專利名稱：發(fā)射輻射的有機器件和用于制造這種器件的方法
發(fā)射輻射的有機器件和用于制造這種器件的方法提出了一種用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法。此外，提出了一種發(fā)射輻射的有機器件。出版物US 7，285, 907B2描述了一種發(fā)射輻射的有機器件。要解決的任務在于，提出一種發(fā)射輻射的有機器件，其相對于現(xiàn)有技術(shù)可以更簡單地制造。另一要解決的任務尤其在于，提出一種用于制造這種器件的方法。根據(jù)用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法的至少一個實施形式，在制造該器件時產(chǎn)生發(fā)射輻射的區(qū)域。該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域是如下區(qū)域，在對器件施加電流時(即在器件工作中)該區(qū)域產(chǎn)生電磁輻射。于是，該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域包括至少一個層，在其中通過載流子復合而產(chǎn)生電磁輻射。根據(jù)本方法的至少一個實施形式，在制造該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域時產(chǎn)生包含發(fā)射體材料的至少一個層。該層是發(fā)射層，在該器件工作時在該發(fā)射層中借助載流子的復合而產(chǎn)生電磁輻射。發(fā)射體材料優(yōu)選地為有機材料。根據(jù)用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法的至少一個實施形式，借助原子層沉積 (ALD-Atomic Layer Deposition)來制造包含發(fā)射體材料的至少一個層。原子層沉積是化學氣相淀積(CVD-Chemical Vapor Deposition)的一種變型方案。在此，在原子層沉積時， 以循環(huán)方式進行層生長。在此，在每個循環(huán)中沉積一定量的要沉積的材料。在此，每個循環(huán)可以持續(xù)大約0. 5秒至數(shù)秒之間，其中每個循環(huán)產(chǎn)生的所沉積的層的厚度為大約ο,ιΛ至
3Λ。也就是說，借助原子層淀積可以產(chǎn)生小的發(fā)射層的層厚度。在此，層厚度僅僅與循環(huán)
的數(shù)目有關(guān)，這實現(xiàn)特別精確和簡單地控制層厚度。也就是說，通過控制涂覆時間可以以非常簡單的方式特別精確地生長預給定的層厚度。因此，原子層沉積是可以特別良好地復制的方法。根據(jù)用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法的至少一個實施形式，包含發(fā)射體材料的至少一個層的厚度小于5nm、優(yōu)選最高2nm。此外，然而更薄的層厚度也是可能的。于是可能的是，包含發(fā)射體材料的層的厚度最高為單層或者處于亞單層范圍中。也就是說，借助原子層沉積，產(chǎn)生非常薄的發(fā)射層是可能的。發(fā)射體材料的量(也就是說，發(fā)射體材料的摻雜濃度)可以以特別簡單的方式通過發(fā)射體材料的沉積的持續(xù)時間來確定。以該方式省去了對沉積率的繁瑣的、否則必要的且費時的穩(wěn)定，如其例如在其他氣相淀積中情況如此。此外，借助原子層沉積，可以特別良好地將多種材料的組合、例如空穴導電的材料和電子導電的材料的組合。在此可能的是，發(fā)射輻射的區(qū)域的所有層借助原子層沉積來制造。也就是說，總的發(fā)射輻射的區(qū)域于是借助原子層沉積來制造。根據(jù)在此描述的用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法的至少一個實施形式，在該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中產(chǎn)生包含發(fā)射體材料的至少一個層，其中該層借助原子層沉積來制造。在此，該層的厚度為最高2nm。此外，提出了一種發(fā)射輻射的有機器件。根據(jù)發(fā)射輻射的有機器件的至少一個實施形式，該器件包括發(fā)射輻射的區(qū)域，在該器件工作中在該區(qū)域中產(chǎn)生電磁輻射。電磁輻射優(yōu)選通過載流子復合來產(chǎn)生。在此，根據(jù)發(fā)射輻射的有機器件的至少一個實施形式，該發(fā)射輻射的器件包括至少一個層，其包含發(fā)射體材料并且具有最高2nm的厚度。由發(fā)射體材料構(gòu)成或者具有發(fā)射體材料的這樣薄的層可以特別簡單地借助原子層沉積來制造。由于具有發(fā)射體材料的這樣薄的層，在具有發(fā)射體材料的該層中可以特別有效地注入和提高載流子俘獲。因此，在此所描述的器件的特征在于提高的效率。此外，由于該器件的各個層使用原子層沉積，所以將層厚度控制在單分子范圍和亞分子范圍以下是可能的。也就是說，在單分子范圍和亞分子范圍以下，可以以氣相沉積工藝制造任意材料組合，由此解除了在發(fā)射輻射的區(qū)域中的層序列的嚴格劃分。這實現(xiàn)制造如下發(fā)射輻射的有機器件，該器件可以特別良好地適配于其使用要求。與其相比，已知的發(fā)射輻射的有機器件表現(xiàn)出具有有限的層數(shù)量和在5nm范圍中的最小層厚度的層構(gòu)造。在此，層構(gòu)造嚴格地分成如下功能層，諸如電子導體和空穴導體、電子勢壘層和空穴勢壘層以及具有發(fā)射體材料的層。在下文中提及了在此描述的方法以及在此描述的發(fā)射輻射的有機器件的有利實施形式。在此，在本上下文中公開的特征分別既涉及制造方法，又涉及要制造的發(fā)射輻射的有機器件。根據(jù)至少一個實施形式，發(fā)射輻射的器件在發(fā)射輻射的區(qū)域中包含至少兩個層， 其分別包含發(fā)射體材料。這些層的發(fā)射體材料可以是相同的或者不同的發(fā)射體材料。在此， 發(fā)射輻射的區(qū)域可以具有分別包含發(fā)射體材料的兩個、三個或者多個層。在此，這些層可以成對地包括不同的發(fā)射體材料，或者層中的一些至所有層都可以包含相同的發(fā)射體材料。在此，根據(jù)至少一個實施形式，分別包含發(fā)射體材料的至少兩個層借助原子層沉積來制造。也就是說，該器件的包含發(fā)射體材料的兩個、多個或者所有層借助原子層沉積來制造。根據(jù)至少一個實施形式，在該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中產(chǎn)生至少一個層，其由至少一種基體材料構(gòu)成。在此，所述層由空穴導電的基體材料構(gòu)成。此外，所述層可以由電子導電的基體材料構(gòu)成。優(yōu)選地，所述層包括至少兩種基體材料至少一種電子導電的基體材料和至少一種空穴導電的基體材料，其可以在所述層中彼此混合。在此，所述層同樣可以借助原子層沉積來制造，這實現(xiàn)特別良好地控制層厚度。例如，可以交替地進行至少由一種基體材料構(gòu)成的層和包含摻雜有發(fā)射體材料的至少一種基體材料的層的沉積，用于制造發(fā)射輻射的區(qū)域。也就是說，交替地借助原子層沉積制造基體材料和帶有發(fā)射體材料的基體材料。在此已表明的是該結(jié)構(gòu)(尤其當其借助原子層沉積來制造時)改進在包含發(fā)射體材料的層中的載流子俘獲。在此，每個層的層厚度可以單獨地設置為在單層范圍或者亞單層范圍以下。也就是說，由至少一種基體材料構(gòu)成的層和包含發(fā)射體材料的層都可以具有在0. 5nm以下的厚度。根據(jù)至少一個實施形式，發(fā)射輻射的區(qū)域包括由至少一種勢壘材料構(gòu)成的至少一個層，其中勢壘材料具有比基體材料更大的帶隙。勢壘材料例如是阻擋電子的材料、阻擋空穴的材料或者特別優(yōu)選為阻擋電子的材料和阻擋空穴的材料的組合。在此，包含勢壘材料的至少一個層優(yōu)選地同樣借助原子層沉積來產(chǎn)生。也就是說，該層的厚度也可以最高為2nm或者2nm以下。例如，該層的厚度也可以在單層范圍或者亞單層范圍中。在此可能的是，在該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中，包含至少一種勢壘材料的層與包含發(fā)射體材料的層交替。這種布置進一步改進載流子在包含發(fā)射體材料的層中的俘獲。這種結(jié)構(gòu)例如可以與無機半導體材料中的量子阱相比較。也就是說，在此描述的結(jié)構(gòu)也可以描述為有機的量子阱結(jié)構(gòu)。根據(jù)至少一個實施形式，發(fā)射輻射的區(qū)域包括分別由至少一種勢壘材料構(gòu)成的至少兩個層，其中包含發(fā)射體材料的至少一個層設置在這兩個層之間。在此，發(fā)射輻射的有機器件可以在其發(fā)射輻射的區(qū)域中具有多個帶有發(fā)射體材料的層，其分別設置在由至少一種勢壘材料構(gòu)成的兩個層之間。由此，換言之提出了一種發(fā)射輻射的區(qū)域，其包括多個有機量子阱。在此，勢壘材料改進載流子在發(fā)射區(qū)(即在包含發(fā)射體材料的層中)中的俘獲。在此，由至少一種勢壘材料構(gòu)成的層可以具有在數(shù)個單層直至亞單層范圍的范圍中的厚度。這些層控制載流子在包含發(fā)射體材料的層中的注入。在此，所有層例如可以借助原子層沉積來產(chǎn)生。以該方式， 特別精確地控制層厚度是可能的。根據(jù)至少一個實施形式，在該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中的至少一個層的基體材料通過發(fā)射體材料來形成，該發(fā)射體材料設置為發(fā)射在藍光波長范圍中的輻射。于是，可以將包含發(fā)射體材料的至少一個層、優(yōu)選多層引入到該基體材料中。于是，該發(fā)射體材料適于發(fā)射在大于藍光的波長范圍中的輻射。在層中的發(fā)射體材料例如是磷光發(fā)射體材料。形成用于在層中的發(fā)射體材料的基體材料的發(fā)射體材料可以是熒光性的。在此也可能的是，載流子并不直接被在層中的發(fā)射體材料俘獲，而是首先載流子以非輻射性方式從基體材料的能量較高的發(fā)射體材料衰減至層的能量較低的發(fā)射體材料，并且隨后輻射復合。在此，根據(jù)至少一個實施形式，發(fā)射輻射的區(qū)域包括至少兩個層，其分別包含彼此不同的發(fā)射體材料。于是，基體材料例如可以包含在器件工作中發(fā)射藍光的發(fā)射體材料。此外，發(fā)射輻射的區(qū)域可以包含具有發(fā)射體材料的層，其中至少一個層發(fā)射紅光并且至少一個層發(fā)射綠光。在下文中借助實施例和所附的附圖進一步闡述在此所描述的方法以及所描述的器件。結(jié)合

圖1至6借助示意圖進一步闡述了在此所描述的發(fā)射輻射的有機器件及其制造方法。相同的、類似的或者作用相同的元件在附圖中設置有相同的附圖標記。附圖和在附圖中示出的元件彼此間的大小關(guān)系不能視為合乎比例的。更確切而言，各個元件可以為了更好的可示出性和/或為了更好的理解而夸大地示出。圖1借助示意圖示出了根據(jù)一個實施例的發(fā)射輻射的有機器件的構(gòu)造。發(fā)射輻射的有機器件例如是有機發(fā)光二極管(OLED)。該器件包括作為第一電極的正極1。正極1鄰接有空穴傳輸層2，其將正的載流子傳輸?shù)桨l(fā)射輻射的區(qū)域4中。在空穴傳輸層2之后是電子勢壘層3，其阻止電子從發(fā)射輻射的區(qū)域4滲入到空穴傳輸層2中。
發(fā)射輻射的區(qū)域4根據(jù)在此描述的實施形式來實施。此外，發(fā)射輻射的區(qū)域4根據(jù)在此描述的方法之一來制造。在發(fā)射輻射的區(qū)域4中出現(xiàn)電磁輻射至包含發(fā)射體材料的層10中的發(fā)射10a。發(fā)射輻射的區(qū)域4之后是空穴勢壘層5，其阻止正載流子滲入到鄰接的電子傳輸層6中。電子傳輸層6將負的載流子(電子)從構(gòu)建為負極7的第二電極傳輸?shù)桨l(fā)射輻射的區(qū)域4。結(jié)合圖2，借助示意圖進一步闡述了在此描述的實施例的發(fā)射輻射的區(qū)域4。該發(fā)射輻射的區(qū)域包括分別包含基體材料和發(fā)射體材料的多個層10。在此，具有發(fā)射體材料的層10分別包含相同的發(fā)射體材料，使得在具有發(fā)射體材料的所有層10中進行在相同的波長范圍中的電磁輻射的發(fā)射10a。具有發(fā)射體材料的層10嵌入具有基體材料的層11中。具有基體材料的層11優(yōu)選地包含如下兩種基體材料電子導電的基體材料和空穴導電的基體材料。在圖2中示意性地示出載流子在具有基體材料11的層的邊界層處首先借助電子勢壘層3或者空穴勢壘層5來阻擋，并且空間電荷由此形成。接下來，使載流子進入發(fā)射輻射的區(qū)域4中，其中載流子分別在具有發(fā)射體材料的層中在發(fā)射體材料的分子上被俘獲。載流子部分復合，這引起電磁輻射的發(fā)射10a。然而，載流子總體的部分隧穿至具有發(fā)射體材料的相鄰的層。在此，圖2中的深色箭頭的不同長度象征性表示隧穿概率，該隧穿概率與載流子的數(shù)目、在具有發(fā)射體材料的層10之間的具有基體材料的層11的層厚度以及層之間的勢壘高度有關(guān)。在此，具有發(fā)射體材料的層10的層厚度優(yōu)選地在單層范圍或者亞單層范圍中。在此，由基體材料構(gòu)成的層的層厚度可以類似地或者更大地選擇。所描述的小的層厚度尤其可以通過原子層沉積特別精確且可復制地來制造。基于在圖2中描述的裝置，出現(xiàn)電磁輻射通過整個發(fā)射輻射的區(qū)域發(fā)射10a。在圖3中借助示意性透視圖再次示出了結(jié)合圖2描述的情況。在該視圖中可以更好地看到具有發(fā)射體材料的層10與由基體材料構(gòu)成的層11相比在能量上處于更低處。 以該方式，在包含發(fā)射體材料的各個層10之間設置有能量勢壘，其由沒有發(fā)射體材料的基體材料形成。結(jié)合圖4的示意圖進一步闡述了另一實施例。在該實施例中，與圖2和3的實施例不同，具有發(fā)射體材料的層10被通過勢壘材料形成的層14圍繞，具有發(fā)射體材料的該層包含基體材料以及發(fā)射體材料。勢壘材料的特征在于比基體材料更高的帶隙。在圖4的實施例中，具有發(fā)射體材料的層10和由至少一種勢壘材料構(gòu)成的層13 交替地設置。在該實施實例中，載流子要克服更高的能量勢壘，以便從具有發(fā)射體材料的層 10到達相鄰的具有發(fā)射體材料的層10中。以該方式改進在具有發(fā)射體材料的層10中的載
子夾雜(Ladungstraegereinschluss)。在此，具有勢壘材料的層14的勢壘材料既具有阻擋空穴的特性又具有阻擋電子的特性。其引起另一優(yōu)點，(與結(jié)合圖2和3描述的結(jié)構(gòu)不同)尤其特別良好地阻止激子從具有發(fā)射體材料的層10擴散到另外的具有發(fā)射體材料的層10中。在此，層14中的勢壘材料可以選擇為使得特別良好地阻擋電子、特別良好地阻擋空穴或者同樣良好地阻擋兩個載流子種類。通過改變具有勢壘材料的層14的厚度可以調(diào)節(jié)具有發(fā)射體材料的兩個層10之間的隧穿概率。在此優(yōu)選地，發(fā)射輻射的區(qū)域4的所有層借助原子層沉積來產(chǎn)生。結(jié)合圖4提出的結(jié)構(gòu)也可以稱為有機量子阱結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的特征尤其在于，在具有發(fā)射體材料的各個層10中的載流子俘獲特別良好。此外，可以基于制造方法(原子層沉積)特別良好地控制發(fā)射層的層厚度。結(jié)合地，其引起可特別良好復制地制造的器件，其中發(fā)射IOa具有特別小的線寬度。也就是說，其可以產(chǎn)生確定波長或確定波長范圍的特別純的光。在此，在結(jié)合圖4描述的實施例中，在具有發(fā)射體材料的每個層10中使用相同的發(fā)射體材料。與此不同地，借助圖5的示意圖闡述了如下實施例，在該實施例中，在具有發(fā)射體材料的層10中使用不同的發(fā)射體材料。在此，具有勢壘材料的各個層14的厚度可以適配于不同的發(fā)射體材料的不同的HOMO(最高占用分子軌道)水平和LUMO(最低未占分子軌道) 水平。此外，可以在具有勢壘材料的層14中根據(jù)何種勢壘材料最適于鄰接的發(fā)射器來使用不同的勢壘材料。這種結(jié)構(gòu)可以借助原子層沉積來特別簡單地制造。

在此，具有發(fā)射體材料的層10設置在如下位置上，在其上發(fā)射的概率特別高。由于使用不同的發(fā)射體材料，器件可以發(fā)出混合輻射、例如白光。在此，不同的發(fā)射體材料可以交替，也就是說具有發(fā)射體材料的相鄰的層10分別包括不同的發(fā)射體材料。然而也可能的是，具有發(fā)射體材料的層分別設置成組，其中每個組包括具有發(fā)射體材料的多個層10，其中在組內(nèi)使用相同的發(fā)射體材料。結(jié)合圖6A和6B進一步闡述了在此描述的器件的另一實施例。在此，圖6A和6B 示出了用于發(fā)射電磁輻射的不同可能性。在結(jié)合圖6A描述的實施例中紅色和綠色的發(fā)射體材料引入層10中。在此，用于這些發(fā)射體材料的基體材料以及用于由發(fā)射體材料構(gòu)成的層11的基體材料由發(fā)射藍光的材料形成。于是，以該方式也從由基體材料構(gòu)成的層11發(fā)射電磁輻射。在此，發(fā)射紅光和綠光的材料優(yōu)選地發(fā)射磷光。結(jié)合圖6B描述了用于發(fā)射具有不同波長的電磁輻射的另一可能性。在此，具有不同發(fā)射體材料的層10被基體材料構(gòu)成的層11圍繞。在此，載流子可以如通過黑色箭頭15 象征性表示的那樣被層10直接俘獲。此外可能的是，載流子例如被藍色發(fā)射器16a俘獲， 并且在那里衰減至在能量上較低的發(fā)射體材料，也就是說衰減至綠色發(fā)射體材料16b和紅色發(fā)射體材料16c。在該實施例中，基體材料本身不發(fā)射。適于制造在此描述的器件的材料在出版物DE 102007058005. 5中予以描述，其關(guān)于在那里描述的材料的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本發(fā)明并不由于借助實施例的描述而限于其。更確切地說，本發(fā)明包括任意新特征以及特征的任意組合，這尤其包含在權(quán)利要求中的特征的任意組合，即使這些特征或者這些組合本身在權(quán)利要求或者實施例中未予以明確說明。該權(quán)利要求要求德國專利申請DE 102008054052.8的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引
用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法，其中在該器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中產(chǎn)生包含發(fā)射體材料的至少一個層(10)，其中所述層(10)借助原子層沉積來制造并且具有最高2nm的厚度。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中借助原子層沉積制造分別包含發(fā)射體材料的至少兩個層(10)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在所述器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中產(chǎn)生至少一個層(11)，所述至少一個層(11)由至少一種基體材料構(gòu)成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中借助原子層沉積制造由所述至少一種基體材料構(gòu)成的所述至少一個層(11)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在所述器件的發(fā)射輻射的區(qū)域中產(chǎn)生至少一個層(14)，所述至少一個層(14)由至少一種勢壘材料構(gòu)成，并且其中所述勢壘材料具有比所述基體材料更大的帶隙。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中借助原子層沉積制造由所述至少一種勢壘材料構(gòu)成的所述至少一個層(14)。
7.一種發(fā)射輻射的有機器件，其具有-發(fā)射輻射的區(qū)域G)，在該區(qū)域中在該器件工作中產(chǎn)生電磁輻射，其中-發(fā)射輻射的區(qū)域(4)包括至少一個層(10)，所述至少一個層(10)包含發(fā)射體材料并且所述層具有最高2nm的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中發(fā)射輻射的區(qū)域(4)包括至少一個層(11)，所述至少一個層(11)由至少一種基體材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中所述發(fā)射輻射的區(qū)域包括分別由至少一種基體材料構(gòu)成的至少兩個層(11)，其中包含發(fā)射體材料的至少一個層(10)設置在由基體材料構(gòu)成的兩個層之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中發(fā)射輻射的區(qū)域(4)包括由至少一種勢壘材料構(gòu)成的至少一個層(14)，其中所述勢壘材料具有比所述基體材料更大的帶隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中發(fā)射輻射的區(qū)域(4)包括分別由至少一種勢壘材料構(gòu)成的至少兩個層(14)，其中包含發(fā)射體材料的至少一個層(10)設置在由勢壘材料構(gòu)成的兩個層(14)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11之一所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中基體材料通過發(fā)射體材料形成，發(fā)射體材料構(gòu)建為發(fā)射在藍光波長范圍中的輻射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中發(fā)射輻射的區(qū)域(4)包括至少一個層(10)，所述至少一個層(10)包含發(fā)射體材料，發(fā)射體材料構(gòu)建為發(fā)射具有比藍光更大的波長的輻射。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13之一所述的發(fā)射輻射的有機器件，其中發(fā)射輻射的區(qū)域(4) 包括至少兩個層(10)，所述至少兩個層(10)分別包含彼此不同的發(fā)射體材料。
全文摘要
提出了一種用于制造發(fā)射輻射的有機器件的方法，其中在器件的發(fā)射輻射的區(qū)域(4)中產(chǎn)生包含發(fā)射體材料的至少一個層(10)，其中層(10)借助原子層沉積來制造并且具有最高2nm的厚度。
文檔編號H01L51/00GK102203973SQ200980143762
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者尼納·里格爾, 邁克爾·波普 申請人:歐司朗光電半導體有限公司