합물 및/또는 금속할로게나이드화합물이 사용된다. 일반적 경우, 사용된 전구체는 한가지 유형의 치환기(즉, 알킬, 알콕시드, 디알킬아미드 또는 할로게나이드)만을 가진다; 물론 혼합된 체계(상기 체계는 예컨대 할로게나이드와 알콕시드기를 가짐)도 사용될 수 있다.
알루미늄산화물-층의 증착을 위해, 많은 경우, 알루미늄알킬-화합물(예컨대 트리메틸알루미늄) 또는 알루미늄알콕시드-화합물(예컨대 알루미늄메톡시드)이 사용된다. 갈륨산화물을 위해, 빈번히, 갈륨알킬-화합물(예컨대 트리메틸갈륨) 또는 갈륨할로게나이드(예컨대 갈륨클로라이드)가 사용된다. 티타늄산화물, 지르코늄산화물 및 하프늄삼화물을 위해, 빈번히, 금속할로게나이드(예컨대, TiCl4, ZrCl4 또는 HfCl4 또는 금속알콕시드-화합물(예컨대 Ti(OR)4, Zr(OR)4 또는 Hf(OR)4)이 사용된다. 탄탈륨산화물의 제조를 위해, 빈번히, 탄탈륨할로게나이드(예컨대 탄탈륨클로라이드)가 사용되며, 란탄산화물을 위해 알콕시화합물 또는 할로게나이드 화합물이 상응한다. 마지막으로, 아연산화물층의 제조를 위해, 빈번히, 아연알킬-화합물(예컨대 디메틸아연) 또는 아연할로게나이드(예컨대 아연클로라이드)가 사용된다; 물론 아연은 원소 형태로도 사용될 수 있다. 금속질화물의 제조를 위해, 일반적 경우에, 해당 원소들의 금속디알킬아미드 화합물(예컨대 Mk(N(CH3)2)l, 여기에서 k와 l은 정수임)이 사용된다.
질산화물층의 증착은 예컨대, 질화물층과 산화물층이 교번적으로 증착되면서 이루어질 수 있다.
소자의 기판은 특히 전자 부재, 특히 광전자 부재를 위한 캐리어 부재로서 적합하다. 예컨대, 기판은 유리, 석영 및/또는 반도체 물질을 포함하거나 그것으로 구성될 수 있다. 또한, 기판은 플라스틱 포일(foil) 또는 하나 이상의 플라스틱 포일을 함유한 라미네이트를 포함하거나 그것으로 구성될 수 있다. 플라스틱은 가령 고밀도 및 저밀도의 폴리에틸렌(PE),과 폴리프로필렌(PP)과 같은 하나 이상의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 또한, 플라스틱은 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티롤(PS), 폴리에스테르 및/또는 바람직하게는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰(PES) 및/또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)을 포함할 수 있다.
또한, 기판은 금속, 특히 가령 금속 포일을 포함할 수 있다. 금속 포일을 포함하거나 금속 포일로서 형성되는 기판은 예컨대 알루미늄포일, 구리포일, 스테인레스스틸포일 또는 이들의 조성물이나 층 스택을 포함할 수 있다.
기판은 상기 언급한 물질을 하나 이상 포함할 수 있고, 투명하게, 부분적으로 투명하게 또는 불투명하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 광전 소자는 특히 유기발광다이오드(OLED), 유기포토다이오드(OPD), 유기태양전지(OSC), 유기박막트랜지스터(OTFT) 또는 집적회로(IC)를 포함하거나, 상기 언급한 부재를 복수 개로 포함하거나, 상기 언급한 부재의 조합을 포함하거나, 이러한 부재 중 하나만으로 구성될 수 있다.
소자는 적어도 하나의 유기 기능층을 구비하는 기능 층시퀀스를 더 포함할 수 있다. 상기 층시퀀스는 특히 두 전극 사이에 배치된다.
소자가 예컨대 OLED, OPD 및/또는 OSC를 포함하면, 기능 층시퀀스는 활성 영역(예컨대 방사체층)을 포함하고, 활성 영역은 소자의 구동 시 전자기 복사를 생성하거나 검출하기에 적합하다. 또한, 소자는 종종 투명 기판을 포함한다.
또한, 제 1 전극 및/또는 제 2 전극은 투명할 수 있고, 예컨대 TCO를 포함하거나, 그것으로 구성될 수 있다. 이와 같은 물질을 포함하는 전극은 특히 애노드, 즉 정공 주입 물질로서 형성될 수 있다. 또한, 제 1 전극 및/또는 제 2 전극은 예컨대 캐소드 물질로서, 즉 전자 주입 물질로서 역할할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 캐소드 물질로서 특히 알루미늄, 바륨, 인듐, 은, 금, 마그네슘, 칼슘 또는 리튬 및 이들의 화합물, 조성물 및 합금이 바람직한 것으로 입증될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 하나의 전극 또는 두 전극은 TCO 및/또는 금속으로 이루어진 조성물, 특히 층시퀀스를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 기능층은 유기층을 포함할 수 있거나 복수의 유기 기능층으로 구성되는 층시퀀스를 포함할 수 있다. 예컨대, 유기 폴리머, 유기 올리고머, 또는 유기 비폴리머(모노머) 소분자("small molecules") 또는 이러한 화합물 분류군의 조성물이 포함될 수 있거나, 상기 층은 상기 화합물 분류군이나 이들의 혼합물로 구성될 수 있다.
특히, 유기 전자 소자로서 형성된 소자가 기능층을 포함하고, 상기 기능층이 예컨대 OLED의 경우 전계 발광층 또는 전계 발광 영역으로 효과적인 정공 주입이 가능하도록 정공 수송층으로서 형성되는 경우가 유리할 수 있다.
또한, 활성층은 전계 발광층으로서 형성될 수 있다. 이를 위한 물질로서, 형광 또는 인광에 의한 복사 방출을 포함하는 물질이 적합하며, 상기 층은 이러한 물질로 구성될 수 있거나, 본원에서 상기 층은 방사체 물질을 매트릭스에서 포함한다. 상기 방사체층 내의 물질에 따라, 생성된 복사는 자외선 스펙트럼 영역으로부터 적색 스펙트럼 영역까지의 파장 영역을 포함할 수 있다.
하나 이상의 OLED를 포함하는 소자는 특히 조명 장치 또는 디스플레이로서 형성될 수 있고, 넓은 영역으로 형성되는 활성 발광면을 포함할 수 있다. "넓은 영역(large area)"이란, 소자가 수 평방밀리미터 이상, 바람직하게는 일 평방센티미터 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 일 평방데시미터 이상의 면을 가짐을 의미할 수 있다.
이와 같은 넓은 영역 발광면에서는, 500 시간의 구동 시간 이후 평방 센티미터당 1개 미만의 블랙 스폿을 포함하는 디스플레이가 구현될 수 있다.
소자의 실시 형태에 대해 열거한 것은 제한적인 것으로 이해되지 않는다. 오히려, 소자는 부가적인 전자 부재 및/또는 기능 층시퀀스를 포함할 수 있고, 이것은 통상의 기술자에게 공지되어 있으며 본 명세서에서 더 이상 설명하지 않는다.
본 발명의 다른 이점, 바람직한 실시예는 아래의 도면과 관련하여 설명되는 실시예로부터 도출된다.
도 1 및 2는 각각 본 발명에 따른 광전 소자의 실시예에 대한 개략적 개요도이다.
도 3 및 도 4a 내지 도 4c는 애노드층 상에 위치하는 유전체층 일부의 개략도이다.
도 1은 유기 복사 방출 소자의 개략적 구성을 도시한다. 아래로부터 위쪽 방향으로 이하의 층 구성이 구현된다: 최하부에 기판(1)이 위치하며, 기판은 예컨대 투명할 수 있고, 예컨대 유리로 구성될 수 있다. 그 위에 애노드층(2)이 위치하고, 애노드층은 예컨대 인듐주석산화물(ITO)과 같은 투명 전도 산화물일 수 있거나, 이러한 산화물을 포함할 수 있다. 상기 애노드층(2) 상부에 유전체층(3)이 배치되며, 상기 유전체층은 예컨대 알루미늄산화물로 구성된다. 상기 층의 상부에 다시 정공 수송층(4)이 배치되어 있으며, 정공 수송층은, 예컨대 3차 아민, 카르바졸유도체, 폴리아닐린 또는 폴리에틸렌디옥시티오펜으로부터 선택되는 물질로 구성되거나, 상기 물질을 포함할 수 있다. 예컨대 NPB(N,N'-비스(나프트-l-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘 및 TAPC(디-[4-(N,N-디톨일-아미노)-페닐]사이클로헥산)이 있다. 정공 수송층 이후에 활성층(OLED의 경우 예컨대 유기 방사체층(6))이 수반된다. 이와 같은 유기 방사체층은 방사 물질로서 유기 화합물 또는 유기 금속 화합물을 포함하거나, 이들로 구성될 수 있다. 특히 폴리플루오렌, 폴리티오펜 및 폴리페닐렌(예컨대 2- 또는 2,5-치환된 폴리-p-페닐렌비닐렌)의 유도체 및 예컨대 이리듐착물과 같은 금속 착물, 그리고 비폴리머 방사체가 있다. 상기 이리듐착물은 청색 인광 FIrPic(비스(3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐-(2-카르복시피리딜)-이리듐 III), 녹색 인광 Ir(ppy)3 (트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)), 적색 인광 Ru(dtb-bpy)3*2(PF6) (트리스[4,4'-디-테르트-부틸-(2,2')-비피리딘]루테늄(III)착물)이 있고, 비폴리머 방사체는 청색 형광 DPAVBi (4,4-비스[4-(디-p-톨일아미노)스티릴]비페닐), 녹색 형광 TTPA (9,10-비스[N,N-디-(p-톨일)-아미노]안트라센) 및 적색 형광 DCM2 (4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-줄로리딜-9-에닐-4H-피란)이 있다. 방사체층 상에 최종적으로 캐소드, 예컨대 금속캐소드, 또는 또한 투명 전도 산화물로 제조된 캐소드(이는 탑/바텀-방사체를 야기한다)가 배치된다. 유전체층(3)의 층 두께는 예컨대 1.5 nm일 수 있고, 정공 주입층(4)의 층 두께는 예컨대 15 nm이다.
애노드와 캐소드 사이에 전압이 인가되면 전류가 소자를 통해 흐르고, 유기 활성층 내에서 광자가 방출되며, 광자는 광의 형태로 투명 애노드 및 기판을 경유하거나 탑/바텀-방사체의 경우 투명 캐소드를 경유하여 소자로부터 나온다. 일 실시예에서, OLED는 백색광을 방출한다; 이 경우, 방사체층은 복수의 다양한 색(예컨대 청색 및 황색 또는 청색, 녹색 및 적색)을 방출하는 방사체 물질을 포함한다; 또는 방사체층은 상기 언급한 색상 중 하나가 각각 방출되는 복수의 부분 층으로 구성될 수 있고, 다양한 색의 혼합에 의해 백색의 색 인상을 가진 광이 방출된다. 또는, 상기 층들을 통해 생성되는 1차 방출의 복사 경로에 컨버터 물질이 배치될 수 있고, 컨버터 물질은 1차 복사를 적어도 부분적으로 흡수하고, 다른 파장의 2차 복사를 방출함으로써(아직 백색이 아님), 1차 복사로부터 1차 복사와 2차 복사의 조합에 의해 백색의 색 인상이 야기된다.
도 1에 도시된 소자는 특히, 기판 상에 우선 애노드가 스퍼터링되고, 그 후 ALD를 이용하여 유전체층이 적층되어 제조될 수 있다. 이후, 정공 주입층(4), 활성층(방사체층)(6) 및 캐소드가 적층된다.
도 2는 탑방사체로서 형성된 OLED를 도시한다; 캐소드(10)가 투명하면, 탑/바텀-방사체를 가리킨다.
기판(1)(예컨대 유리 기판) 상에 캐소드(10)가 배치된다(캐소드는 예컨대 금속으로 구성되거나, 특히 투명 전극이 필요한 경우 TCO로 제조됨). 캐소드 상에 전자 주입층(9)이 배치되고, 전자 주입층 상에 전자 수송층(8)이 위치한다. 전자 수송층(8) 상에 정공 차단층(7)이 위치하고, 상기 정공 차단층 상에 활성층(유기 방사체층)(6)이 배치된다. 방사체층은 도 1에 설명된 바와 같이 형성될 수 있다.
방사체층 상에 정공 수송층(5)이 위치하며, 정공 수송층은 예컨대 TPBi(2,2', 2''-(1,3,5-벤즈-트리일)-트리스(l-페닐-l-H-벤지미다졸))을 포함할 수 있다. 정공 수송층 상에 다시 얇은, 예컨대 15 nm의 두께의 정공 주입층(4)이 위치한다. 정공 주입층(4)상부에 유전체층(3)(예컨대 알루미늄산화물로 이루어짐)이 위치하고, 그 위에 다시 애노드가 배치된다. 애노드는, 예컨대 TCO로 형성된다.
도 2에 따른 OLED는 예컨대, 유기층(4 내지 9)이 습식 공정(예컨대 스핀 코팅)을 이용하여 적층되는 방식으로 제조될 수 있다; 이는 특히, 적층될 층이 폴리머를 포함하는 경우에 중요하다. 또는, 유기층은 기상 증착을 이용하여서도 적층될 수 있다. 이를 위해, 코팅될 기판은 전극과 함께 또는 전극 및 유전체층과 함께 수용 장치에 삽입되고, 수용 장치는 다양한 소스에 다양한 유기 물질을 포함한다. 개별 기능층의 제조를 위해, 각각의 소스로부터 유기 물질이 기화되고, 코팅될 표면에 증착된다. 또한, 하나 이상의 다양한 매트릭스 물질의 공급을 위한 복수의 소스가 제공된다. 예컨대, 정공 주입층의 형성을 위해 매트릭스 물질을 포함한 소스 및 p형 도펀트를 포함한 소스가 증착된다. 이에 상응하여, 방사체층(6)을 위해, 방사체 물질 및 매트릭스 물질의 공통 증착 또는 다양한 방사체 물질과 매트릭스 물질의 공통 증착이 이루어진다. 이에 상응하여, 부가적 유기 층의 증착이 실시될 수 있다. 최종적으로, 제 1 유기층이 스핀 코팅을 이용하여 적층되고 부가적 유기 층이 기상 증착을 이용하여 적층되는 혼합식 증착도 가능하다.
도 2에 따른 소자의 제조를 위해, 우선 기판 상에 RF 스퍼터링을 이용하여 캐소드로서의 ITO층이 (탑/바텀-방사체의 경우) 또는 CVD(chemical vapour deposition)를 이용하여 알루미늄층이 적층될 수 있다. 상기 층의 이점은 상기 층이 반사 효과를 가진다는 것인데, 즉 활성층에서 방출되어 기판의 방향으로 향하는 복사는 상기 반사 전극에서 반사되고 투명 전극의 방향으로 유도된다.
이후, 캐소드 상에 유기층(9 내지 4)(전자 주입층(9)으로 시작하여 정공 주입층(4)으로 종결함)이 적층된다. 이어서, 정공 주입층 상에 ALD를 이용하여 유전체층(3)(예컨대 알루미늄산화물로 이루어짐)이 적층된다; 이미 적층되어 있는 유기층을 손상시키지 않기 위해, ALD 공정은 약 90 내지 100 ℃의 온도에서 실시된다. 유전체층(3) 상에 최종적으로 스퍼터링을 이용하여 투명 애노드(예컨대 ITO 로 이루어짐)가 적층된다.
도 3에는 광전 소자의 일부가 도시되어 있으며, 상기 부분은 애노드(2) 상에 유전체층(3)이 적층된 이후 상황을 나타낸다. 도 3으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 애노드층(2)의 표면(21)은 거칠기(roughness) 형태의 표면 구조를 가지며, 상기 표면 구조는 예컨대 애노드층(2)이 적층될 때 이용하는 적층 방법에 의해 발생한다. 상기 애노드층의 표면 상에 유전체층(3)이 적층되어 있다. 또한, 기판(1)의 표면(11)의 오염물질은 애노드층의 적층 시, 애노드층(2)의 표면(21)이 거칠기를 가지도록 야기할 수 있다.
유전체층(3)은 순수히 예시적으로 2개의 지점에서 참조번호 31로 표시된 두께를 가진다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 유전체층(3)은 과제의 해결 수단에 기술된 방식으로 애노드층(2)의 표면(21)의 표면 구조를 모방하며, 유전체층(3)의 두께(31)는 애노드층(2)의 표면 구조와 거의 무관하다. 두께(31)의 두께 변화는 10 % 미만이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유전체층(3)은 상기 유전체층이 애노드층의 표면 구조(21)의 미세 구조(microscopic)를 적어도 거의 모방할 수 있도록 형성된다.
도 4a 내지 도 4c에는, 이와 관련하여 본 발명에 따른 광전 소자의 애노드층(2) 및 유전체층(3)의 표면 구조의 또 다른 일부가 도시되어 있다. 순수히 예시적으로 다양한 거시적인 구조가 도시된다.
도 4a에서, 유전체층(2)의 표면(21)은 함몰부를 포함하고, 함몰부는 직경에 비해 현저히 더 큰 깊이를 가진다. 유전체층(3)은 애노드층(2)의 표면 구조(21)를 모방하고, 개구부의 전체 표면 상에서 일정한 두께를 가진 연속층을 형성된다. 이 때, 함몰부의 깊이 대 직경 비율은 변경된다.
도 4b에는 애노드층(2)이 돌출 부분 영역을 포함한 표면(21)을 가지는 반면, 도 4c의 애노드층(2)은 아래쪽으로 가면서 넓어지는 개구부(일종의 병모양 기공)를 포함한다. 애노드층(2)의 표면에 상기와 같은 구조 상에 유전체층(3)이 적층되기 위한 네거티브 앵글에도 불구하고, 유전체층은 도 3과 거의 동일한 두께로 형성될 수 있다. 유전체층이 애노드를 균일하고 균질하면서 완전히 덮음으로써, 도 4b와 같은 언더컷 또는 도 4c와 같은 병 모양 기공의 경우에도, 전자가 애노드까지 "침투"하는 것이 방지될 수 있어서 단락의 위험이 현저히 줄어드는 것이 보장될 수 있다.
본 발명은 실시예에 따른 설명에 의해 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하고, 이러한 점은 특히, 상기 특징 또는 상기 조합이 그 자체로 명백하게 특허청구범위 또는 실시예에 제공되지 않더라도, 특허청구범위에서의 각 특징들의 조합을 포괄한다.

Claims (15)

  1. 기판(1);
    애노드(2) 및 캐소드(9); 및
    상기 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 적어도 하나의 활성층(6)을 포함하고,
    상기 애노드(2)의 캐소드측 표면 상에 직접적으로 비정질 유전체층(3)이 배치되고,
    상기 유전체층은 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물을 포함하거나, 이들로 구성되고,
    상기 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물에 포함되는 금속은 알루미늄, 갈륨, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 란탄 및 아연으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속인 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유전체층(3) 상에 직접적으로 20 nm 이하의 두께를 갖는 정공 주입층(4)이 위치하는 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유전체층(3)은 0.1 내지 100 nm, 바람직하게는 0.1 내지 3 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층(3)은 알루미늄산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 애노드는 투명 전도 산화물(TCO), 특히 인듐주석산화물(ITO)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층(3)의 층 두께의 균일도는 상기 유전체층에 직접 접하는 층의 표면 구조와 무관하고, 특히 상기 애노드(2)의 표면 구조와 무관한 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 유전체층(3)의 두께 변화는 최대 10 %인 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층(3)은 원자층 증착(ALD), 특히 비-플라즈마 원자층 증착에 의해 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전 소자는 OLED로 설계되는 것을 특징으로 하는 광전 소자.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따라, 금속산화물, 금속질화물 또는 금속질산화물을 포함하거나 이들로 구성되는 유전체층을 포함하며, 금속(M)은 알루미늄, 갈륨, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 란탄 및 아연으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속인 광전 소자를 위한 전극의 코팅 방법, 특히 애노드의 코팅 방법에 있어서,
    A) 기판을 제공하는 단계로서, 상기 기판은 상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하는 단계; 및
    B) 상기 전극층이 상기 유전체층에 의해 완전히 덮이도록, 원자층 증착(ALD)에 의해 상기 유전체층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 B) 단계는 비-플라즈마 원자층 증착(ALD)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 B) 단계 동안,
    B1) 상기 기판을 전구체나, 산화제 또는 환원제에 노출시키는 흡착 펄스 적용 단계;
    B2) 세척 또는 배기 단계;
    B3) 흡착된 전구체를 포함하는 기판을 산화제 또는 환원제에 노출시키거나, 흡착된 산화제 또는 환원제를 포함하는 기판을 전구체에 노출시키는 반응 펄스 적용 단계; 및
    B4) 세척 또는 배기 단계;
    와 같은 하위 단계가 순서대로 수 차례 반복되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 B) 단계는 적어도 60 ℃의 온도, 바람직하게는 80 ℃ 내지 260 ℃의 온도 및 최대 50 mbar, 바람직하게는 0.1 mbar 내지 5 mbar의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  14. 제 10항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화제는 물, 오존, 산소, 과산화수소 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  15. 제 10항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전구체는 금속알킬, 금속알콕시드, 금속디알킬아미드 및/또는 금속할로게나이드인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
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