DE102010040839B4

DE102010040839B4 - Verfahren zum Herstellen eines elektronsichen Bauelements und elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102010040839B4
Application number: DE102010040839A
Authority: DE
Inventors: Dirk Becker; Erwin Lang; Thilo Reusch
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: KR101463469B1; CN103210519A; WO2012034765A1; US20130292655A1; CN103210519B; DE102010040839A1; KR20130058748A

Abstract

Verfahren (100) zum Herstellen eines elektronischen Bauelements (240), wobei das Verfahren aufweist: • Aufbringen (102) einer Elektroden-Aufwachsschicht (226) auf oder über einer Schichtenstruktur mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens; und • Aufbringen (104) einer transparenten Elektrode (232) auf der Elektroden-Aufwachsschicht (226), • wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht (232) mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements und ein elektronisches Bauelement.
Bei großflächigen Anwendungen setzen dünne elektrische Kontakte elektronischer Bauelemente, wie beispielsweise optoelektronischer Bauelemente, insbesondere als Deckkontakte, eine gute Bestromung bzw. Leitfähigkeit und gegebenenfalls ausreichende Transparenz voraus.
Das Dokument DE 10 2009 022 900 A1 beschreibt ein optoelektronisches Bauelement, bei dem auf der Anode eine amorphe dielektrische Schicht angeordnet ist. Dabei wird die amorphe Schicht auf der Anode aufgebracht.
Das Dokument DE 10 2006 060 781 A1 beschreibt ein organisches Leuchtmittel und eine Beleuchtungseinrichtung mit einem solchen Leuchtmittel.
Das Dokument US 2008/0 136 320 A1 beschreibt ein organisches elektrolumineszentes Element und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Das Dokument US 2008/0 100 202 A1 beschreibt eine OLED Vorrichtung mit einer leitfähigen Schutzschicht, die zwischen einem Schichtstapel und einer Elektrode angeordnet ist. Das Dokument EP 2 055 804 A1 beschreibt ein Verfahren zur Dampfabscheidung und kein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements bzw. kein elektronisches Bauelement.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein elektronisches Bauelement mit einer Elektrode mit gegenüber dem Stand der Technik verminderter Dicke und gegebenenfalls verbesserter Transparenz und Leitfähigkeit bereitgestellt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements auf: ein Aufbringen einer Elektroden-Aufwachsschicht auf oder über einer Schichtenstruktur mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens und ein Aufbringen einer transparenten Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht, wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein elektronisches Bauelement eine Schichtenstruktur, eine Elektroden-Aufwachsschicht auf der Schichtenstruktur, und eine transparente Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht, auf. Die Elektroden-Aufwachsschicht ist als eine Atomlagendeposition-Schicht ausgebildet, wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.
Unter einem Atomlagendeposition-Verfahren ist beispielsweise jedes Verfahren zu verstehen, bei dem Monolagen von Atomen individuell aufgebracht werden kann. Unter einem Atomlagendeposition-Verfahren ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Abscheideverfahren aus der Gasphase zu verstehen, bei dem beispielsweise die Ausgangsstoffe zyklisch nacheinander in eine Reaktionskammer eingelassen werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Teilreaktionen des Atomlagendeposition-Verfahrens selbst begrenzend, das heißt, der Ausgangsstoff einer Teilreaktion reagiert nicht mit sich selbst oder Liganden von sich selbst, was das Schichtwachstum einer Teilreaktion bei beliebig langer Zeit und Gasmenge auf maximal eine Monolage von Atomen begrenzt.
Die verschiedenen Ausgestaltungen dieser Ausführungsbeispiele gelten in gleicher Weise, so weit sinnvoll, für das Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements als auch für das elektronische Bauelement.
Durch den Einsatz eines Atomlagendeposition-Verfahrens zum Aufbringen der Aufwachsschicht kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass die Aufwachsschicht besonders dünn und mit hoher Schichtdickenreproduzierbarkeit abgeschieden werden kann. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes des Atomlagendeposition-Verfahrens kann darin gesehen werden, dass die Zwischenschicht auch aus mehreren sehr dünnen, unmittelbar aufeinander abgeschiedenen Lagen gebildet werden kann (dann auch bezeichnet als ”Nanolaminat”, NL). Dadurch ist eine gezielte Anpassung der Zusammensetzung und Morphologie der Aufwachsschicht (Zwischenschicht) an die transparente metallische Deckelektrode möglich. Ferner werden bei Atomlagendeposition schädigende Einflüsse auf die Organik generell vermieden, wie sie bei der Sputterdeposition auftreten können (Plasma, Strahlung, schnelle Ionen). Dies kann insbesondere bei einem organischen Photovoltaik-Bauelement, beispielsweise einer organischen Photovoltaikzelle oder einem organischen optoelektronischen Bauelement wie beispielsweise einer organischen Leuchtdiode (OLED) von Vorteil sein. Atomlagendeposition zeichnet sich außerdem durch eine besonders gleichmäßige und konforme Beschichtung von Oberflächen aus. Dadurch kann die Zwischenschicht, anders ausgedrückt die Elektroden-Aufwachsschicht, insbesondere so ausgeführt sein, dass ein Materialaustausch zwischen metallischer Deckelektrode und organischen Schichten darunter unterdrückt wird. Eine solche Diffusionsbarriere verhindert die Degradation des organischen Bauteils aufgrund von Diffusion an der Grenzfläche Deckelektrode – Organik. Auch ist ein weiterer Vorteil beim Einsatz eines Atomlagendeposition-Verfahrens in den relativ niedrigen Prozesstemperaturen zu sehen, was die prozessierten Schichten hinsichtlich ihrer Temperaturbelastung schont.
Die Elektrode kann eine Anode oder eine Kathode sein. Die Elektrode kann lochinjizierende oder elektroneninjizierende Funktionen aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Elektroden-Aufwachsschicht mit einer Schichtdicke aufgebracht werden in einem Bereich von 0,1 nm bis 200 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von 0,1 nm bis 10 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von 1 nm bis 8 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von 3 nm bis 3,5 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke von größer oder gleich 1,5 nm. Die Schichtdicke der Elektroden-Aufwachsschicht kann in verschiedenen Ausgestaltungen beispielsweise kleiner oder gleich 7 nm sein.
Weiterhin können mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens mehrere Teilschichten aufeinander aufgebracht werden, welche die Elektroden-Aufwachsschicht bilden. Die Teilschichten bilden gemeinsam anschaulich ein Nanolaminat.
Die Elektroden-Aufwachsschicht kann gebildet werden oder aufweisen: ein oder mehrere grundsätzlich beliebige Materialien, die mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden werden können. Das oder die Materialien können ein Dielektrikum oder mehrere Dielektrika aufweisen und/oder ein elektrisch leitfähiges Material oder mehrere elektrisch leitfähige Materialien (beispielsweise Metall(e)). So kann die Elektroden-Aufwachsschicht beispielsweise aufweisen: ein Oxid oder mehrere Oxide, ein Nitrid oder mehrere Nitride, und/oder ein Carbid oder mehrere Carbide. Beispielsweise weist die Elektroden-Aufwachsschicht mindestens eine Schicht aus Indium-dotiertem Zinnoxid und eine Schicht aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid auf. Die Elektroden-Aufwachsschicht kann aus einem Material gebildet sein oder ein Material aufweisen, das ausgewählt ist aus transparenten leitfähigen oder transparenten nicht leitfähigen Oxiden, wie beispielsweise Metalloxiden, wie Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO), Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO), Dizink-Zinn-Tetraoxid (z. B. Zn₂SnO₄), Cadmium-Zinn-Oxid (z. B. CdSnO₃), Zink-Zinn-Trioxid (z. B. ZnSnO₃), Mangan-Indium-Oxid (z. B. MgIn₂O₄), Gallium-Indium-Oxid (z. B. GaInO₃), Zink-Indium-Oxid (z. B. Zn₂In₂O₅) oder Indium-Zinn-Oxid (z. B. In₄Sn₃O₁₂) oder Mischungen und Legierungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide oder transparenten nicht leitender Oxide. Da die Elektroden-Aufwachsschicht eine sehr dünne Schicht ist, muss sie nicht unbedingt leitfähig sein. Die Elektroden-Aufwachsschicht kann daher dielektrische Oxide wie Aluminiumoxid (z. B. Al₂O₃), Wolframoxid (z. B. WO₃), Hafniumoxid (z. B. HfO₂), Titanoxid (z. B. TiO₂), Lanthanoxid (z. B. LaO₂), Siliziumoxid (z. B. SiO₂), Rheniumoxid (z. B. Re₂O₇), Molybdänoxid (z. B. MoO₃), Vanadiumoxid (z. B. V₂O₅) und dergleichen aufweisen oder aus solchen gebildet sein sowie aus Mischungen und Legierungen derselben. Des Weiteren kann die Aufwachsschicht auch als dielektrischen Nitriden wie zum Beispiel Bornitrid, Titannitrid, Wolframnitrid, Siliziumnitrid, Tantalnitrid, Chromnitrid, Hafniumnitrid, Lanthannitrid, Zirkoniumnitrid, oder Mischungen derselben ausgebildet werden oder sein. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Aufwachsschicht auch aus dielektrischen Carbiden, wie zum Beispiel Borcarbid, Titancarbid, Wolframcarbid, Siliziumcarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid, Hafniumcarbid, Lanthancarbid, Zirkoniumcarbid, oder Mischungen derselben, ausgebildet werden oder sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann jedes (elektrisch leitfähige oder dielektrische) Material für die Zwischenschicht oder die Teil-Zwischenschichten vorgesehen sein, das mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden werden kann.
In einer Ausgestaltung ist der Beitrag der Elektroden-Aufwachsschicht zur lateralen Stromleitung meist vernachlässigbar.
Die Oberfläche der Elektroden-Aufwachsschicht kann beispielsweise in geeigneter Weise vorbereitet oder ausgelegt sein, um eine gleichmäßige bzw. homogene Abscheidung einer darauf abzuscheidenden Metallschicht zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann die Oberfläche der Elektroden-Aufwachsschicht eine amorphe oder im Wesentlichen amorphe Struktur bzw. eine amorphe oder im Wesentlichen amorphe Oberfläche aufweisen. Eine vollständig amorphe Struktur kann beispielsweise mittels Röntgenbeugung (XRD-Aufnahmen) bestätigt werden (es werden keine diskreten Bragg-Reflexe erhalten).
Gemäß einer anderen Weiterbildung kann die Elektrode gebildet werden, indem eine Metallschicht mit einer Schichtdicke aufgebracht wird von kleiner oder gleich 30 nm.
Die Metallschicht kann eine Dicke von kleiner oder gleich 15 nm aufweisen, beispielsweise von kleiner oder gleich 12 nm.
Bei Ausführungsformen, bei denen es insbesondere auf die Transparenz der Metallschicht ankommt, kann die Dicke der Metallschicht beispielsweise kleiner oder gleich 14 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 11 nm, betragen. Beispielsweise kann die Dicke einer Metallschicht, welche eine Ag-Schicht oder eine Schicht aus einer Ag-Legierung (z. B. eine Schicht aus einer Ag-Sm-Legierung bzw. aus einer Ag-Mg- bzw. Ag-Ca- bzw. AgPdCu-Legierung) aufweist, kleiner oder gleich 14 nm, insbesondere kleiner oder gleich 11 nm, zum Beispiel zwischen etwa 9 nm und etwa 10 nm betragen.
Die auf der Elektroden-Aufwachsschicht aufgebrachte, beispielsweise aufgewachsene, Elektrode kann aus der Metallschicht bestehen oder eine oder weitere Schichten oder Funktionsschichten aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die Metallschicht mit einer Schichtdicken-Homogenität gebildet werden von ±10%, beispielsweise mit einer Schichtdicken-Homogenität von ±5%.
Der Begriff „Dickenhomogenität”, wie er hierin verwendet wird, meint, dass die Metallschicht eine über ihre im Wesentlichen vollständige Länge nahezu konstante Schichtdicke, d. h. eine Schichtdicke mit einer maximalen Abweichung von z. B. ±10%, besitzen kann. Dies kann beispielsweise insbesondere durch die unter der Metallschicht angeordnete (dünne) Elektroden-Aufwachsschicht erreicht werden. Die maximale Schichtdicke einer „30 nm dicken” Metallschicht kann also beispielsweise maximal 33 nm betragen, die maximale Schichtdicke einer „12 nm dicken” Metallschicht beispielsweise maximal 13,2 nm.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Flächenwiderstand der Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht kleiner oder gleich 6 Ω (6 Ω/sq). Der Flächenwiderstand kann insbesondere kleiner oder gleich 5 Ω (5 Ω/sq) betragen. Beispielsweise kann der Flächenwiderstand in einem Bereich von 4 Ω (4 Ω/sq) und 5 Ω (5 Ω/sq) liegen.
Der Begriff „Flächenwiderstand”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet den isotropen spezifischen Widerstand einer Schicht bezogen auf die Dicke derselben. Der Flächenwiderstand kann beispielsweise mit Hilfe der Vier-Punkt-Methode gemessen werden. Alternativ kann ein Flächenwiderstand auch mit der speziellen Van-der-Pauw-Methode gemessen werden.
Der Flächenwiderstand kann damit in verschiedenen Ausführungsbeispielen geringer sein, als es bislang im Stand der Technik mit vergleichbaren Elektrodenschichten üblich war, die auf einem anderen Substrat als der Elektroden-Aufwachsschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen abgeschieden wurden. Mit der Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es möglich sein, eine gleichmäßige Bestromung der dünnen (Aufwachs-)Elektrode – beispielsweise in optoelektronischen Bauelementen bei ausreichender Transparenz – zu erreichen.
Die Metallschicht der Elektrode weist beispielsweise mindestens eines der folgenden Metalle auf: Aluminium, Barium, Indium, Silber, Kupfer, Gold, Samarium, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben. Die Metallschicht kann alternativ aus einem der vorstehend genannten Metalle oder einer Verbindung mit einem dieser Metalle oder aus mehreren dieser Metalle, beispielsweise einer Legierung, bestehen.
Die Elektrode kann in transparenten und nicht-transparenten elektronischen, optischen oder elektrooptischen Bauteilen eingesetzt werden. Die auf der Elektroden-Aufwachsschicht angeordnete Elektrode kann als Deckkontakt, Substratkontakt und/oder Zwischenkontakt eingesetzt werden.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann der Flächenwiderstand des elektronischen Bauelements kleiner oder gleich 8 Ω (8 Ω/sq) sein, beispielsweise kleiner oder gleich 5 Ω (5 Ω/sq).
Das elektronische Bauelement kann als ein organisch elektronisches Bauelement gebildet werden oder sein. In dieser Ausgestaltung kann in dem elektronischen Bauelement ferner eine zusätzliche Elektrode und wenigstens eine zwischen der Elektrode und der zusätzlichen Elektrode angeordnete organische Funktionsschicht gebildet werden oder sein.
Die zusätzliche Elektrode kann eine Kathode sein. Die Elektrode und die zusätzlicher Elektrode sind in geeigneter Weise elektrisch kontaktiert.
Die Elektrode und/oder die zusätzliche Elektrode, welche auf der Aufwachsschicht angeordnet sind/ist, wird – wie vorher angegeben – auch als Aufwachselektrode bezeichnet. Die Aufwachselektrode kann als Anode oder Kathode vorgesehen sein oder einen Teil einer solchen bilden.
Die Elektrode, die nicht auf einer Elektroden-Aufwachsschicht angeordnet ist, kann aus einem Material gebildet sein oder ein Material aufweisen, das ausgewählt ist aus Metallen wie Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Chrom, Nickel, Vanadium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder einer Verbindung derselben, insbesondere einer Legierung, sowie transparenten leitfähigen Oxiden, wie beispielsweise Metalloxiden, wie Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO), Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO), Dizink-Zinn-Tetraoxid (z. B. Zn₂SnO₄), Cadmium-Zinn-Oxid (z. B. CdSnO₃), Zink-Zinn-Trioxid (z. B. ZnSnO₃), Magnesium-Indium-Oxid (z. B. MgIn₂O₄), Gallium-Indium-Oxid (z. B. GaInO₃), Zink-Indium-Oxid (z. B. Zn₂In₂O₅) oder Indium-Zinn-Oxid (z. B. In₄Sn₃O₁₂) oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide.
Somit kann das Bauelement, ohne darauf beschränkt zu sein, zum Beispiel als optoelektronisches Bauteil, beispielsweise als organisch elektronisches Bauteil, wie beispielsweise als Solarzelle, als Fototransistor, Leuchtdiode und dergleichen, ausgeführt sein, beispielsweise als organische Leuchtdiode (OLED).
Das organisch elektronische Bauelement ist z. B. ein optoelektronisches Bauelement bzw. eine strahlungsemittierende Vorrichtung.
Die Schichtenstruktur kann ein Substrat aufweisen.
Ein ”Substrat”, wie es hierin verwendet wird, kann zum Beispiel ein für ein elektronisches Bauelement üblicherweise verwendetes Substrat aufweisen. Das Substrat kann ein transparentes Substrat sein. Das Substrat kann jedoch auch ein nicht transparentes Substrat sein. Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Saphir, Kunststofffolie(n), Metall, Metallfolie(n), Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial aufweisen. Ein Metallsubstrat wird beispielsweise verwendet, wenn nicht direkt darauf die Elektroden-Aufwachsschicht angeordnet ist. Als Substrat wird in verschiedenen Ausgestaltungen die Schicht verstanden, auf der bei der Herstellung des elektronischen Bauelements nachfolgend alle anderen Schichten aufgebracht werden. Solche nachfolgenden Schichten können z. B. bei einem optischen elektronischen Bauelement oder einer strahlungsemittierenden Vorrichtung für die Strahlungsemission erforderliche Schichten sein.
Der Begriff „Schicht” oder „Schichtenstruktur”, wie er hierin verwendet wird, kann eine einzelne Schicht oder eine Schichtenfolge aus mehreren dünnen Schichten bezeichnen.
Insbesondere können die Funktionsschichten, beispielsweise organische Funktionsschichten, aus mehreren Schichten gebildet sein. Die Metallschicht und die Elektroden-Aufwachsschicht sind einschichtig oder mehrschichtig.
Der Begriff ”aufeinander angeordnet”, wie er hierin verwendet wird, meint beispielsweise, dass eine Schicht unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf einer anderen Schicht angeordnet ist. Eine Schicht kann auch mittelbar auf einer anderen Schicht angeordnet sein, wobei dann weitere Schichten zwischen den angegebenen Schichten vorhanden sein können. Solche Schichten können dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements weiter zu verbessern. Die Metallschicht ist im Regelfall direkt auf der Elektroden-Aufwachsschicht angeordnet.
Mit der in dem elektronischen Bauelement vorgesehenen Kombination aus Elektroden-Aufwachsschicht und Metallschicht ist es möglich, einen sehr dünnen und zugleich sehr leitfähigen Kontakt bereitzustellen, der – falls erforderlich – zusätzlich auch hochtransparent ausgebildet sein kann.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann das Bilden der Schichtenstruktur aufweisen ein Bilden der zusätzlichen Elektrode auf einem Substrat sowie ein Bilden der organischen Funktionsschicht auf der zusätzlichen Elektrode. Die Elektroden-Aufwachsschicht kann auf der organischen Funktionsschicht gebildet werden.
Das elektronische Bauelement kann als eine organische Leuchtdiode gebildet werden.
Weiterhin kann die Metallschicht zeitlich unmittelbar nach der Elektroden-Aufwachsschicht aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine gute Transparenz, Leitfähigkeit und Langzeitstabilität von OLEDs mit transparenter metallischer Deckelektrode erreicht durch das Aufbringen einer Aufwachsschicht (im Folgenden auch bezeichnet als Zwischenschicht) unter einer Elektrode (auch bezeichnet als Deckkontakt) mithilfe von Atomlagendeposition (ALD). Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus leitfähigen Metalloxiden wie Zinkoxid oder Aluminium-dotiertem Zinkoxid bestehen, aber auch dünne Schichten aus nicht leitfähigen Oxiden wie Aluminiumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und Zirkoniumoxid sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen.
Eine „organische Funktionsschicht” kann Emitterschichten, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen bzw. der strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z. B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar.
Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Die Emittermaterialien der Emitterschichten des elektronischen Bauelements können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das elektronische Bauelement Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht kann mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann die Emitterschicht auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Das elektronische Bauelement kann allgemein weitere organische Funktionsschichten aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements weiter zu verbessern.
Beispielsweise können organische Funktionsschichten ausgewählt sein, die dazu dienen, die Funktionalität und die Effizienz der Elektrode und/oder der zusätzlichen Elektrode sowie des Ladungsträger- und Exzitonentransports zu verbessern.
Das elektronische Bauelement kann als „Bottom-Emitter” und/oder „Top-Emitter” ausgeführt sein.
In einer Ausführungsform ist die Aufwachsschicht zwischen der organischen Funktionsschicht und der zusätzlichen Elektrode als Aufwachselektrode angeordnet.
Die Anordnung der Elektroden-Aufwachsschicht und der Elektrode kann einen transparenten Deckkontakt für einen Top-Emitter bilden.
In einer anderen Ausführungsform ist die Elektroden-Aufwachsschicht zwischen dem Substrat und der ersten Elektrode als Aufwachselektrode angeordnet. Die Elektrode kann dabei eine Anode sein. Das Substrat kann bevorzugt ein transparentes Substrat wie Glas, Quarz, Saphir, Kunststofffolie und dergleichen sein.
Die Anordnung der Elektroden-Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode kann einen transparenten Substratkontakt für einen Bottom-Emitter bilden.
Ganz allgemein gilt, dass bei einem Top-Emitter oder einem Bottom-Emitter eine Elektrode der strahlungsemittierenden Vorrichtung in Form der Aufwachselektrode gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen transparent und die andere Elektrode reflektierend ausgeführt sein kann. Alternativ dazu können auch beide Elektroden transparent ausgeführt sein.
Die Metallschicht der Aufwachselektrode kann beispielsweise einen transparenten Dünnfilmkontakt bilden.
Der Begriff „Bottom-Emitter”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Ausführung, die zu der Substratseite des elektronischen Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Beispielsweise können dazu wenigstens das Substrat, die Elektrode und die zwischen dem Substrat und der Elektrode angeordnete Elektroden-Aufwachsschicht transparent ausgeführt sein. Ein als Bottom-Emitter ausgeführtes elektronisches Bauelement kann demnach beispielsweise in den organischen Funktionsschichten erzeugte Strahlung auf der Substratseite des elektronischen Bauelements emittieren.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das elektronische Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen als „Top-Emitter” ausgeführt sein.
Der Begriff „Top-Emitter”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet beispielsweise eine Ausführung, die zu der Seite der zweiten Elektrode des elektronischen Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Insbesondere können dazu die Elektroden-Aufwachsschicht und die zweite Elektrode transparent ausgeführt sein. Ein als Top-Emitter ausgeführtes elektronisches Bauelement kann demnach beispielsweise in den organischen Funktionsschichten erzeugte Strahlung auf der Seite der zusätzlichen Elektrode des elektronischen Bauelements emittieren.
Ein als Top-Emitter ausgestaltetes elektronisches Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, bei welchem die Elektroden-Aufwachsschicht und die Metallschicht als Deckkontakt vorgesehen sind, kann in vorteilhafter Weise eine hohe Lichtauskopplung und eine sehr geringe Winkelabhängigkeit der Strahlungsdichte aufweisen. Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in vorteilhafter Weise für Beleuchtungen, wie beispielsweise Raumleuchten, eingesetzt werden.
Eine Kombination aus Bottom-Emitter und Top-Emitter ist ebenso in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Bei einer solchen Ausführung ist das elektronische Bauelement allgemein in der Lage, das in den organischen Funktionsschichten erzeugte Licht in beide Richtungen – also sowohl zu der Substratseite als auch zu der Seite der zweiten Elektrode hin – zu emittieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Elektrode und der zusätzlichen Elektrode wenigstens eine dritte Elektrode angeordnet und die Elektroden-Aufwachsschicht ist auf der dem Substrat zugewandten Seite der dritten Elektrode angeordnet.
Die „dritte Elektrode” kann als Zwischenkontakt fungieren. Sie kann dazu dienen, einen Ladungstransport durch die Schichten des elektronischen Bauelements hindurch zu erhöhen und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements zu verbessern. Die dritte Elektrode kann als ambipolare Schicht ausgestaltet sein; sie kann als Kathode oder Anode ausgestaltet sein.
Die Anordnung der Elektroden-Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode gemäß einer Ausführungsform bildet dann einen transparenten Zwischenkontakt.
Ebenso wie die Elektrode und die zusätzliche Elektrode ist die dritte Elektrode elektrisch kontaktiert.
In einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements sind als organische Funktionsschichten eine Emitterschicht und eine oder mehrere weitere organische Funktionsschichten enthalten. Die weiteren organischen Funktionsschichten können ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, lochblockierenden Schichten, Elektroneninjektionsschichten, Elektronentransportschichten und elektronenblockierenden Schichten.
Geeignete Funktionsschichten und geeignete organische Funktionsschichten sind dem Fachmann an sich bekannt. Die (organischen) Funktionsschichten können vorzugsweise mittels thermischem Verdampfen aufgebracht werden. Die weiteren (organischen) Funktionsschichten können die Funktionalität und/oder Effizienz des elektronischen Bauelements in vorteilhafter Weise verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist das elektronische Bauelement als organische Leuchtdiode (OLED) ausgebildet.
In einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements weist das elektronische Bauelement eine im Wesentlichen Lambertsche Abstrahlcharakteristik auf. Der Begriff „Lambertsche Abstrahlcharakteristik”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet das ideale Abstrahlverhalten eines so genannten Lambert-Strahlers. Eine „im Wesentlichen” Lambertsche Abstrahlcharakteristik, wie sie hierin bezeichnet ist, meint dabei insbesondere, dass die Abstrahlcharakteristik, welche sich nach der Formel I(Θ) = I₀·cosΘ berechnet und in der I₀ die Intensität bezogen auf eine Flächennormale ist und Θ den Winkel zur Flächennormalen angibt, für einen gegebenen Winkel, insbesondere bei einem Winkel zwischen –70° und +70°, für jeden gegebenen Winkel Θ um nicht mehr als 10% von der Intensität gemäß der oben genannten Formel abweicht, also I(Θ) = I₀·cosΘ·x, wobei x = 90%–110%
Auf diese Weise kann es möglich sein, eine nach allen Richtungen konstante Strahldichte bzw. Leuchtdichte des elektronischen Bauelements zu erreichen, so dass das elektronische Bauelement in allen Richtungen gleich hell scheint. Die Helligkeit des elektronischen Bauelements kann sich in vorteilhafter Weise auch dann nicht ändern, wenn es gegenüber der Blickrichtung verkippt wird.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Transparenz des elektronischen Bauelements größer oder gleich 60%. Beispielsweise kann die Transparenz größer oder gleich 65% betragen. Die Transparenz wird mittels Intensitätsmessungen gemessen, indem vorgegebene Wellenlängenbereiche abgetastet und die durch die strahlungsemittierende Vorrichtung tretende Lichtmenge erfasst werden.
Der Begriff „Transparenz”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet die Fähigkeit der einzelnen Schichten des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, elektromagnetische Wellen – und insbesondere sichtbares Licht – durchzulassen.
Die Transparenz des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen beträgt im Regelfall zumindest für wenigstens eine konkrete Wellenlänge mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 65%. Beispielsweise kann die Transparenz für wenigstens eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 650 nm mehr als 60% und beispielsweise mehr als 65% betragen.
Die Anordnung der Elektroden-Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann somit eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Transparenz bei gleichzeitig ausreichender Bestromung bereitstellen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Metallschicht zeitlich unmittelbar nach der Elektroden-Aufwachsschicht aufgebracht. Der Begriff „zeitlich unmittelbar aufgebracht” oder bevorzugt „hintereinander aufgebracht”, wie er hierin verwendet wird, meint, dass die Metallschicht während des Herstellungsprozesses des elektronischen Bauelements zeitlich direkt nach der Elektroden-Aufwachsschicht abgeschieden wird, z. B. ohne Reaktorwechsel oder nicht später als einen Tag nach Abscheiden der Elektroden-Aufwachsschicht. Durch die unmittelbare Abscheidung der Metallschicht auf der Elektroden-Aufwachsschicht kann einem Altern der Elektroden-Aufwachsschicht vorgebeugt werden, beispielsweise tritt keine oder eine nur geringe Alterung der z. B. amorphen Oberfläche ein, wodurch ihr amorphes Erscheinungsbild zum geeigneten Abscheiden der Metallschicht beibehalten werden kann.
Das elektronische Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ferner weitere Funktionsschichten, wie beispielsweise Antireflexionsschichten, Streuschichten, Schichten zur Farbkonversion von Licht und/oder mechanische Schutzschichten, aufweisen. Derartige Schichten können beispielsweise auf der Metallschicht der Aufwachselektrode angeordnet sein. Die Funktionsschichten können beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abgeschieden werden. Diese Schichten können die Funktion und Effizienz der strahlungsemittierenden Vorrichtung weiter verbessern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das elektronische Bauelement ein Substrat auf, wenigstens eine auf dem Substrat angeordnete, erste Elektrode und auf der dem Substrat zugewandten Seite der Elektrode eine (Elektroden-)Aufwachsschicht. Die auf der Aufwachsschicht angeordnete Elektrode weist beispielsweise eine Metallschicht mit einer Dicke von kleiner oder gleich 30 nm auf und die Aufwachsschicht besitzt eine Dicke, die kleiner oder gleich 10 nm ist.
Ein ”Substrat”, wie es hierin verwendet wird, kann zum Beispiel ein Substrat, wie es im Stand der Technik herkömmlich für ein elektronisches Bauelement verwendet wird, umfassen. Das Substrat kann ein transparentes Substrat sein. Es kann jedoch auch ein nicht transparentes Substrat sein. Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Saphir, Kunststofffolien, Metall, Metallfolien, Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial umfassen. Ein Metallsubstrat wird im Regelfall nur dann Verwendung finden, wenn nicht direkt darauf die Aufwachsschicht angeordnet ist. Als Substrat wird insbesondere die Schicht verstanden, auf der bei der Herstellung des elektronischen Bauelements nachfolgend alle anderen Schichten aufgebracht werden. Solche nachfolgenden Schichten können z. B. bei einem optischen elektronischen Bauelement oder einer strahlungsemittierenden Vorrichtung für die Strahlungsemission erforderliche Schichten sein.
Die „erste Elektrode” kann eine Anode oder eine Kathode sein.
Der Begriff „Aufwachsschicht”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Schicht, auf welcher eine eine Metallschicht aufweisende Elektrode (im Folgenden auch als Aufwachselektrode bezeichnet) angeordnet ist.
Die Aufwachsschicht kann aus einem Material gebildet sein oder ein Material aufweisen, das ausgewählt ist aus transparenten leitfähigen Oxiden, wie beispielsweise Metalloxiden, wie Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO), Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO), Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide.
Der Beitrag der Aufwachsschicht zur lateralen Stromleitung ist meist vernachlässigbar. Da die Aufwachsschicht eine sehr dünne Schicht ist, muss sie nicht unbedingt leitfähig sein. Die Aufwachsschicht kann daher ebenso dielektrische Oxide wie Al₂O₃, WO₃, Re₂O₇ und dergleichen aufweisen oder aus solchen gebildet sein.
Die Oberfläche der Aufwachsschicht ist beispielsweise in geeigneter Weise vorbereitet oder ausgelegt, um eine gleichmäßige bzw. homogene Abscheidung einer darauf abzuscheidenden Metallschicht zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann die Oberfläche der Aufwachsschicht eine amorphe oder im Wesentlichen amorphe Struktur bzw. eine amorphe oder im Wesentlichen amorphe Oberfläche aufweisen. Eine vollständig amorphe Struktur kann beispielsweise mittels Röntgenbeugung (XRD-Aufnahmen) bestätigt werden (es werden keine diskreten Bragg-Reflexe erhalten).
Der Begriff „Metallschicht”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Schicht, die im Wesentlichen oder vollständig aus Metall gebildet ist. Die Metallschicht ist direkt auf der Aufwachsschicht angeordnet. Sie kann epitaktisch auf der Aufwachsschicht aufgewachsen sein. Die Dicke der Metallschicht beträgt kleiner oder gleich 30 nm, beispielsweise zwischen 9 nm und 10 nm.
Die Metallschicht kann eine Dicke von kleiner oder gleich 15 nm aufweisen, insbesondere von kleiner oder gleich 12 nm. Bei Ausführungsformen, bei denen es insbesondere auf die Transparenz der Metallschicht ankommt, kann die Dicke der Metallschicht beispielsweise kleiner oder gleich 14 nm, insbesondere kleiner oder gleich 11 nm, betragen. Beispielsweise kann die Dicke einer Metallschicht, welche eine Ag-Schicht oder eine Schicht aus einer Ag-Legierung (z. B. eine Schicht aus einer Ag-Sm-Legierung) aufweist, kleiner oder gleich 14 nm, insbesondere kleiner oder gleich 11 nm, zum Beispiel zwischen etwa 9 nm und etwa 10 nm betragen.
Die Aufwachselektrode kann aus der Metallschicht bestehen oder eine oder weitere Schichten oder Funktionsschichten aufweisen.
Die Metallschicht der Aufwachselektrode weist beispielsweise mindestens ein Metall auf, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben. Die Metallschicht kann alternativ aus einem der vorstehend genannten Metalle oder einer Verbindung mit einem dieser Metalle oder aus mehreren dieser Metalle, insbesondere einer Legierung, bestehen.
Die Aufwachselektrode kann in transparenten und nicht-transparenten elektronischen, optischen oder elektrooptischen Bauteilen eingesetzt werden. Die auf der Aufwachsschicht angeordnete Aufwachselektrode kann als Deckkontakt, Substratkontakt und/oder Zwischenkontakt eingesetzt werden.
Der Begriff „Schicht”, wie er hierin verwendet wird, kann eine einzelne Schicht oder eine Schichtenfolge aus mehreren dünnen Schichten bezeichnen. Beispielsweise können die Funktionsschichten, beispielsweise organische Funktionsschichten, aus mehreren Schichten gebildet sein. Die Metallschicht und die Aufwachsschicht sind meist einschichtig.
Der Begriff ”aufeinander angeordnet”, wie er hierin verwendet wird, meint, dass eine Schicht unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf einer anderen Schicht angeordnet ist. Eine Schicht kann auch mittelbar auf einer anderen Schicht angeordnet sein, wobei dann weitere Schichten zwischen den angegebenen Schichten vorhanden sein können. Solche Schichten können dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements weiter zu verbessern. Die Metallschicht ist im Regelfall direkt auf der Aufwachsschicht angeordnet.
Mit der in dem elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehenen Kombination aus Aufwachsschicht und Metallschicht ist es möglich, einen sehr dünnen und zugleich sehr leitfähigen Kontakt bereitzustellen, der – falls erforderlich – zusätzlich auch hochtransparent ausgebildet sein kann.
In einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen besitzt die Aufwachsschicht beispielsweise eine Dicke von 1 nm bis 8 nm. Die Aufwachsschicht besitzt beispielsweise eine Dicke von 3 nm bis 3,5 nm. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Dicke von größer oder gleich 1,5 nm vorteilhaft sein. Die Dicke der Aufwachsschicht kann in bestimmten Ausführungsformen beispielsweise kleiner oder gleich 7 nm sein.
In einer Ausführungsform des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Aufwachsschicht ausgewählt aus einer Schicht aus Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) und einer Schicht aus Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO).
Erfindungsgemäß weist die Metallschicht eine Schichtdickenhomogenität von ±10% auf. In einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements weist die Metallschicht eine Dickenhomogenität von ±5%, auf.
Der Begriff „Dickenhomogenität”, wie er hierin verwendet wird, meint, dass die Metallschicht eine über ihre im Wesentlichen vollständige Länge nahezu konstante Dicke, d. h. eine Dicke mit einer maximalen Abweichung von z. B. ±10%, besitzen kann. Dies kann beispielsweise insbesondere durch die unter der Metallschicht angeordnete (dünne) Aufwachsschicht erreicht werden.
Die Maximaldicke einer „30 nm dicken” Metallschicht kann also beispielsweise maximal 33 nm betragen, die maximale Dicke einer „12 nm dicken” Metallschicht beispielsweise maximal 13,2 nm.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Flächenwiderstand der Aufwachselektrode auf der Aufwachsschicht kleiner oder gleich 6 Ω (6 Ω/sq). Der Flächenwiderstand kann beispielsweise kleiner oder gleich 5 Ω (5 Ω/sq) betragen. Beispielsweise kann der Flächenwiderstand zwischen 4 Ω (4 Ω/sq) und 5 Ω (5 Ω/sq) betragen.
Der Begriff „Flächenwiderstand”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet den isotropen spezifischen Widerstand einer Schicht bezogen auf die Dicke derselben. Der Flächenwiderstand kann beispielsweise mit Hilfe der Vier-Punkt-Methode gemessen werden. Alternativ kann ein Flächenwiderstand auch mit der speziellen Van-der-Pauw-Methode gemessen werden.
Der Flächenwiderstand kann damit geringer sein, als es bislang im Stand der Technik mit vergleichbaren Elektrodenschichten üblich war, die auf einem anderen Substrat als der Aufwachsschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen abgeschieden wurden. Mit der Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es möglich sein, eine gleichmäßige Bestromung der dünnen Aufwachselektrode – in optoelektronischen Bauelementen bei ausreichender Transparenz – zu erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das elektronische Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ein organisch elektronisches Bauelement und weist ferner eine zweite Elektrode und wenigstens eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnete organische Funktionsschicht auf.
Das organisch elektronische Bauelement ist z. B. ein optoelektronisches Bauelement bzw. eine strahlungsemittierende Vorrichtung.
Die „erste Elektrode” kann eine Anode sein. Sie kann lochinjizierende Funktionen aufweisen.
Die „zweite Elektrode” kann eine Kathode sein.
Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind in geeigneter Weise elektrisch kontaktiert.
Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode, welche auf der Aufwachsschicht angeordnet ist, wird – wie vorher angegeben – auch als Aufwachselektrode bezeichnet. Die Aufwachselektrode kann als Anode oder Kathode vorgesehen sein oder einen Teil einer solchen bilden.
Die Elektrode, die nicht auf einer Aufwachsschicht angeordnet ist, kann aus einem Material gebildet sein oder ein Material aufweisen, das ausgewählt ist aus Metallen wie Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder einer Verbindung derselben, insbesondere einer Legierung, sowie transparenten leitfähigen Oxiden, wie beispielsweise Metalloxiden, wie Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO), Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO), Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide.
Eine „organische Funktionsschicht” kann Emitterschichten, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen bzw. der strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z. B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)3 (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)3·2(PF6) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischem Verdampfen abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche beispielsweise mittels nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Die Emittermaterialien der Emitterschichten des elektronischen Bauelements können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das elektronische Bauelement Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht kann mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann die Emitterschicht auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mir einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Das elektronische Bauelement kann allgemein weitere organische Funktionsschichten aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements weiter zu verbessern.
Beispielsweise können organische Funktionsschichten ausgewählt sein, die dazu dienen, die Funktionalität und die Effizienz der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode sowie des Ladungsträger- und Exzitonentransports zu verbessern.
Das elektronische Bauelement kann als „Bottom-Emitter” und/oder „Top-Emitter” ausgeführt sein.
In einer Ausführungsform ist die Aufwachsschicht zwischen der organischen Funktionsschicht und der zweiten Elektrode als Aufwachselektrode angeordnet.
Die zweite Elektrode kann eine Kathode sein.
Die Anordnung der Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode kann einen transparenten Deckkontakt für einen Top-Emitter bilden.
In einer anderen Ausführungsform ist die Aufwachsschicht zwischen dem Substrat und der ersten Elektrode als Aufwachselektrode angeordnet. Die erste Elektrode kann dabei eine Anode sein. Das Substrat kann bevorzugt ein transparentes Substrat wie Glas, Quarz, Saphir, Kunststofffolie und dergleichen sein.
Die Anordnung der Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode kann einen transparenten Substratkontakt für einen Bottom-Emitter bilden.
Ganz allgemein gilt, dass bei einem Top- oder Bottom-Emitter eine Elektrode der strahlungsemittierenden Vorrichtung in Form der Aufwachselektrode gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen transparent und die andere Elektrode reflektierend ausgeführt sein kann. Alternativ dazu können auch beide Elektroden transparent ausgeführt sein.
Die Metallschicht der Aufwachselektrode bildet daher beispielsweise einen transparenten Dünnfilmkontakt.
Der Begriff „Bottom-Emitter”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Ausführung, die zu der Substratseite des elektronischen Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Beispielsweise können dazu wenigstens das Substrat, die erste Elektrode und die zwischen dem Substrat und der ersten Elektrode angeordnete Aufwachsschicht transparent ausgeführt sein. Ein als Bottom-Emitter ausgeführtes elektronisches Bauelement kann demnach beispielsweise in den organischen Funktionsschichten erzeugte Strahlung auf der Substratseite des elektronischen Bauelements emittieren.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das elektronische Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen als „Top-Emitter” ausgeführt sein.
Der Begriff „Top-Emitter”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Ausführung, die zu der Seite der zweiten Elektrode des elektronischen Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Beispielsweise können dazu die Aufwachsschicht und die zweite Elektrode transparent ausgeführt sein. Ein als Top-Emitter ausgeführtes elektronisches Bauelement kann demnach beispielsweise in den organischen Funktionsschichten erzeugte Strahlung auf der Seite der zweiten Elektrode des elektronischen Bauelements emittieren.
Ein als Top-Emitter ausgestaltetes elektronisches Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, bei welchem die Aufwachsschicht und die Metallschicht als Deckkontakt vorgesehen sind, kann eine hohe Lichtauskopplung und eine sehr geringe Winkelabhängigkeit der Strahlungsdichte aufweisen. Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann für Beleuchtungen, wie beispielsweise Raumleuchten, eingesetzt werden.
Eine Kombination aus Bottom- und Top-Emitter ist in gleicher Weise möglich. Bei einer solchen Ausführung ist das elektronische Bauelement allgemein in der Lage, das in den organischen Funktionsschichten erzeugte Licht in beide Richtungen – also sowohl zu der Substratseite als auch zu der Seite der zweiten Elektrode hin – zu emittieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wenigstens eine dritte Elektrode angeordnet und die Aufwachsschicht ist auf der dem Substrat zugewandten Seite der dritten Elektrode angeordnet.
Die „dritte Elektrode” kann als Zwischenkontakt fungieren. Sie kann dazu dienen, einen Ladungstransport durch die Schichten des elektronischen Bauelements hindurch zu erhöhen und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements zu verbessern. Die dritte Elektrode kann als ambipolare Schicht ausgestaltet sein; sie kann als Kathode oder Anode ausgestaltet sein.
Die Anordnung der Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode der vorliegenden Ausführungsform bildet dann einen transparenten Zwischenkontakt.
Ebenso wie die erste Elektrode und die zweite Elektrode ist die dritte Elektrode elektrisch kontaktiert.
In einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements sind als organische Funktionsschichten eine Emitterschicht und eine oder mehrere weitere organische Funktionsschichten enthalten. Die weiteren organischen Funktionsschichten können ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, lochblockierenden Schichten, Elektroneninjektionsschichten, Elektronentransportschichten und elektronenblockierenden Schichten.
Geeignete Funktionsschichten und geeignete organische Funktionsschichten sind dem Fachmann an sich bekannt. Die (organischen) Funktionsschichten können vorzugsweise mittels thermischem Verdampfen aufgebracht werden. Die weiteren (organischen) Funktionsschichten können die Funktionalität und/oder Effizienz des elektronischen Bauelements in vorteilhafter Weise verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist das elektronische Bauelement als organische Leuchtdiode (OLED) ausgebildet.
In einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements weist das elektronische Bauelement eine im Wesentlichen Lambertsche Abstrahlcharakteristik auf.
Der Begriff „Lambertsche Abstrahlcharakteristik”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet das ideale Abstrahlverhalten eines so genannten Lambert-Strahlers.
Eine „im Wesentlichen” Lambertsche Abstrahlcharakteristik, wie sie hierin bezeichnet ist, meint dabei insbesondere, dass die Abstrahlcharakteristik, welche sich nach der Formel I(Θ) = I0·cosΘ berechnet und in der I0 die Intensität bezogen auf eine Flächennormale ist und Θ den Winkel zur Flächennormalen angibt, für einen gegebenen Winkel, beispielsweise bei einem Winkel zwischen –70° und +70°, für jeden gegebenen Winkel Θ um nicht mehr als 10% von der Intensität gemäß der oben genannten Formel abweicht, also I(Θ) = I0·cosΘ·x, wobei x = 90%–110%.
Auf diese Weise kann es möglich sein, eine nach allen Richtungen konstante Strahldichte bzw. Leuchtdichte des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zu erreichen, so dass das elektronische Bauelement in allen Richtungen gleich hell scheint. Die Helligkeit des elektronischen Bauelements kann sich auch dann nicht ändern, wenn es gegenüber der Blickrichtung verkippt wird.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Transparenz des elektronischen Bauelements größer oder gleich 60%.
Beispielsweise kann die Transparenz größer oder gleich 65% betragen. Die Transparenz wird mittels Intensitätsmessungen gemessen, indem vorgegebene Wellenlängenbereiche abgetastet und die durch die strahlungsemittierende Vorrichtung tretende Lichtmenge erfasst wird.
Der Begriff „Transparenz”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet die Fähigkeit der einzelnen Schichten des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, elektromagnetische Wellen – und beispielsweise sichtbares Licht – durchzulassen.
Die Transparenz des elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen beträgt im Regelfall zumindest für wenigstens eine konkrete Wellenlänge mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 65%. Beispielsweise kann die Transparenz für wenigstens eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 650 nm mehr als 60% und vorzugsweise mehr als 65% betragen.
Die Anordnung der Aufwachsschicht und der Aufwachselektrode gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann somit eine. gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Transparenz bei gleichzeitig ausreichender Bestromung bereitstellen.
Das elektronische Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ferner weitere Funktionsschichten, wie beispielsweise Antireflexionsschichten, Streuschichten, Schichten zur Farbkonversion von Licht und/oder mechanische Schutzschichten, aufweisen. Derartige Schichten können beispielsweise auf der Metallschicht der Aufwachselektrode angeordnet sein. Die Funktionsschichten können vorzugsweise mittels thermischen Verdampfens abgeschieden werden. Diese Schichten können die Funktion und Effizienz der strahlungsemittierenden Vorrichtung weiter verbessern.
Ein elektrischer Kontakt gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist zur Verwendung in bzw. mit einem elektronischen Bauelement geeignet.
Der elektrische Kontakt gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein Substrat, wenigstens eine auf dem Substrat angeordnete, erste Elektrode und auf der dem Substrat zugewandten Seite der Elektrode eine Aufwachsschicht auf, wobei die auf der Aufwachsschicht angeordnete Elektrode eine Metallschicht mit einer Dicke von kleiner oder gleich 30 nm aufweist und die Aufwachsschicht eine Dicke besitzt, die kleiner oder gleich 10 nm ist.
Da bereits mit dem elektrischen Kontakt gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen alle Vorteile erzielbar sind, welche mit dem elektronischen Bauteil gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen erzielt werden können, wird bezüglich weiterer Ausgestaltungen zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen hierzu verwiesen.
Durch Abscheiden der Metallschicht auf der dünnen Aufwachsschicht kann die Elektroden-Aufwachselektrode gleichmäßig, glatt und im Wesentlichen homogen ausgebildet werden. Sie kann beispielsweise aus diesem Grund wesentlich dünner ausgeführt werden als gemäß dem Stand der Technik.
Somit ist es – anders als mit den im Stand der Technik eingesetzten transparenten Kontakten aus entweder transparenten leitenden Oxiden mit einer Leitfähigkeit von größer 15 Ω (15 Ω/sq) oder dünnen Metallschichten mit einer Dicke von mindestens 20 nm – möglich, eine hohe Transparenz und gute Bestromung auch bei großflächigen Anwendungen zu erreichen.
Bei den elektronischen Bauelementen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, bei denen eine Transparenz wesentlich ist, kann somit ein Kompromiss zwischen Transparenz und Leitfähigkeit transparenter metallischer Kontakte eingegangen werden, da die auf der Elektroden-Aufwachsschicht abgeschiedene Metallschicht hinreichend dünn, glatt und geschlossen gebildet sein kann, um so beispielsweise eine ausreichende Leitfähigkeit und gleichzeitig eine hervorragende Transparenz bereitzustellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist;
2a bis 2e schematisch vereinfachte Seitenansichten eines elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt zu verschiedenen Zeitpunkten der Herstellung des elektronischen Bauelements;
3a bis 3e schematisch vereinfachte Seitenansichten eines elektronischen Bauelements gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt zu verschiedenen Zeitpunkten der Herstellung des elektronischen Bauelements;
4 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines elektronischen Bauelements gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt;
5 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines elektronischen Bauelements gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt;
6 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines elektronischen Bauelements gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt;
7 eine REM-Aufnahme einer dünnen Silberschicht, die auf einem Glassubstrat abgeschieden ist;
8 eine REM-Aufnahme einer dünnen Silberschicht, die auf einem herkömmlichen Organikuntergrund abgeschieden ist;
9 eine REM-Aufnahme einer dünnen Silberschicht, die erfindungsgemäß auf einer ITO-Aufwachsschicht abgeschieden ist;
10 einen Graphen, der das Ergebnis einer Transparenzmessung der Silberschichten aus den 4 bis 6 zeigt; und
11 Abstrahlcharakteristiken eines elektrooptischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
In verschiedenen Ausführungen wird eine Optimierung von transparenten Metallelektroden auf organischen optoelektronischen Bauelementen bezüglich ihrer Transparenz, Leitfähigkeit und Langzeitstabilität durch Einfügen einer oder mehrerer dünner transparenter Metalloxid-Schichten mithilfe von Atomlagendeposition (auch bezeichnet als Atomlagenepitaxie) beschrieben.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm 100, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in 102 eine Elektroden-Aufwachsschicht auf oder über einer Schichtenstruktur mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens aufgebracht werden. Weiterhin kann in 104 eine Elektrode (auch bezeichnet als Aufwachselektrode) auf der Elektroden-Aufwachsschicht aufgebracht werden.
2a bis 2e zeigen schematisch vereinfachte Seitenansichten eines elektronischen Bauelements, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode (OLED) gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt zu verschiedenen Zeitpunkten der Herstellung des elektronischen Bauelements.
Wie in 2a in einer ersten Teilstruktur 200 gezeigt ist, wird auf ein Substrat 202 eine erste Elektrode 204, im Folgenden auch bezeichnet als Grundelektrode 204, aufgebracht, beispielsweise abgeschieden. Das Substrat 202 kann ein transparentes Substrat 202 sein. Das Substrat 202 kann jedoch auch ein nicht transparentes Substrat 202 sein. Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Saphir, Kunststofffolie(n), Metall, Metallfolie(n), Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial aufweisen. Ein Metallsubstrat kann beispielsweise verwendet werden, wenn nicht direkt darauf die Elektroden-Aufwachsschicht, wie sie im Folgenden noch näher erläutert wird, angeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Grundelektrode 204 beispielsweise eine Anode sein und beispielsweise aus Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) gebildet sein oder werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können/kann das Substrat 202 und/oder die erste Elektrode 204 transparent ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 204 mittels Sputterns oder mittels thermischen Verdampfens aufgebracht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 204 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 20 nm.
Wie in 2b in einer zweiten Teilstruktur 210 gezeigt ist, wird oder werden auf die erste Teilstruktur 200 eine oder mehrere organische Funktionsschichten 212 zum Ladungstransport und zur Lichterzeugung, wie beispielsweise eine fluoreszierende und/oder eine phosphoreszierende Emitterschicht, aufgebracht.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem elektronischen Bauelement, beispielsweise einer OLED gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z. B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Die Emittermaterialien der Emitterschichten des elektronischen Bauelements können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das elektronische Bauelement Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht kann mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann die Emitterschicht auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Es können weitere organische Funktionsschichten vorgesehen sein, die beispielsweise dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements weiter zu verbessern.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in alternativen Ausführungsbeispielen jede geeignete Form von lichtemittierenden Funktionsschichten, beispielsweise organische Funktionsschichten vorgesehen sein können und die Erfindung nicht beschränkt ist auf eine spezielle Art von Funktionsschicht(en).
Wie in 2c in einer dritten Teilstruktur 220 gezeigt ist, wird oder werden auf die zweite Teilstruktur 210 eine oder mehrere transparente Zwischenschichten (im Folgenden auch bezeichnet als eine oder mehrere Elektroden-Aufwachsschicht(en)) aufgebracht. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die mindestens eine Zwischenschicht mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens aufgebracht. Die mindestens eine Zwischenschicht oder der von mehreren Zwischenschichten gebildete Zwischenschichtenstapel 226 kann eine Schichtdicke im Nanometer-Bereich aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 8 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 3 nm bis ungefähr 3,5 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich 1,5 nm. Die Schichtdicke der Elektroden-Aufwachsschicht(en) kann jeweils oder insgesamt in verschiedenen Ausgestaltungen beispielsweise kleiner oder gleich 7 nm sein. In 2c ist ein Zwischenschichtenstapel 226 dargestellt mit einer Mehrzahl von Teil-Zwischenschichten 222, 224, die jeweils mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens aufgebracht werden oder sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können mehrere, beispielsweise zwei unterschiedliche Materialien vorgesehen sein, wobei jedes Material eine jeweilige Teil-Zwischenschicht 222, 224 bildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die jeweiligen Teil-Zwischenschichten 222, 224 von jeweils abwechselnd abgeschiedenen unterschiedlichen Materialien mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden werden. So kann beispielsweise eine erste Teil-Zwischenschicht 222 aus einem ersten Material (beispielsweise einem Oxid, Nitrid, Carbid oder einem anderen zum Abscheiden mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens geeigneten Material, beispielsweise Zinkoxid) mit einer Schichtdicke von einigen Nanometern abgeschieden werden (beispielsweise auf die freie Oberfläche der organischen Funktionsschicht(en) 212), beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 2 nm bis ungefähr 8 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 3 nm bis ungefähr 7 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 4 nm bis ungefähr 6 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke von ungefähr 5 nm. Ferner kann beispielsweise auf die erste Teil-Zwischenschicht 222 eine zweite Teil-Zwischenschicht 224 aus einem zweiten Material (beispielsweise einem Oxid, Nitrid, Carbid oder einem anderen zum Abscheiden mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens geeigneten Material, beispielsweise Zinkoxid), das beispielsweise unterschiedlich ist zu dem ersten Material, mit einer Schichtdicke von einigen Nanometern abgeschieden werden, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,5 nm bis ungefähr 8 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 5 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1,5 nm bis ungefähr 3 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke von ungefähr 2 nm. Dann kann auf die zweite Teil-Zwischenschicht 224 erneut eine weitere erste Teil-Zwischenschicht 222 abgeschieden werden, eine weitere zweite Teil-Zwischenschicht 224 auf die weitere erste Teil-Zwischenschicht 222, usw. Das Bilden von mehreren Teil-Zwischenschichtenstapeln (wobei jeder Teil-Zwischenschichtenstapel eine erste Teil-Zwischenschicht 222 und eine zweite Teil-Zwischenschicht 224 aufweisen kann) kann grundsätzlich beliebig häufig wiederholt werden, beispielsweise können zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr Teil-Zwischenschichtenstapel (abhängig von der gewünschten Gesamtdicke des Zwischenschichtenstapels) vorgesehen sein. Entsprechend häufig wird das Atomlagendeposition-Verfahren wiederholt durchgeführt zum selektiven Abscheiden des jeweils gewünschten Materials.
In dem in 2c gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Teil-Zwischenschichtenstapel vorgesehen. Ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die erste Teil-Zwischenschicht 222 aus Zinkoxid (beispielsweise der Schichtdicke von ungefähr 5 nm) gebildet werden und die zweite Teil-Zwischenschicht 224 kann aus Aluminiumoxid (beispielsweise der Schichtdicke von ungefähr 2 nm) gebildet werden. Es ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel somit eine Gesamtschichtdicke des Zwischenschichtenstapels 226 von ungefähr 28 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden alle Teil-Zwischenschichten 222, 224 und somit auch beispielsweise Zinkoxid als auch Aluminiumoxid mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können Teil-Zwischenschichten oder die Zwischenschicht beispielsweise aus leitfähigen Metalloxiden wie Zinkoxid, Aluminium-dotiertem Zinkoxid, Zinnoxid, Indium-dotiertem Zinnoxid oder Legierungen davon bestehen oder ein oder mehrere dieser Materialien aufweisen. Die Teil-Zwischenschichten oder Zwischenschicht können oder kann sehr dünn ausgeführt werden (1 Atomlage bis 100 nm). Bei hinreichend dünnen Schichten kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Zwischenschicht oder können mehrere Teil-Zwischenschichten aus leitfähigen Oxiden ohne Maskierung abgeschieden werden, da der parasitäre Strompfad parallel zur OLED zu vernachlässigen ist. Da die Atomlagendeposition-Schichten sehr dünn ausgeführt werden können, ist auch die Verwendung von dielektrischen Oxiden für die Zwischenschicht oder die Teil-Zwischenschichten in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, da diese keinen nennenswerten seriellen elektrischen Widerstand für die Bestromung der OLED bewirken. Bespiele für dielektrische Oxide die für die Atomlagendeposition-Zwischenschicht oder Atomlagendeposition-Teil-Zwischenschichten in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sind, sind Aluminiumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und Zirkoniumoxid oder Legierungen davon.
Für die Ausführung der Zwischenschicht oder der Teil-Zwischenschichten ist prinzipiell jede Kombinationen aus den obengenannten Materialien möglich. Durch Materialwahl und Schichtdicken kann die Zwischenschicht oder können die Teil-Zwischenschichten in ihrer Funktion an die organischen Materialien und die transparente metallische Deckelektrode angepasst werden.
Wie in 2d in einer vierten Teilstruktur 230 gezeigt ist, wird auf die freie Oberfläche der Zwischenschicht (oder des Zwischenschichtenstapels 226), welche anschaulich eine Aufwachsschicht oder einen Aufwachsschichtenstapel bildet oder bilden, ein transparenter elektrisch leitfähiger (beispielsweise metallischer) Deckkontakt 232, beispielsweise in Form einer zweiten Elektrode 232, abgeschieden. Die zweite Elektrode 232 kann gebildet werden, indem eine (zum Beispiel optisch transparente) Metallschicht mit einer Schichtdicke aufgebracht wird von kleiner oder gleich 30 nm.
Die Metallschicht kann mindestens eines der folgenden Metalle aufweisen: Aluminium, Barium, Indium, Silber, Kupfer, Gold, Magnesium, Samarium, Platin, Palladium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder dieses Metall oder eine Verbindung aus diesem Metall oder aus mehreren dieser Metalle, beispielsweise eine Legierung.
Die die Metallschicht aufweisende zweite Elektrode 232 ist beispielsweise, wenn die erste Elektrode 204 eine Anode ist, eine Kathode. Die Elektroden-Aufwachsschicht 226 ist dabei auf der dem Substrat 202 zugewandten Seite der zweiten Elektrode 232 angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die transparente metallische Deckelektrode 232 eine 10 nm dicke Schicht aus Silber auf oder besteht aus derselben, wobei die transparente metallische Deckelektrode 232 mittels thermischen Verdampfens aufgebracht werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der transparente elektrisch leitfähige Deckkontakt 232 auch mittels Sputterns aufgebracht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der transparente elektrisch leitfähige Deckkontakt 232 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 20 nm.
Wie in 2e in einer fünften Teilstruktur 240 gezeigt ist, wird auf die freie Oberfläche des transparenten elektrisch leitfähigen Deckkontakts 232 eine optische Anpassungsschicht 242 zur Lichtauskopplung aufgebracht, beispielsweise abgeschieden oder gesputtert.
Die in 2e dargestellte OLED als eine Implementierung eines elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist als Top-/Bottom-Emitter ausgestaltet.
3a bis 3e zeigen schematisch vereinfachte Seitenansichten eines elektronischen Bauelements, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode (OLED) gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt zu verschiedenen Zeitpunkten der Herstellung des elektronischen Bauelements.
Wie in 3a in einer ersten Teilstruktur 300 gezeigt ist, wird oder werden auf ein Substrat 302 eine oder mehrere transparente Zwischenschichten (im Folgenden auch bezeichnet als eine oder mehrere Elektroden-Aufwachsschicht(en)) aufgebracht.
Das Substrat 302 kann ein transparentes Substrat 302 sein. Das Substrat 302 kann jedoch auch ein nicht transparentes Substrat 302 sein. Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Saphir, Kunststofffolie(n), Metall, Metallfolie(n), Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die mindestens eine Zwischenschicht mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens aufgebracht. Die mindestens eine Zwischenschicht oder der von mehreren Zwischenschichten gebildete Zwischenschichtenstapel 308 kann eine Schichtdicke im Nanometer-Bereich aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 8 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 3 nm bis ungefähr 3,5 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich 1,5 nm. Die Schichtdicke der Elektroden-Aufwachsschicht(en) kann jeweils oder insgesamt in verschiedenen Ausgestaltungen beispielsweise kleiner oder gleich 7 nm sein. In 3a ist ein Zwischenschichtenstapel 308 dargestellt mit einer Mehrzahl von Teil-Zwischenschichten 304, 306, die jeweils mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens aufgebracht werden oder sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können mehrere, beispielsweise zwei unterschiedliche Materialien vorgesehen sein, wobei jedes Material eine jeweilige Teil-Zwischenschicht 304, 306 bildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die jeweiligen Teil-Zwischenschichten 304, 306 von jeweils abwechselnd abgeschiedenen unterschiedlichen Materialien mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden werden. So kann beispielsweise eine erste Teil-Zwischenschicht 304 aus einem ersten Material (beispielsweise einem Oxid, Nitrid, Carbid oder einem anderen zum Abscheiden mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens geeigneten Material, beispielsweise Zinkoxid) mit einer Schichtdicke von einigen Nanometern abgeschieden werden (beispielsweise auf die freie Oberfläche des Substrats 302), beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 2 nm bis ungefähr 8 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 3 nm bis ungefähr 7 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 4 nm bis ungefähr 6 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke von ungefähr 5 nm. Ferner kann beispielsweise auf die erste Teil-Zwischenschicht 304 eine zweite Teil-Zwischenschicht 306 aus einem zweiten Material (beispielsweise einem Oxid, Nitrid, Carbid oder einem anderen zum Abscheiden mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens geeigneten Material, beispielsweise Zinkoxid), das beispielsweise unterschiedlich ist zu dem erste Material, mit einer Schichtdicke von einigen Nanometern abgeschieden werden, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,5 nm bis ungefähr 8 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 5 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 1,5 nm bis ungefähr 3 nm, beispielsweise mit einer Schichtdicke von ungefähr 2 nm. Dann kann auf die zweite Teil-Zwischenschicht 306 erneut eine weitere erste Teil-Zwischenschicht 304 abgeschieden werden, eine weitere zweite Teil-Zwischenschicht 306 auf die weitere erste Teil-Zwischenschicht 304, usw. Das Bilden von mehreren Teil-Zwischenschichtenstapeln (wobei jeder Teil-Zwischenschichtenstapel eine erste Teil-Zwischenschicht 304 und eine zweite Teil-Zwischenschicht 306 aufweisen kann) kann grundsätzlich beliebig häufig wiederholt werden, beispielsweise können zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr Teil-Zwischenschichtenstapel (abhängig von der gewünschten Gesamtdicke des Zwischenschichtenstapels) vorgesehen sein. Entsprechend häufig wird das Atomlagendeposition-Verfahren wiederholt durchgeführt zum selektiven Abscheiden des jeweils gewünschten Materials.
In dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Teil-Zwischenschichtenstapel vorgesehen. Ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die erste Teil-Zwischenschicht 304 aus Zinkoxid (beispielsweise der Schichtdicke von ungefähr 5 nm) gebildet werden und die zweite Teil-Zwischenschicht 306 kann aus Aluminiumoxid (beispielsweise der Schichtdicke von ungefähr 2 nm) gebildet werden. Es ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel somit eine Gesamtschichtdicke des Zwischenschichtenstapels 308 von ungefähr 28 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden alle Teil-Zwischenschichten 304, 306 und somit auch beispielsweise Zinkoxid als auch Aluminiumoxid mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können Teil-Zwischenschichten oder die Zwischenschicht beispielsweise aus leitfähigen Metalloxiden wie Zinkoxid, Aluminium-dotiertem Zinkoxid, Zinnoxid, Indium-dotiertem Zinnoxid oder Legierungen davon bestehen oder ein oder mehrere dieser Materialien aufweisen. Die Teil-Zwischenschichten oder Zwischenschicht können oder kann sehr dünn ausgeführt werden (1 Atomlage bis 100 nm). Bei hinreichend dünnen Schichten kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Zwischenschicht oder können mehrere Teil-Zwischenschichten aus leitfähigen Oxiden ohne Maskierung abgeschieden werden, da der parasitäre Strompfad parallel zur OLED zu vernachlässigen ist. Da die Atomlagendeposition-Schichten sehr dünn ausgeführt werden können, ist auch die Verwendung von dielektrischen Oxiden für die Zwischenschicht oder die Teil-Zwischenschichten in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, da diese keinen nennenswerten seriellen elektrischen widerstand für die Bestromung der OLED bewirken. Bespiele für dielektrische Oxide die für die Atomlagendeposition-Zwischenschicht oder Atomlagendeposition-Teil-Zwischenschichten in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sind, sind Aluminiumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und Zirkoniumoxid oder Legierungen davon.
Für die Ausführung der Zwischenschicht oder der Teil-Zwischenschichten ist prinzipiell jede Kombinationen aus den obengenannten Materialien möglich. Durch Materialwahl und Schichtdicken kann die Zwischenschicht oder können die Teil-Zwischenschichten in ihrer Funktion eine zu bildende transparente metallische erste Elektrode, wie Sie im Folgenden noch näher erläutert wird, angepasst werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann jedes (elektrisch leitfähige oder dielektrische) Material für die Zwischenschicht oder die Teil-Zwischenschichten vorgesehen sein, das mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens abgeschieden werden kann.
Wie in 3b in einer zweiten Teilstruktur 310 gezeigt ist, wird auf die freie Oberfläche der Zwischenschicht oder des Zwischenschichtenstapels 308 eine erste Elektrode 310 aufgebracht, im Folgenden auch bezeichnet als Grundelektrode 310, beispielsweise abgeschieden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Grundelektrode 310 beispielsweise eine Anode sein und beispielsweise aus Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) gebildet sein oder werden oder aus eines der folgenden Metalle aufweisen: Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder dieses Metall oder eine Verbindung aus diesem Metall oder aus mehreren dieser Metalle, beispielsweise eine Legierung.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können/kann das Substrat 302 und/oder die erste Elektrode 312 transparent ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 312 mittels Sputterns oder mittels thermischen Verdampfens aufgebracht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 312 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 20 nm.
Wie in 3c in einer dritten Teilstruktur 320 gezeigt ist, wird oder werden auf die erste Elektrode 312 eine oder mehrere organische Funktionsschichten 322 zum Ladungstransport und zur Lichterzeugung, wie beispielsweise eine fluoreszierende und/oder eine phosphoreszierende Emitterschicht, aufgebracht.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem elektronischen Bauelement, beispielsweise einer OLED gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z. B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischem Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Die Emittermaterialien der Emitterschichten des elektronischen Bauelements können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das elektronische Bauelement Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht kann mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann die Emitterschicht auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Es können weitere organische Funktionsschichten vorgesehen sein, die beispielsweise dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements weiter zu verbessern.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in alternativen Ausführungsbeispielen jede geeignete Form von lichtemittierenden Funktionsschichten, beispielsweise organische Funktionsschichten vorgesehen sein können und die Erfindung nicht beschränkt ist auf eine spezielle Art von Funktionsschicht(en).
Wie in 3d in einer vierten Teilstruktur 330 gezeigt ist, wird auf die freie Oberfläche der dritten Teilstruktur, genauer auf die eine oder mehrere organische Funktionsschichten 322, ein transparenter elektrisch leitfähiger (beispielsweise metallischer) Deckkontakt 332, beispielsweise in Form einer zweiten Elektrode 332, abgeschieden. Die zweite Elektrode 332 kann gebildet werden, indem eine (zum Beispiel optisch transparente) Metallschicht mit einer Schichtdicke aufgebracht wird von kleiner oder gleich 30 nm.
Die Metallschicht kann mindestens eines der folgenden Metalle aufweisen: Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder dieses Metall oder eine Verbindung aus diesem Metall oder aus mehreren dieser Metalle, beispielsweise eine Legierung.
Die die Metallschicht aufweisende zweite Elektrode 332 ist beispielsweise, wenn die erste Elektrode 312 eine Anode ist, eine Kathode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die transparente metallische Deckelektrode 332 eine 10 nm dicke Schicht aus Silber auf oder besteht aus derselben, wobei die transparente metallische Deckelektrode 332 mittels thermischen Verdampfens aufgebracht werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der transparente elektrisch leitfähige Deckkontakt 332 auch mittels Sputterns aufgebracht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der transparente elektrisch leitfähige Deckkontakt 332 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 20 nm.
Wie in 3e in einer fünften Teilstruktur 340 gezeigt ist, wird auf die freie Oberfläche des transparenten elektrisch leitfähigen Deckkontakts 332 eine optische Anpassungsschicht 342 zur Lichtauskopplung aufgebracht, beispielsweise abgeschieden oder gesputtert.
Die in 3e dargestellte OLED als eine Implementierung eines elektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist als Bottom-Emitter ausgestaltet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es vorgesehen sein, eine Elektroden-Aufwachsschicht oder einen Elektroden-Aufwachsschichtenstapel vorzusehen sowohl unterhalb der ersten Elektrode als auch unterhalb der zweiten Elektrode des elektronischen Bauelements.
4 zeigt eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines elektronischen Bauelements 400 gemäß einer Ausführungsform, die als Top-/Bottom-Emitter ausgestaltet ist.
Auf einem Substrat 402, z. B. einem Glassubstrat, ist eine erste Elektrode 404 angeordnet. Die erste Elektrode 404 kann z. B. eine Anode sein und beispielsweise aus Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) gebildet sein.
Auf der ersten Elektrode 404 ist eine organische Funktionsschicht 406, wie beispielsweise eine fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Emitterschicht, angeordnet.
Auf der Aufwachsschicht 408 ist als zweite Elektrode eine Aufwachselektrode, z. B. in Form einer 10 nm dicken Metallschicht 410, abgeschieden. Die Metallschicht 410 kann beispielsweise mittels Sputtern abgeschieden sein.
Die die Metallschicht 410 aufweisende zweite Elektrode 412 ist, wenn die erste Elektrode 404 eine Anode ist, eine Kathode. Die Aufwachsschicht 408 ist dabei beispielsweise auf der dem Substrat 402 zugewandten Seite der zweiten Elektrode 412 angeordnet.
5 zeigt eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines elektronischen Bauelements 500 gemäß einer anderen Ausführungsform, die als Bottom-Emitter ausgestaltet ist.
Auf dem Substrat 502, wie einem Glassubstrat, ist eine Aufwachsschicht 504 und auf der Aufwachsschicht 504 eine Aufwachselektrode in Form einer Metallschicht 508 als erste Elektrode 510 angeordnet sind. Die erste Elektrode 510 kann als Anode ausgestaltet sein.
Die Aufwachsschicht 504 ist gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen auf der dem Substrat 502 zugewandten Seite der ersten Elektrode 510 angeordnet.
Die Aufwachsschicht 504 kann dazu dienen, die Oberfläche auf der eine Aufwachselektrode aufgebracht worden ist, zu verbessern, d. h. in einer solchen Weise zu behandeln, dass die Metallschicht 508 dünn, glatt und homogen abgeschieden werden kann, um eine verbesserte Bestromung und eine verbesserte Transparenz des elektronischen Bauelements 500 zu ermöglichen.
Auf der Metallschicht 508 ist eine organische Funktionsschicht 512 angeordnet. Die organische Funktionsschicht 512 kann eine Emitterschicht umfassen.
Auf der organischen Funktionsschicht 512 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen die zweite Elektrode 514 angeordnet. Die zweite Elektrode 514 ist, wenn die erste Elektrode 510 eine Anode ist, eine Kathode. Sie kann zum Beispiel eine herkömmliche 20 nm dicke Silberschicht sein.
6 zeigt eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines elektronischen Bauelements 600 gemäß einer anderen Ausführungsform, die als Top-Emitter ausgestaltet ist.
Auf einem Substrat 602 ist eine erste Elektrode 604 angeordnet. Die erste Elektrode 604 kann, wie in 6 gezeigt, eine Anode sein und beispielsweise aus Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) gebildet sein.
Auf der ersten Elektrode 604 ist eine Lochinjektionsschicht 606 und auf dieser eine Lochtransportschicht 608 angeordnet. Die Lochinjektionsschicht 606 und die Lochtrabsportschicht 608 können mittels thermischem Verdampfen abgeschieden sein.
Auf der Lochtransportschicht 608 ist eine weitere organische Funktionsschicht 610, wie beispielsweise eine fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Emitterschicht, angeordnet.
Auf der organischen Funktionsschicht 610 ist eine Elektronentransportschicht 612 angeordnet, welche ebenfalls mittels thermischen Verdampfens abgeschieden sein kann. Auf der Elektronentransportschicht 612 ist eine Aufwachsschicht 614 angeordnet. Die Aufwachsschicht 614 kann z. B. 3 nm dick sein.
Auf der Aufwachsschicht 614 ist als zweite Elektrode eine Aufwachselektrode, z. B. in Form einer 10 nm dicken Metallschicht 616, abgeschieden. Die Metallschicht 616 kann bevorzugt mittels Sputterns abgeschieden sein.
Die die Metallschicht 616 aufweisende zweite Elektrode 618 ist, wie in 6 gezeigt, eine Kathode.
7 zeigt eine REM-Aufnahme 700 einer dünnen Silberschicht, die auf einem Glassubstrat abgeschieden ist. Die Silberschicht ist 12 nm dick und wurde mittels thermischen Verdampfens auf das Glassubstrat aufgebracht. Wie in 7 zu sehen ist, neigt die Silberschicht stark zur Inselbildung; zwischen den Metallinseln ist das Glassubstrat zu erkennen. Die Silberschicht ist daher nicht glatt und homogen auf dem Glassubstrat ausgebildet. Der mit einem Vier-Spitzen-Messgerät gemessene Flächenwiderstand dieser Silberschicht beträgt 19,3 Ω (19,3 Ω/sq) ± 1,9 Ω (1,9 Ω/sq).
8 zeigt eine REM-Aufnahme 800 einer 12 nm Silberschicht, die mittels thermischen Verdampfens auf einem Organikuntergrund abgeschieden ist. Der Organikuntergrund ist auf einem Glassubstrat abgeschieden und besteht aus einem herkömmlichen Matrixmaterial, wie beispielsweise α-NPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'biphenyl-4,4''diamin. Die Inselbildungstendenz der Silberschicht ist wesentlich geringer als in 7; es sind jedoch deutliche Risse zu erkennen. Der mit einem Vier-Spitzen-Messgerät gemessene Flächenwiderstand dieser Silberschicht beträgt 7,13 Ω (7,13 Ω/sq) ± 0,37 Ω (0,37 Ω/sq).
9 zeigt eine REM-Aufnahme 900 einer 12 nm dicken Silberschicht, die mittels Sputterns gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen auf einer l7 nm dicken ITO-Aufwachsschicht abgeschieden wurde. Die ITO-Aufwachsschicht wiederum wurde auf einem 90 nm dicken Organikuntergrund, wie er beispielsweise vorstehend in Bezug auf 8 angegeben ist, aufgebracht. Der Organikuntergrund wurde auf ein Glassubstrat aufgebracht. Die Silberschicht ist, wie in 9 zu sehen ist, glatt und geschlossen ausgebildet. Der mit einem Vier-Spitzen-Messgerät gemessene Flächenwiderstand dieser Silberschicht beträgt 4,48 Ω/☐ ± 0,20 Ω/☐.
Die dünne amorphe Aufwachsschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ermöglicht es, dass die Metallschicht – im Vergleich zu herkömmlichen Metallschichten bzw. Elektrodenschichten mit einer Dicke von z. B. 20 nm – dünn, glatt und als geschlossene Schicht auf der Aufwachschicht abscheidbar ist.
10 zeigt einen Graphen 1000, der das Ergebnis einer Transparenzmessung der Silberschichten (Silberschicht auf Glassubstrat gemäß 7, Silberschicht auf Organikuntergrund auf Glassubstrat gemäß 8 und Silberschicht auf ITO-Schicht auf Organikuntergrund auf Glassubstrat gemäß 8) aus den 7 bis 9 zeigt. Pro Beispiel wurden drei Messungen durchgeführt. Es ist die Transparenz [%] bezogen auf die Wellenlänge [nm] angegeben.
Die Silberschicht auf Glasuntergrund 19 aus 7 zeigt eine Strahldichte von etwa 65% bei einer Wellenlänge von etwa 355 nm, das ab ca. 410 nm auf einen minimalen Wert von etwa 35% abfällt und bei höheren Wellenlängen konstant bleibt.
Die Silberschicht auf Organikuntergrund 21 aus 8 zeigt ein Transparenzmaximum von etwa 43 bei etwa 400 nm. Die Transparenz fällt bei höheren Wellenlängen langsam auf einen Wert von etwa 32 ab.
Die Silberschicht auf Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) 23 gemäß einem Ausführungsbeispiel aus 9 zeigt bei etwa 400 nm ein Transparenzmaximum von etwa 68%. Im Bereich von etwa 380 nm bis etwa 450 nm ist die Transparenz größer als 60%. Die Transparenz der Silberschicht auf Indium-dotiertem Zinnoxid 23 ist deutlich größer als die der anderen Schichten 19 und 21.
11 zeigt die Abstrahlcharakteristiken 1100 eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Es wurden drei Messungen durchgeführt. Die Abstrahlcharakteristiken sind als Strahldichte (angegeben in [W/(sr/m²)]) bezogen auf den Betrachtungswinkel (angegeben in Grad [°]) dargestellt. Die Einheit „sr” bezeichnet den Steradianten, d. h. den Raumwinkel.
Die Abstrahlcharakteristik 25 der in 6 beschriebenen Anordnung eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements, die beispielsweise als eine top-emittierende OLED ausgebildet ist, zeigt eine im Wesentlichen Lambertsche Abstrahlcharakteristik (Die Lambertsche Abstrahlcharakteristik ist als gestrichelte Linie eingezeichnet und trägt kein Bezugszeichen).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Aufbringen einer Elektroden-Aufwachsschicht auf oder über einem Substrat mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens; und ein Aufbringen einer Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht.
In einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die Elektroden-Aufwachsschicht mit einer Schichtdicke aufgebracht werden in einem Bereich von 0,1 nm bis 200 nm.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann das Aufbringen einer Elektroden-Aufwachsschicht aufweisen ein Aufbringen einer Mehrzahl von die Elektroden-Aufwachsschicht bildenden Teilschichten.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die Elektrode gebildet werden, indem eine Metallschicht mit einer Schichtdicke aufgebracht wird von kleiner oder gleich 30 nm.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die Metallschicht mindestens ein Metall aufweisen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Kupfer, Gold, Platin, Palladium, Samarium, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder aus diesem Metall oder einer Verbindung aus diesem Metall oder aus mehreren dieser Metalle, beispielsweise einer Legierung, besteht.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann das elektronische Bauelement als ein organisch elektronisches Bauelement gebildet werden und ferner können eine zusätzliche Elektrode und wenigstens eine zwischen der Elektrode und der zusätzlichen Elektrode angeordnete organische Funktionsschicht gebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann auf der Elektrode eine Schichtenstruktur gebildet werden. Das Bilden der Schichtenstruktur kann aufweisen ein Bilden der zusätzlichen Elektrode auf der organischen Funktionsschicht.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann das elektronische Bauelement als eine organische Leuchtdiode gebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die zusätzliche Elektrode als eine transparente Elektrode ausgebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ferner ein elektronisches Bauelement bereitgestellt, das aufweisen kann ein Substrat; eine Elektroden-Aufwachsschicht auf dem Substrat; und eine Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht. Die Elektroden-Aufwachsschicht kann als Atomlagendeposition-Schicht ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die Elektroden-Aufwachsschicht eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von 0,1 nm bis 200 nm.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die Elektroden-Aufwachsschicht eine Mehrzahl von die Elektroden-Aufwachsschicht bildende Teilschichten aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann das elektronische Bauelement als ein organisch elektronisches Bauelement ausgebildet sein; und das elektronische Bauelement kann ferner eine zusätzliche Elektrode und wenigstens eine zwischen der Elektrode und der zusätzlichen Elektrode angeordnete organische Funktionsschicht aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die zusätzliche Elektrode als eine transparente Elektrode ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann die Schichtenstruktur aufweisen eine zusätzliche Elektrode auf der organischen Schichtstruktur und eine organische Funktionsschicht auf der Elektrode. Die Elektroden können auf der Elektroden-Aufwachsschicht gebildet sein und die Elektroden-Aufwachsschicht kann auf dem Substrat gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele kann das elektronische Bauelement als eine organische Leuchtdiode ausgebildet sein.

Claims

Verfahren (100) zum Herstellen eines elektronischen Bauelements (240), wobei das Verfahren aufweist: • Aufbringen (102) einer Elektroden-Aufwachsschicht (226) auf oder über einer Schichtenstruktur mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens; und • Aufbringen (104) einer transparenten Elektrode (232) auf der Elektroden-Aufwachsschicht (226), • wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht (232) mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Elektroden-Aufwachsschicht (226) mit einer Schichtdicke aufgebracht wird in einem Bereich von 0,1 nm bis 200 nm.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Aufbringen (102) einer Elektroden-Aufwachsschicht (226) aufweist ein Aufbringen einer Mehrzahl von die Elektroden-Aufwachsschicht (226) bildenden Teilschichten (222, 224).
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die transparente Elektrode (232) gebildet wird, indem die Metallschicht (232) mit einer Schichtdicke aufgebracht wird von kleiner oder gleich 30 nm.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Metallschicht (232) mindestens ein Metall aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Kupfer, Gold, Platin, Palladium, Samarium, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Kombinationen derselben oder aus diesem Metall oder einer Verbindung aus diesem Metall oder aus mehreren dieser Metalle, insbesondere einer Legierung, besteht.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, • wobei das elektronische Bauelement (240) als ein organisch elektronisches Bauelement (240) gebildet wird; und • wobei ferner eine zusätzliche Elektrode (204) und wenigstens eine zwischen der Elektrode (232) und der zusätzlichen Elektrode (204) angeordnete organische Funktionsschicht (212) gebildet werden.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 6, wobei die Schichtenstruktur ein Substrat (202) aufweist; und wobei das Bilden der Schichtenstruktur aufweist: • Bilden der zusätzlichen Elektrode (204) auf einem Substrat (202); • Bilden der organischen Funktionsschicht (212) auf der zusätzlichen Elektrode (204); • wobei die Elektroden-Aufwachsschicht (226) auf der organischen Funktionsschicht (212) gebildet wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das elektronische Bauelement (240) als eine organische Leuchtdiode gebildet wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Metallschicht (232) eine Schichtdickenhomogenität von ±5% aufweist.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zusätzliche Elektrode (204) als eine transparente Elektrode (204) ausgebildet wird.
Elektronisches Bauelement (240), aufweisend: • eine Schichtenstruktur; • eine Elektroden-Aufwachsschicht (226) auf der Schichtenstruktur; und • eine transparente Elektrode (232) auf der Elektroden-Aufwachsschicht (226); • wobei die Elektroden-Aufwachsschicht (226) als Atomlagendeposition-Schicht ausgebildet ist und • wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht (232) mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß Anspruch 11, wobei die Metallschicht (232) eine Schichtdickenhomogenität von ±5% aufweist.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Elektroden-Aufwachsschicht (226) eine Schichtdicke aufweist in einem Bereich von 0,1 nm bis 200 nm.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Elektroden-Aufwachsschicht (226) eine Mehrzahl von die Elektroden-Aufwachsschicht (226) bildende Teilschichten (222, 224) aufweist.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, • wobei das elektronische Bauelement (240) als ein organisch elektronisches Bauelement (240) ausgebildet ist; und • wobei das elektronische Bauelement (240) ferner eine zusätzliche Elektrode (204) und wenigstens eine zwischen der Elektrode (232) und der zusätzlichen Elektrode (204) angeordnete organische Funktionsschicht (212) aufweist.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß Anspruch 15, wobei die zusätzliche Elektrode (204) als eine transparente Elektrode (204) ausgebildet ist.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die Schichtenstruktur aufweist: • eine zusätzliche Elektrode (204) auf einem Substrat (202); • eine organische Funktionsschicht (212) auf der zusätzlichen Elektrode (204); wobei die Elektroden-Aufwachsschicht (226) auf der organischen Funktionsschicht (212) gebildet ist.
Elektronisches Bauelement (240) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das elektronische Bauelement (240) als eine organische Leuchtdiode ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements, wobei das Verfahren aufweist: • Aufbringen einer Elektroden-Aufwachsschicht auf oder über einem Substrat mittels eines Atomlagendeposition-Verfahrens; und • Aufbringen einer transparenten Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht • wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht (232) mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, • wobei das elektronische Bauelement als eine organische Leuchtdiode gebildet wird.
Elektronisches Bauelement, aufweisend: • ein Substrat; • eine Elektroden-Aufwachsschicht auf dem Substrat; und • eine transparente Elektrode auf der Elektroden-Aufwachsschicht; • wobei die Elektroden-Aufwachsschicht als Atomlagendeposition-Schicht ausgebildet ist und • wobei die transparente Elektrode eine Metallschicht (232) mit einer Schichtdickenhomogenität von ±10% aufweist.
Elektronisches Bauelement gemäß Anspruch 21, • wobei das elektronische Bauelement als eine organische Leuchtdiode ausgebildet ist.