[发明专利]掺杂有机分子的金属氧化物电荷传输材料

说明书

技术领域

本发明公开涉及有机半导体领域，其更具体地涉及用于有机电子器件的有机膜。

背景技术

光电器件依靠材料的光学和电子性质来以电子方式产生或检测电磁辐射，或者由周围电磁辐射产生电能。利用有机半导体材料的光电器件正变得越来越合意，因为它们相比于无机半导体材料具有成本优势潜力以及有机材料的某些有益的固有性质，例如它们的柔性。

光敏光电器件将电磁辐射转变成电信号或电力。太阳能电池，也被称作光伏(“PV”)器件，是专门用于产生电能的一类光敏光电器件。有机光敏器件包含至少一个光活性区域，其中吸收光从而形成激子，该激子可随后离解成电子和空穴。为了产生电流，光活性区域将典型地包括施主-受主异质结，并且是吸收电磁辐射以产生可以离解的激子的光敏器件的一部分。施主-受主异质结可以是平面异质结、本体异质结或杂化的混合平面异质结。杂化的混合平面异质结包括：包含有机受主材料和有机施主材料的混合物的第一有机层；以及包含第一有机层的有机受主材料或有机施主材料的非混合层的第二有机层。于2005年10月13日公开的Xue等人的美国专利申请公开第2005/0224113号中描述了这种杂化的混合平面异质结，通过引用将其内容整体并入本文。

有机光敏光电器件也可以包括透明电荷传输层、电极、或电荷复合区。电荷传输层可以是有机的或无机的，并且可以是或不是光电导活性的。电荷传输层与电极类似，但不具有至器件外部的电连接并且仅将载流子从光电器件的一个子部分(subsection)传递到邻近的子部分。电荷复合区与电荷传输层类似，但在光电器件的相邻子部分之间允许电子与空穴的复合。例如，下述文献中描述了电荷复合区：Forrest等人的美国专利第6,657,378号；2006年2月16日公开的Rand等人的题为“Organic Photosensitive Devices”的公开美国专利申请2006-0032529A1；和2006年2月9日公开的Forrest等人的题为“Stacked Organic Photosensitive Devices”的公开美国专利申请2006-0027802A1；通过引用将每一篇的关于复合区材料和结构的公开内容并入本文。电荷复合区可包括或可以不包括其中嵌入复合中心的透明基质层。电荷传输层、电极、或电荷复合区可充当光电器件的子部分的阴极和/或阳极。电极或电荷传输层可充当肖特基接触部。

关于有机光敏器件的现有技术的另外背景说明和描述，包括它们的一般构造、特性、材料和特征，通过引用将Forrest等人的美国专利6,972,431、6,657,378和6,580,027以及Bulovic等人的美国专利6,352,777整体并入本文。

在有机材料的背景中，术语“施主”和“受主”是指两种接触但不同的有机材料的最高占据分子轨道(“HOMO”)和最低未占分子轨道(“LUMO”)能级的相对位置。如果一种材料(其与另一种材料接触)的HOMO和LUMO能级较低，那么该材料是受主。如果如果一种材料(其与另一种材料接触)的HOMO和LUMO能级较高，那么该材料是施主。在没有外加偏压的情况下，这在能量上有利于施主-受主结处的电子移动至受主材料中。

如本文所使用的，如果第一能级更接近真空能级，那么第一HOMO或LUMO能级“高于”第二HOMO或LUMO能级，以及如果第一能级更远离真空能级，那么第一HOMO或LUMO能级“低于”第二HOMO或LUMO能级。较高的HOMO能级对应于相对于真空能级具有较小绝对能量的电离势。类似地，较高的LUMO能级对应于相对真空能级具有较小绝对能量的电子亲和性。在常规能级图上，真空能级处于顶部，材料的LUMO能级高于同一材料的HOMO能级。

有机半导体的重要性质是载流子迁移率。迁移率度量载流子可以响应电场而移动通过导电材料的容易程度。在有机光敏器件的背景下，由于高的电子迁移率而优先通过电子导电的材料可被称作电子传输材料。因高的空穴迁移率而优先通过空穴导电的材料可被称作空穴传输材料。因在器件中的迁移率和/或位置而优先通过电子导电的层可被称作电子传输层。因在器件中的迁移率和/或位置而优先通过空穴导电的层可被称作空穴传输层。优选地但不一定，受主材料是电子传输材料而施主材料是空穴传输材料。