JPH038375A - 電気素子 - Google Patents
電気素子Info
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- JPH038375A JPH038375A JP1142081A JP14208189A JPH038375A JP H038375 A JPH038375 A JP H038375A JP 1142081 A JP1142081 A JP 1142081A JP 14208189 A JP14208189 A JP 14208189A JP H038375 A JPH038375 A JP H038375A
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- metal
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- conductive organic
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、有機材料を用いた太陽電池、発光素子、トラ
ンジスタ等の電気素子に関するものである。
ンジスタ等の電気素子に関するものである。
［従来の技術］
従来、無機材料を用いていた、太陽電池、発光素子、ト
ランジスタ等に有機材料を適用する試みがなされる様に
なってきた。その理由として、有機材料の半導体特性の
改良、特性の多様化、薄膜化技術の進歩が挙げられる。
ランジスタ等に有機材料を適用する試みがなされる様に
なってきた。その理由として、有機材料の半導体特性の
改良、特性の多様化、薄膜化技術の進歩が挙げられる。
上記素子は１ｍＡ／ｃｄ以上の電流容量を持つことが望
ましい共通の必要特性を有している。例えば、太陽電池
では、太陽光下で５％以上の変換効率を達成するにはｌ
Ｏ＋ａＡ／ｃ−以上の短らく光電流が必要であり、また
、有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）では
１０００ｃｄ／ ｒｒ？程度の高輝度を得るにはやはり
１０ａＡ／Ｃ−程度の電流密度が必要である。更にトラ
ンジスタにおいては作動時の電流が大きい方が用途が広
い。
ましい共通の必要特性を有している。例えば、太陽電池
では、太陽光下で５％以上の変換効率を達成するにはｌ
Ｏ＋ａＡ／ｃ−以上の短らく光電流が必要であり、また
、有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）では
１０００ｃｄ／ ｒｒ？程度の高輝度を得るにはやはり
１０ａＡ／Ｃ−程度の電流密度が必要である。更にトラ
ンジスタにおいては作動時の電流が大きい方が用途が広
い。
以上のように、高い電流容量を有することが上記素子の
実用化にとって必須の技術課題である。
実用化にとって必須の技術課題である。
電荷担体として、正電荷（ホール）と電子があるが、上
記素子ではこの両者が素子の内部を抵抗なく移動する必
要がある。しかし、有機物ではその内部をホール、電子
の両方とも効率よく移動できるものがほとんどないので
電流容量が必要な素子は、電子伝導とホール伝導の層を
別けて行なうような改良が提案されている。
記素子ではこの両者が素子の内部を抵抗なく移動する必
要がある。しかし、有機物ではその内部をホール、電子
の両方とも効率よく移動できるものがほとんどないので
電流容量が必要な素子は、電子伝導とホール伝導の層を
別けて行なうような改良が提案されている。
しかし、それでも移動の際にエネルギー障壁等があると
それが抵抗成分として作用し、電流容量が低下する。こ
の障壁は素子構成上必要な異種材料層の接合部に生成す
る。したがって、上記素子でその機能サイト（太陽電池
では光電荷が生成するサイト）以外の接合部分は電荷移
動に障壁のないオーミック接触である必要がある。
それが抵抗成分として作用し、電流容量が低下する。こ
の障壁は素子構成上必要な異種材料層の接合部に生成す
る。したがって、上記素子でその機能サイト（太陽電池
では光電荷が生成するサイト）以外の接合部分は電荷移
動に障壁のないオーミック接触である必要がある。
しかし、電子移動層とホール移動層を別個に備えた有機
電気素子を用いて高い電流密度を得るという課題を達成
しようと試みた報告を検討すると重大な問題があること
がわかる。それは陰電極（以下陰極という）材料に関す
るものである。
電気素子を用いて高い電流密度を得るという課題を達成
しようと試みた報告を検討すると重大な問題があること
がわかる。それは陰電極（以下陰極という）材料に関す
るものである。
陰極材料として通常、金属が用いられており、有機半導
体とオーミック接触を達成するために仕事関数の小さな
金属が用いられていた。
体とオーミック接触を達成するために仕事関数の小さな
金属が用いられていた。
例えば、太陽電池の場合、特公昭ｆｌｉ２−４８７１で
は、短らく電流として最高３ａ＋Ａ／ｃｄの例が記載さ
れでいるが、この際に用いられている陰極はＡｇやＩｎ
である。周知の通り、これらは耐酸化性に乏しい金属で
ある。
は、短らく電流として最高３ａ＋Ａ／ｃｄの例が記載さ
れでいるが、この際に用いられている陰極はＡｇやＩｎ
である。周知の通り、これらは耐酸化性に乏しい金属で
ある。
また、電界発光の例ではＲ，Ｈ，Ｐａｒｔｒｉｄｇｅが
ポリビニルカルバゾールを発光材料に用いた例を報告し
ており、この例では［Ｐｏｌｙｍｅｒ、２４．７４８（
１９８３）］陰極にセシウムを用いている。
ポリビニルカルバゾールを発光材料に用いた例を報告し
ており、この例では［Ｐｏｌｙｍｅｒ、２４．７４８（
１９８３）］陰極にセシウムを用いている。
また別の例として、Ｃ，Ｗ、 Ｔａｎｇが報告している
アルミニウムキノリン錯体とジアミンの複層型素子では
陰極にＭｇ−Ａｇ合金が用いられているが［Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、５１，９１３（１９８７）］こ
れらの金属材料もまた、耐酸化性に乏しい。
アルミニウムキノリン錯体とジアミンの複層型素子では
陰極にＭｇ−Ａｇ合金が用いられているが［Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、５１，９１３（１９８７）］こ
れらの金属材料もまた、耐酸化性に乏しい。
この種の金属でなく、仕事関数の大きなものを陰極材料
として使用できれば、電極の安定性が増し、素子の実用
化が近付くものと考えられる。しかし、直接、これらの
材料を用いると、電流密度が大幅に低下し、素子特性の
低下が起きてしまう。これは、これらの金属を用いると
、電子電導性の有機半導体と金属との間に、電子伝導に
対する障壁が生成するためと考えられる。
として使用できれば、電極の安定性が増し、素子の実用
化が近付くものと考えられる。しかし、直接、これらの
材料を用いると、電流密度が大幅に低下し、素子特性の
低下が起きてしまう。これは、これらの金属を用いると
、電子電導性の有機半導体と金属との間に、電子伝導に
対する障壁が生成するためと考えられる。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、電子伝導性有機半導体を用い、かつ、電流密
度を低下させずに安定な金属を陰極として使用できる素
子を提供しようとするものである。
度を低下させずに安定な金属を陰極として使用できる素
子を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
上記課題を達成するため検討した結果、陰極側の構成と
して、仕事関数の大きな金属とそこに連続してｎ型無機
半導体層及び電子伝導性有機物層が順次重なったもので
あると、大きな電流が安定して得られることが判明した
。
して、仕事関数の大きな金属とそこに連続してｎ型無機
半導体層及び電子伝導性有機物層が順次重なったもので
あると、大きな電流が安定して得られることが判明した
。
すなわち、本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のと
おりの電気素子である。
おりの電気素子である。
仕事関数の大きな金属と電子伝導性有機物層が直接接す
るとショットキー的接合が生成することがわかった。こ
の接合は、電極から電子伝導性有機層へ電子が移動する
場合や、その逆においてもエネルギー障壁となる様に作
用する。
るとショットキー的接合が生成することがわかった。こ
の接合は、電極から電子伝導性有機層へ電子が移動する
場合や、その逆においてもエネルギー障壁となる様に作
用する。
ここにｎ型無機半導体を介在させると、ｎ型無機半導体
層のバルク電流容量及びｎ型無機半導体と電極を接した
ことによる接合電流容量は、電子伝導性有機層のバルク
電流容量よりも大きく、また、ｎ型無機層と電子伝導性
有機層の間はオーミック接触となり、素子全体の電流容
量の低下が生じない。
層のバルク電流容量及びｎ型無機半導体と電極を接した
ことによる接合電流容量は、電子伝導性有機層のバルク
電流容量よりも大きく、また、ｎ型無機層と電子伝導性
有機層の間はオーミック接触となり、素子全体の電流容
量の低下が生じない。
［実施例］
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
材料
電極
金、パラジウム、白金、クロム、ニッケル、カーボン等
の仕事関数の高いもの、 ｎ型無機半導体層 ｎ型シリコン結晶、ｎ型ａ−８ｉＳＺｎＳ。
の仕事関数の高いもの、 ｎ型無機半導体層 ｎ型シリコン結晶、ｎ型ａ−８ｉＳＺｎＳ。
ＺｎＯ，Ｚｎ５ｅ、Ｃｄ５５ＣｄＳｅ等電子伝導性有機
半導体層 テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、ジ
メチルジクロルベンズキノン、トリニトロフルオレノン
等のアクセプタ化合物、ＰＲ１７９、Ｐ８２Ｇ、Ｐ Ｒ
１８９等のペリレン系顔料、ＰＲ１６８、ＰＲ１７７、
ＰＹ２４等のキノン系顔料、カリウム、ナトリウム等が
ドープされたポリアセチレン、ポリチオフェン等の共役
系高分子 素子構成 上記電極、ｎ型無機半導体層、電子伝導性有機半導体層
は順次積層されており、更にこの上に必要に応じて他の
層及び陽極がある。
半導体層 テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、ジ
メチルジクロルベンズキノン、トリニトロフルオレノン
等のアクセプタ化合物、ＰＲ１７９、Ｐ８２Ｇ、Ｐ Ｒ
１８９等のペリレン系顔料、ＰＲ１６８、ＰＲ１７７、
ＰＹ２４等のキノン系顔料、カリウム、ナトリウム等が
ドープされたポリアセチレン、ポリチオフェン等の共役
系高分子 素子構成 上記電極、ｎ型無機半導体層、電子伝導性有機半導体層
は順次積層されており、更にこの上に必要に応じて他の
層及び陽極がある。
例えば有機太陽電池ではホール移動性有機色素層と電極
がもうけられ、２つの有機物層の界面で光電変換がおこ
なわれる。ＥＬ素子では、発光層等が更にもうけられる
。
がもうけられ、２つの有機物層の界面で光電変換がおこ
なわれる。ＥＬ素子では、発光層等が更にもうけられる
。
実施例Ｉ
ＩＴＯガラス上に基板温度的３００℃で、導入ガスとし
てアルゴンを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法で酸化
亜鉛を約１３００ ＆の厚さで設けた。
てアルゴンを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法で酸化
亜鉛を約１３００ ＆の厚さで設けた。
更にその上に真空蒸着法で電子伝導性化合物であるペリ
レンテトラカルボン酸メチルイミドを約２０００人の厚
さで設け、その上に金を真空蒸着した。ＩＴＯと金がな
す面積は０．２５ｃｄとした。
レンテトラカルボン酸メチルイミドを約２０００人の厚
さで設け、その上に金を真空蒸着した。ＩＴＯと金がな
す面積は０．２５ｃｄとした。
２つの電極に銀ペーストにてリード線を取り付けた。
この素子のＩＴＯ側に６ ｍｖ／ｓで掃引される電圧を
印加して、±ＩＶでの電流を測定したところ−ＩＶでの
電流密度［Ｊ（−Ｉｖ）ｌとして−１，３Ｘ １０’
Ａ ／ ｃＩｉＹが得られた。
印加して、±ＩＶでの電流を測定したところ−ＩＶでの
電流密度［Ｊ（−Ｉｖ）ｌとして−１，３Ｘ １０’
Ａ ／ ｃＩｉＹが得られた。
比較例ｌ
ＺｎＯをもうけないこと以外は実施例１と同様に試料を
作製して電流測定をおこなったところＪ （１ｖ）
＝−７，ＯＸ１０’Ａ／ｃ−であった。
作製して電流測定をおこなったところＪ （１ｖ）
＝−７，ＯＸ１０’Ａ／ｃ−であった。
実施例２
実施例１のペリレン顔料層の厚さを８００人とした以外
は実施例１と同様に試料を作製し、電流測定をおこなっ
た。Ｊ （−１Ｖ） −−２，６Ｘ１０’Ａ／ｃ−が
得られた。
は実施例１と同様に試料を作製し、電流測定をおこなっ
た。Ｊ （−１Ｖ） −−２，６Ｘ１０’Ａ／ｃ−が
得られた。
実施例３
電子伝導性化合物を実施例１のものから下記の化学構造
の化合物にかえ、その厚さを２０００ Ｘとした以外は
実施例１と同様に試料を作製し電流Ｕｌ定をおこなった
。
の化合物にかえ、その厚さを２０００ Ｘとした以外は
実施例１と同様に試料を作製し電流Ｕｌ定をおこなった
。
その結果Ｊ （−１Ｖ） −−２，２Ｘ １０−’ Ａ
／ｃｅ’が得られた。
／ｃｅ’が得られた。
実施例４
電子伝導性化合物を実施例１のものから下記の化学構造
の化合物に変え、その厚さを１３００ Ｘとした以外は
実施例１と同様に試料を作製し電流測定をおこなった。
の化合物に変え、その厚さを１３００ Ｘとした以外は
実施例１と同様に試料を作製し電流測定をおこなった。
その結果Ｊ （−１Ｖ ） ＝ −１，５Ｘ １０−’
Ａ／ｃ＋１２が得られた。
Ａ／ｃ＋１２が得られた。
実施例５
電子伝導性化合物を実施例１のものから下記の化学構造
の化合物に変え、その厚さを１３００ Ａとした以外は
実施例１と同様に試料を作製し電流Ａｐｌ定をおこなっ
た。
の化合物に変え、その厚さを１３００ Ａとした以外は
実施例１と同様に試料を作製し電流Ａｐｌ定をおこなっ
た。
その結果Ｊ （−１Ｖ） ＝−３，２Ｘ １０−’ Ａ
／ａｍ２が得られた。
／ａｍ２が得られた。
比較例２
ＺｎＯをもうけないこと以外は実施例２と同様に試料を
作製したところ短らくしていた。
作製したところ短らくしていた。
比較例３．４．５
ＺｎＯをもうけないこと以外は実施例３．４．５と同様
に試料を作製し電流７１１１定をおこなったところ、そ
れぞれ−ｔ、ａＸ ｔｏ−’ Ａ／ｃｍ’ −２，３
ＸＩＱ’ Ａ／ｃｔｘ’ −４，５Ｘ １０４Ａ／ｃ
ｓ’が得られた。
に試料を作製し電流７１１１定をおこなったところ、そ
れぞれ−ｔ、ａＸ ｔｏ−’ Ａ／ｃｍ’ −２，３
ＸＩＱ’ Ａ／ｃｔｘ’ −４，５Ｘ １０４Ａ／ｃ
ｓ’が得られた。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明の電気素子の効
果を要約すると下記のとおりである。
果を要約すると下記のとおりである。
１．電流密度の低下がおこらない。
２、電子伝導性有機半導体層が薄膜でも（薄膜の方が電
流密度が高い。有機層のバルク抵抗で電流が制限されて
いるためと考えられる。）ピンホールによる短らく確率
が低下する。
流密度が高い。有機層のバルク抵抗で電流が制限されて
いるためと考えられる。）ピンホールによる短らく確率
が低下する。
Claims (1)
- 仕事関数の大きな金属、ｎ型無機半導体層、電子伝導
性有機半導体層が順次積層された部分を有することを特
徴とする電気素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01142081A JP3135899B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 電気素子 |
| US07/477,484 US5006915A (en) | 1989-02-14 | 1990-02-09 | Electric device and photoelectric conversion device comprising the same |
| US07/605,489 US5126802A (en) | 1989-02-14 | 1990-12-26 | Electric device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01142081A JP3135899B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 電気素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038375A true JPH038375A (ja) | 1991-01-16 |
| JP3135899B2 JP3135899B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=15306996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01142081A Expired - Lifetime JP3135899B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-06-06 | 電気素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135899B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001204A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Electroluminescent display |
| US6180956B1 (en) * | 1999-03-03 | 2001-01-30 | International Business Machine Corp. | Thin film transistors with organic-inorganic hybrid materials as semiconducting channels |
| JP2005033185A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-02-03 | Mitsubishi Chemicals Corp | 電界効果トランジスタ |
| JP2005045266A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Xerox Corp | ｎ−型半導体を有する装置 |
| US7005196B1 (en) | 1998-12-16 | 2006-02-28 | Cambridge Display Technology Limited | Organic light-emitting devices |
| WO2010119503A1 (ja) * | 2009-04-14 | 2010-10-21 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
| CN102383615A (zh) * | 2011-08-08 | 2012-03-21 | 谢立丰 | 组拼移动式防电防护棚 |
| US8212240B2 (en) | 2002-05-02 | 2012-07-03 | Ideal Star Inc. | Line element and method of manufacturing line element |
-
1989
- 1989-06-06 JP JP01142081A patent/JP3135899B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001204A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Electroluminescent display |
| US6624571B1 (en) | 1998-06-30 | 2003-09-23 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Electroluminescent display |
| US7005196B1 (en) | 1998-12-16 | 2006-02-28 | Cambridge Display Technology Limited | Organic light-emitting devices |
| US7255939B2 (en) | 1998-12-16 | 2007-08-14 | Cambridge Display Technology Ltd. | Organic light-emitting devices |
| US6180956B1 (en) * | 1999-03-03 | 2001-01-30 | International Business Machine Corp. | Thin film transistors with organic-inorganic hybrid materials as semiconducting channels |
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| JP2005045266A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Xerox Corp | ｎ−型半導体を有する装置 |
| WO2010119503A1 (ja) * | 2009-04-14 | 2010-10-21 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
| JPWO2010119503A1 (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-22 | シャープ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
| CN102383615A (zh) * | 2011-08-08 | 2012-03-21 | 谢立丰 | 组拼移动式防电防护棚 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3135899B2 (ja) | 2001-02-19 |
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Legal Events
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