透明红外-可见光上转换器件制造技术

本发明专利技术的实施方案涉及具有两个透明电极的透明上转换器件。在本发明专利技术的实施方案中，所述上转换器件包括从透明基底起包括阳极、空穴阻挡层、IR敏化层、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极和抗反射层的层的堆叠体。在本发明专利技术的一个实施方案中，所述上转换器件包括IR透过的可见光阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透明红外-可见光上转换器件相关申请的交叉引用本申请要求2011年6月6日提交的美国临时申请序列号第61/493，696的权益，其全部内容(包括任何图、表或附图)都通过引用并入本文中。
技术介绍
最近，因为光上转换器件在夜视、测距、安全性以及半导体晶片检查中的潜在应用，所以它们引起了极大的研究兴趣。早期的近红外(NIR)上转换器件主要基于其中光探测部件和发光部件串联的无机半导体异质结结构。由于用于光探测器和发光二极管LED的两种半导体材料之间的晶格失配，所以基于无机化合物半导体的红外IR-可见光上转换器件的制造具有挑战性。由于外延生长的无机器件的高成本，所以无机器件局限于小面积应用的制造。其他上转换器件倾向于显示出通常很低的效率。例如，一种集成了 LED和基于半导体的光探测器的NIR-可见光上转换器件表现出的最大外部转换效率仅为0.048 (4.8% )W/W。最近，其中将InGaAs/InP光探测器耦接至有机发光二极管(OLED)的混合有机/无机上转换器件表现出的外部转换效率为0.7% W/W。目前无机上转换器件和混合上转换器件的制造昂贵，并且用于制造这些器件的工艺不适宜大面积应用。正在努力实现具有高转换效率、高灵敏度、高产量以及高图像保真度的低成本上转换器件。另外，在其中IR辐射从一面进入并且光完全地从第二面出去的器件对于许多应用(例如夜视应用)是理想的。
技术实现思路
本专利技术的实施方案涉及具有堆叠层结构的透明上转换器件。该层包括透明阳极、至少一个空穴阻挡层、IR敏 化层、至少一个空穴传输层、发光层、至少一个电子传输层和透明阴极。该堆叠层结构的厚度可以小于I微米。阳极可以选自包括以下材料的任意合适的导电材料:铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锡氧化物(ΑΤ0)、铝锌氧化物(AZO)J^纳米管或银纳米线。空穴阻挡层可以选自包括以下材料的任意合适的材料:Ti02、Zn0、BCP、Bphen、3TPYMB或UGH2。IR敏化层可以为包括以下的任意合适的材料:PbSe QD、PbS QD、PbSe 膜、PbS 膜、InAs 膜、InGaAs 膜、Si 膜、Ge 膜、GaAs 膜、二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸-3，4，9，10-二酐(PTCDA)、酞菁锡(II) (SnPc)、SnPc: C6tl、酞菁氯化铝(AlPcCl)'AlPcCl: C60、酞菁氧钛(TiOPc)或TiOPc:C6Q。空穴传输层可以为包括以下材料的任意合适的材料:1，1_双[(二-4-甲苯氨基)苯基]环己烷(TAPC)、N，N’ - 二苯基-N，N’(2-萘基-苯基)-4，4’ - 二胺(NPB)以及N，N’ - 二苯基-N，N’ - 二(间甲苯基)联苯胺(TH))。发光层可以为包括以下材料的任意合适的材料:三-(2-苯基吡啶)合铱、Ir (ppy)3、聚-[2-甲氧基-5-(2’ -乙基-己氧基)亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)或双-[(4，6-二氟苯基)-吡啶-N，C2’ ]吡啶甲酰合铱(III) (FIrpic)。电子传输层可以为包括以下的任意合适的材料:三[3-(3-吡啶)_策基]硼烷(3TPYMB)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)、4，7-二苯基-1，10-非咯啉(BPhen)或三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)。阴极可以为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锡氧化物(ΑΤ0)、铝锌氧化物(AZO)、碳纳米管、银纳米线、Mg: Al层或任意合适的透明导体。在本专利技术的一个实施方案中，上转换器件还包括抗反射层。在一个实施方案中，抗反射层可以为厚度小于200nm的Alq3层。在本专利技术的另一个实施方案中，上转换器件还包括IR透过的可见光阻挡层。IR透过的可见光阻挡层可以包括多个具有不同折射率的材料的交替层，例如，Ta2O5和SiO2的交替层。【附图说明】图1是反射性红外(IR)上转换器件的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施方案的具有一对透明电极的透明IR上转换器件的示意图。图3是根据本专利技术的一个实施方案其中发射的可见光从该器件的两个表面出射的透明IR上转换器件的示意图。图4是根据本专利技术的一个实施方案包括IR透过的可见光阻挡层以限制可见光到该堆叠器件的单一出射面的发射的透明IR上转换器件的示意图。图5示出了具有包含或不包含抗反射层的10: I Mg: Ag的阴极的可见光谱，图中指出了不同组成的抗反射层。图6是根据本专利技术的一个实施方案包括IR透过的可见光阻挡层的示例性透明IR上转换器件的示意图。图7是对于图6的IR上转换器件的不同外加电压下的发光曲线图。【具体实施方式】本专利技术的实施方案涉及具有对于可见光(在本文中表示为可见或光)是透明的两个电极的透明IR-可见光上转换器件。在本专利技术的一个实施方案中，限制所产生的可见光的输出从IR辐射(本文中也表示为IR)进入的表面辐射出去，即使可见光可以从该IR进入的表面或面进入也是如此。图1中示出了典型的反射性上转换器件，源IR进入并且所产生的可见光离开该IR进入表面。在图2中示出了根据本专利技术的一个实施方案的透明上转换器件，其中位于电极一侧上的IR敏化层产生载流子(电子或空穴)，该载流子在该器件的偏压下被导引到发光层，在发光层中该载流子与其互补载流子复合以产生可见光。如图2中所示，上转换器件由两个透明电极构成，而可见光(进入该器件的或者在该器件中产生的)透过与该器件的IR进入表面的相反的面。然而，如图3中所示，由发光层产生的光从发光层向所有方向辐射，包括向该器件的IR进入的表面辐射。为了实现高透明度，整个上转换器件很薄，包括一系列的层，其中，除了支撑该器件的基底和任意的IR透过的可见光阻挡层之外，这些组合的层的厚度小于约I微米，例如，厚度小于0.5微米。支撑基底可以为，例如，对IR和可见光高透射的玻璃或聚合材料，可以在与IR上转换器件的第一支撑基底的相对的面上使用第二基底。在本专利技术的实施方案中，IR敏化层可以为包括混合的PbSe QD或混合的PbS QD的广谱吸收的IR敏化层。在本专利技术的其他实施方案中，IR敏化层包括以下材料的连续薄膜:PbSe、PbS、InAS、InGaAS、S1、Ge*GaAS。在本专利技术的其他实施方案中，IR敏化层为有机材料或有机金属材料，包括但不限于:例如，二萘嵌苯-3，4，9，10-四羧酸_3，4，9，10-二酐(PTCDA)、酞菁锡(II) (SnPc)、SnPc:C6(1、酞菁氯化铝(AlPcCl)、AlPcCl:C6(1、酞菁氧钛(TiOPc)以及 TiOPc =C600在本专利技术的一个实施方案中，发光层为包含面式-三(2-苯基吡啶)合铱(11'(--7)3)(在51511111发射绿光)的有机发光层。在本专利技术的实施方案中可以采用的其他发光材料包括但不限于:聚-[2-甲氧基_5-(2’ -乙基-己氧基)亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)以及双_[ (4，6_ 二氟苯基)-吡啶-N，C2’ ]吡啶甲酰合铱(III) (FIrpic)。在本专利技术的实施方案中，电子传输层(ETL)位于发光层与阴极之间。ETL包括三[3-(3-吡啶)-菜基]硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括堆叠层结构的透明上转换器件，所述堆叠层结构包括：透明阳极、至少一个空穴阻挡层、IR敏化层、至少一个空穴传输层、发光层、至少一个电子传输层和透明阴极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.06 US 61/493,6961.一种包括堆叠层结构的透明上转换器件，所述堆叠层结构包括:透明阳极、至少一个空穴阻挡层、IR敏化层、至少一个空穴传输层、发光层、至少一个电子传输层和透明阴极。2.根据权利要求1所述的上转换器件，其中所述堆叠层结构的厚度小于I微米。3.根据权利要求1所述的上转换器件，其中所述堆叠层结构允许可见光穿过所述堆叠层结构的透射率至少为20%。4.根据权利要求1所述的上转换器件，其中在用于使入射IR辐射进入所述堆叠层结构的表面处的所述透明阳极或透明阴极的IR透射率为至少50%，其中用于使可见光从所述堆叠层结构离开的表面的可见光透射率为至少50%。5.根据权利要求1所述的上转换器件，其中所述透明阳极包括铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锡氧化物(ΑΤ0)、铝锌氧化物(AZO)、碳纳米管或银纳米线。6.根据权利要求1所述的上转换器件，其中所述空穴阻挡层包括Ti02、ZnO、BCP,Bphen、3TPYMB 或 UGH2。7.根据权利要求1所述的上转换器件，其中所述IR敏化层包括PbSeQD,PbS QD,PbSe膜、PbS 膜、InAs 膜、InGaAs 膜、Si 膜、Ge 膜、GaAs 膜、二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸 _3，4，9，10-二酐(PTCDA)、酞菁锡(II) (SnPc)、SnPc: C6tl、酞菁氯化铝(AlPcCl)、AlPcCl: C6(l、酞菁氧钛(TiOPc)或 TiOPc: C6tl。8.根据权利要求1所述的上转...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰基·索，金渡泳，布哈本德拉·K·普拉丹，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金会有限公司，纳米控股有限公司，
类型：
国别省市：