金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能电池和有机太阳能电池的制作方法

金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能电池和有机太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种非晶金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(O)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30～0.95。
【专利说明】
金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能 电池和有机太阳能电池
技术领域
[0001] 本发明设及金属氧化物的薄膜、具备该薄膜的有机电致发光元件、太阳能电池和 有机太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 有机电致发光元件、有机太阳能电池等有机器件正积极地被开发。例如，有机电致 发光元件被广泛用于显示器、背光源和照明用途等中。
[0003] 通常，有机电致发光元件具有两个电极（阳极和阴极)和设置在运些电极间的有机 发光层。对两电极间施加电压时，从各自电极向有机发光层注入空穴和电子。该空穴和电子 在有机发光层内再结合时，产生结合能，有机发光层中的有机发光材料因该结合能而被激 发。激发后的发光材料返回基态时产生发光，因此，通过利用上述原理可W得到发光元件。
[0004] 需要说明的是，通常情况下，有机电致发光元件还具有空穴注入层和/或空穴传输 层、W及电子注入层和/或电子传输层。空穴注入层和空穴传输层配置在阳极与有机发光层 之间，具有向有机发光层选择性地注入空穴的作用。另外，电子注入层和电子传输层配置在 阴极与有机发光层之间，具有向有机发光层选择性地注入电子的作用(专利文献1)。已知通 过配置运些层可W提高有机电致发光元件的发光效率。
[0005] 另外，一般的有机太阳能电池具有一对电极和配置在电极间的有机光电转换层。 随着光的入射，在有机光电转换层中产生空穴和电子。该空穴和电子分别从导出空穴一侧 的电极和导出电子一侧的电极导出，由此产生电力。另外，在有机太阳能电池作为光检测器 发挥作用的情况下，在有机光电转换层中，光被转换为电信号，由此来检测光。
[0006] 有机太阳能电池的情况下也优选电子注入层和电子传输层配置在导出电子一侧 的电极与有机光电转换层之间。优选空穴注入层和空穴传输层配置在导出空穴一侧的电极 与有机光电转换层之间。通过配置运些层，能够提高有机太阳能电池的转换效率。上述的有 机太阳能电池的情况下，即使是作为一例的包含无机太阳能电池的太阳能电池的情况下也 能够提高转换效率。需要说明的是，在此，将在光吸收和电流的产生中使用有机化合物的太 阳能电池设定为有机太阳能电池，将使用娃等无机物、神化嫁等无机化合物的太阳能电池 设定为无机太阳能电池。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2001-176667号公报

【发明内容】

[0010]发明所要解决的问题
[0011]但是，有机器件的特性还不充分，为了提高有机器件的特性，要求提高电子传输层 等各层构件的性能。因此，要求可提高特性的层构件。特别是，对于有机电致发光元件而言， 还没有发现具有高电子迁移率的有机物，增厚电子传输层直接关系到元件的驱动电压升 高。因此，难W扩大阴极与发光层的间隔。阴极一般多使用功函数低的侣、儀运样的金属，但 如此在金属位于发光层的近距离的情况下，在金属的表面，瞬逝光(近场光）与表面等离子 体激元发生禪合而产生光损失。运样的损失导致使得外部量子效率(放射至有机电致发光 元件外部的光子数相对于注入发光层的电子数的比例)大幅降低。
[0012] 鉴于如上所述的问题，本发明的课题之一在于提供电子传输性优良的薄膜。另外， 本发明的课题之一在于提供与W往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机电致发光 元件。另外，本发明的课题之一在于提供与W往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的太 阳能电池。此外，本发明的课题之一在于提供与W往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性 的有机太阳能电池。
[0013] 用于解决问题的手段
[0014] 本发明提供一种非晶金属氧化物的薄膜，其含有锋(Zn)、娃(Si)和氧(0)，其中化/ (ai+Si)的原子数比为0.30~0.95。
[0015] 另外，本发明提供具有上述薄膜的有机电致发光元件。
[0016] 另外，本发明提供具有上述薄膜的有机太阳能电池。
[0017] 此外，本发明提供一种金属氧化物的薄膜，其含有锋(Zn)、娃（Si)和氧(0)，其中 ai/(ai+si)的原子数比为0.30~0.95。
[0018] 另外，本发明提供具有上述薄膜的有机电致发光元件。
[0019] 另外，本发明提供具有上述薄膜的太阳能电池。
[0020] 另外，本发明提供具有上述薄膜的有机太阳能电池。
[0021] 发明效果
[0022] 在本发明中，能够提供电子传输性优良的薄膜。另外，在本发明中，能够提供与W 往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机电致发光元件。另外，在本发明中，能够提 供与W往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的太阳能电池。另外，在本发明中，能够提 供与W往相比具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机太阳能电池。
【附图说明】
[0023] 图1是示意性地示出基于本发明一个实施例的有机电致发光元件的构成的截面 图。
[0024] 图視例1~例9中分别得到的薄膜的XR的普图。
[002引图3是例1中得到的薄膜的IPS谱图（功函数）。
[0026] 图4是例1中得到的薄膜的IPS谱图（电离电位）。
[0027] 图5是例1中得到的薄膜的陶科曲线图（Tauc plot)。
[0028] 图6是例2中得到的薄膜的陶科曲线图。
[0029] 图7是将电子单载流子元件10的实测值的电流-电压特性与根据例2~7所得到的 电阻率求出的计算值的电流-电压特性汇总示出的曲线图。
[0030] 图8是将有机电致发光元件200的发光特性的评价试验结果汇总示出的曲线图。
[0031] 图9是示出样品A和B的电流-电压特性的曲线图。
[0032] 图10是示出样品C-2中得到的电流-电压特性的测定结果的曲线图。
[0033] 图11是示出样品D、E的亮度-电压特性的曲线图。
[0034] 图12是示出样品F的亮度-电压特性的曲线图。
[0035] 图13是示出样品G的亮度-电压特性的曲线图。
[0036] 图14是示出样品H~M的电流密度-电压特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0037] 在本申请说明书中，也将"含有锋向）、娃(Si)和氧(0)，其中化/向+Si)的原子数 比为0.30~0.95的非晶金属氧化物"简称为"非晶金属氧化物"。
[003引另外，也将"含有锋（Zn)、娃（Si)和氧（0)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数比为0.30~ 0.95的非晶金属氧化物的薄膜"称为"非晶金属氧化物的薄膜"。
[0039] (非晶金属氧化物的薄膜）
[0040] 在本发明的一个实施例中，提供含有锋(Zn)、娃(Si)和氧(0)，其中Zn/Un+Si)的 原子数比为0.30~0.95的非晶金属氧化物的薄膜。
[0041] 在本发明的一个实施例中，在非晶金属氧化物的薄膜中，Zn/(Zn+Si)的原子数比 为0.30W上。因此，可W得到足够大的电子迁移率，可抑制有机器件的驱动电压的升高。
[0042] 在非晶金属氧化物的薄膜中，Zn/(Zn+Si)的原子数比可W为0.70~0.94、也可W 为 0.80 ~0.92、也可 W 为 0.85 ~0.90。
[0043] 非晶金属氧化物优选通过WxZnO-(I-X)Si化(X = O. 30~0.95)表示的化学组成来 表示。X可W为0.70~0.94、也可W为0.80~0.92、也可W为0.85~0.90。非晶金属氧化物优 选为复合氧化物的形态。
[0044] 非晶金属氧化物的薄膜优选实质上包含ZnO和Si化。但是，非晶金属氧化物的薄膜 也可W还含有选自由锡(Sn)、铁(Ti)、铜（In)、嫁(Ga)、妮(Nb)和侣(Al)组成的组中的一种 W上其它金属成分。W氧化物换算计，相对于化〇、Si化和其它金属成分的氧化物的合计100 摩尔％，其它金属成分的含量优选为15摩尔％ ^下、更优选为10摩尔％ ^下、进一步优选为 5摩尔％^下。需要说明的是，氧化物换算时，设定成WSn〇2、Ti〇2、In2〇3、Ga2〇3、师2〇5或Al2〇3 的形式算出。
[0045] 在膜厚为200nmW上的情况下，非晶金属氧化物的薄膜的组成可W通过使用EPMA 进行基板校正来进行分析。另外，在膜厚为700nmW上的情况下，非晶金属氧化物的薄膜的 组成可W使用沈M-EDXWlOkV的加速电压进行分析。另外，通过使用XRF进行基板校正也能 够进行分析。另外，使用ICP的情况下，非晶金属氧化物的薄膜通过使用Imm 3W上的体积能 够进行分析。
[0046] 非晶金属氧化物的薄膜具有如下特征:在X射线衍射中未发现明显的峰，通过下述 式（1)所示的谢勒公式求出的微晶粒径(谢勒径)为5.2nmW下。ZnO(纤锋矿型）的晶格常数 为曰=0.33加1、。= 0.52加1，因此，其是指微晶中的原子的排列为16列^下的状态。将谢勒常 数设为K、将X射线波长设为A、将半峰宽设为0、将峰位置设为0时，谢勒径L表示如下：
[0047] L=KV(化 OS目）式（1)
[004引谢勒常数1(为0.9。乂射线波长人为0.15411111。
[0049]非晶金属氧化物的薄膜是平坦性优良的膜。平坦性可W通过原子力显微镜(AFM) 进行测定，在本发明中，优选在20皿平方的测定范围内均方根表面粗糖度(RMS)为IOnmW 下。更优选为5nmW下、进一步优选为化mW下。通过为上述平坦度，能够省略化学机械抛光 (CMP)工序。20皿平方的测定范围内的RMS粗糖度大于IOnm的情况下，例如，有机电致发光元 件的底部电极与顶部电极局部接近，容易发生电性短路，因此不优选。
[00加]非晶金属氧化物的薄膜的电子迁移率可W为IO-4Cm2 ? V-Is-I~IO2Cm2 . V-is-i，也 可 W 为1〇-3畑12 ? V-V1 ~1〇2畑12 ? V-V1、也可 W为 1〇-2畑12 ? V-V1 ~1〇2畑12 ? V-V1。
[0化1 ]非晶金属氧化物的薄膜的电子密度可W为1 X l〇i8cm-3~1 X 102icm-3、也可W为5 X 10"cm-3~5 X l〇2°cm-3、也可 W为1 X 10"cm-3~1 X l〇2°cm-3。
[0052] 具有运样的电子迁移率和电子密度的非晶金属氧化物的薄膜的导电性高、电子传 输性高。因此，适合作为电子传输性膜。
[0053] 非晶金属氧化物的薄膜的电子迁移率可W通过空穴测定法或飞行时间（Time-Of-Flight(TOF))法等来求出。非晶金属氧化物的薄膜的电子密度可W通过舰滴定法或空穴测 定法等来求出。
[0054] 非晶金属氧化物的薄膜的电子亲和力可W为2. OeV~4. OeV、也可W为2.2eV~ 3.5eV、也可W为2.5eV~3. OeV。电子亲和力为2. OeVW上时，例如在作为有机电致发光元件 的层构件使用时，非晶金属氧化物的薄膜的电子注入特性良好，有机电致发光元件的发光 效率提高。另外，电子亲和力为4.OeVW下时，容易从有机电致发光元件得到足够的发光。如 此，非晶金属氧化物的薄膜也适合作为具有电子注入性的电子传输性膜。
[0化日]非晶金属氧化物的电离电位可W为5.5eV~8.5eV、也可W为5.7eV~7.5eV、也可 W为5.9eV~7.OeV。具有如此大的电离电位的非晶金属氧化物的薄膜的空穴阻挡效果高， 能够选择性地只传输电子。因此，非晶金属氧化物的薄膜也适合作为具有空穴阻挡性的电 子传输性膜。
[0056]非晶金属氧化物的薄膜的厚度可W为lOwnW下、也可W为下，但并非限定于 此。可W为InmW上。
[0化7]非晶金属氧化物的薄膜的折射率可W为1.50~2.00、也可W为1.60~1.95、也可 W为1.70~1.90。有机物层通常具有1.6~1.8的折射率，与非晶金属氧化物的薄膜的折射 率差小，因此，可W得到在非晶金属氧化物的薄膜与有机物层的界面处因全反射引起的损 失少运样的效果。
[0058] 非晶金属氧化物的薄膜可W单独提供，也可W W形成在基板上的状态提供。后者 的情况下，基板的材质没有特别限制。基板例如可W由玻璃运样的在超过700°C的高溫下不 太具有良好耐热性的材料构成。
[0059] 非晶金属氧化物的薄膜可W使用含有锋(Zn)和娃(Si)的祀通过气相蒸锻法在基 板上进行成膜来形成。
[0060] 在本申请中，"气相蒸锻法"是指包括物理气相成膜(PVD)法、PL的去、瓣射法和真空 蒸锻法在内使祀原料气化后使该原料堆积在基板上的成膜方法的总称。
[0061 ]在瓣射法中，包括DC (直流)瓣射法、高频瓣射法、螺旋波瓣射法、离子束瓣射法和 磁控瓣射法等。通过瓣射法，能够在大面积区域相对均匀地形成薄膜。
[0062]祀只要是含有Zn和Si的祀即可。Zn和Si可W含有在单独的祀中，也可W分别含有 在多个祀中。在祀中，Zn和Si可W分别W金属或金属氧化物的形式存在，也可W W合金或复 合金属氧化物的形式存在。金属氧化物或复合金属氧化物可W为结晶、也可W为非晶。
[0063] 祀中除了 Zn和SiW外还可W含有选自由511、1'1、111、6曰、师和41组成的组中的一种 W上其它金属成分。Zn、Si及其它金属成分可W含有在单独的祀中，也可W分别含有在多个 祀中。在祀中，Zn、Si及其它金属成分可W分别W金属或金属氧化物的形式存在，也可W W 两种W上金属的合金或复合金属氧化物的形式存在。金属氧化物或复合金属氧化物可W为 结晶，也可W为非晶。
[0064] 祀的相对密度优选为90% W上。
[0065] 使用单独的祀的情况下，祀中的ZnA化+Si)的原子数比可W为0.30~0.95，也可 W为0.70~0.94,也可W为0.80~0.92,也可W为0.85~0.90。单独的祀除了化和Si W外还 含有选自由Sn、Ti、In、Ga、师、和Al组成的组中的一种W上其它金属成分的情况下，W氧化 物换算计，相对于化0、Si化及其它金属成分的氧化物的合计100摩尔％，其它金属成分的含 量优选为15摩尔％ ^下、更优选为10摩尔％ ^下、进一步优选为5摩尔％ ^下。需要说明的 是，氧化物换算时，设定成^511〇2、1'1〇2、1112〇3、6曰2〇3、师2〇5或412〇3的形式算出。祀的组成分 析可W通过XRF法等进行。需要说明的是，所形成的非晶金属氧化物的薄膜的组成有时与所 使用的祀的组成比不同。
[0066] 使用多个祀的情况下，例如通过将金属Si祀和ZnO祀同时进行瓣射可W得到本发 明的非晶金属氧化物的薄膜。作为其它多个祀的组合，可W列举:ZnO祀与Si化祀的组合、含 有化0和Si化且化化k率不同的多个祀的组合、金属Zn祀与金属Si祀的组合、金属化祀与Si化 祀的组合、含有金属化或金属Si的祀与含有化0和Si化的祀的组合等。
[0067] 同时使用多个祀的情况下，通过调节对各个祀施加的电力可W得到具有期望组成 的非晶金属氧化物的薄膜。
[0068] 对形成非晶金属氧化物的薄膜时的被成膜基板不"主动地"进行加热。例如，不通 过加热器等对被成膜基板设置部附近进行加热。运是因为：因被成膜基板的溫度升高而难 W得到非晶金属氧化物的薄膜。但是，被成膜基板会因基于离子冲击等的瓣射成膜本身而 "附带地"被加热。运种情况下，被成膜基板的溫度升高何种程度取决于瓣射成膜的条件。为 了避免被成膜基板的溫度升高，可W "主动地"将被成膜基板冷却。优选在被成膜基板的溫 度为70°CW下进行成膜。可W为60°CW下、也可W为50°CW下。基板溫度可W通过将热电偶 的前端抵靠于瓣射装置的腔室内的基板来测定。
[0069] 在不"主动地"加热被成膜基板的情况下，作为基板的材料，可W使用例如玻璃、塑 料运样的在超过70(TC的高溫侧耐热性降低的材料。
[0070] 瓣射气体的压力(瓣射装置的腔室内的压力)优选为0.05化~10化的范围、更优选 为0.1 Pa~5Pa、进一步优选为0.2Pa~3Pa。为上述范围时，瓣射气体的压力不会变得过低， 等离子体变得稳定。另外，瓣射气体的压力不会变得过高，因此能够抑制因离子冲击增加引 起的被成膜基板的溫度升高。
[0071] 祀与被成膜基板的间隔（T-S距离)优选为2cm~20畑1、更优选为3cm~15畑1、进一步 优选为5cm~12cm。为上述范围时，T-S距离不会变得过小，因此能够抑制被成膜基板的溫度 升高，此外容易得到厚度均匀的薄膜。另外，T-S距离不会变得过大，因此可W得到足够的成 膜速度，不易使生产效率降低。
[0072] 所使用的瓣射气体没有特别限制。瓣射气体可W为非活性气体或稀有气体。可W 含有氧。作为非活性气体，例如可W列举化气。另外，作为稀有气体，可W列举化（氮气）、Ne (氛气）、Ar(氣气）、Kr(氯气）和Xe(氣气）。它们可W单独使用、也可W与其它气体合用。或 者，瓣射气体可W为NO(-氧化氮）、C0(-氧化碳)运样的还原性气体。
[0073] 基于本发明一个实施例的非晶金属氧化物的薄膜能够用于有机电致发光元件、有 机太阳能电池等有机器件用的层构件等。例如，在应用于在有机电致发光元件、有机太阳能 电池中要求电子传输性的层、具体而言选自由电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层组成 的组中的一种W上的层的情况下，能够进一步提高有机器件的特性。例如，可W提供具有良 好的稳定性、具有高可靠性的有机器件。另外，有机电致发光元件的情况下，能够提高发光 效率。另外，有机太阳能电池的情况下，能够提高转换效率。上述有机太阳能电池的情况下， 即使在包含无机太阳能电池的太阳能电池的情况下，也能够提高转换效率。
[0074] (有机电致发光元件）
[0075] 基于本发明一个实施例的非晶金属氧化物的薄膜能够用作有机电致发光元件的 层构件。基于本发明一个实施例的有机电致发光元件具有作为一对电极的阳极和阴极W及 配置在该阳极与阴极之间的发光层，在发光层与阴极之间配置"非晶金属氧化物的薄膜"。 该"非晶金属氧化物的薄膜"可W作为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的一种 W上的层来配置。
[0076] 目P，本发明的有机电致发光元件可W为如下所述的结构中的任一种：
[0077] 非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层配置而成的结构；
[0078] 非晶金属氧化物的薄膜作为电子注入层配置而成的结构；
[0079] 非晶金属氧化物的薄膜作为空穴阻挡层配置而成的结构；
[0080] 非晶金属氧化物的薄膜兼作为电子传输层和电子注入层配置而成的结构；
[0081 ]非晶金属氧化物的薄膜兼作为电子传输层和空穴阻挡层配置而成的结构；
[0082] 非晶金属氧化物的薄膜兼作为电子传输层和电子注入层和空穴阻挡层配置而成 的结构。
[0083] 本发明的有机电致发光元件在阳极与阴极之间具有发光层，在发光层与阴极之间 为如下所述的结构中的任一种：
[0084] 非晶金属氧化物的薄膜与阴极相接配置而成的结构；
[0085] 非晶金属氧化物的薄膜与发光层相接配置而成的结构；
[0086] 非晶金属氧化物的薄膜与阴极和发光层相接配置而成的结构；
[0087] 非晶金属氧化物的薄膜与阴极和发光层都不相接配置而成的结构。
[0088] 在非晶金属氧化物的薄膜与发光层相接配置的情况下，非晶金属氧化物的薄膜与 发光层的折射率差小，因此，可W得到在非晶金属氧化物的薄膜与发光层的界面处因全反 射引起的损失少运样的效果。
[0089] 作为本发明的有机电致发光元件的构成，可W列举例如下述(a)~(j)。
[0090] (a)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
[0091] (b)阴极\电子注入层\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
[0092] (C)阴极\电子注入层\非晶金属氧化物的薄膜\空穴阻挡层\发光层\阳极
[0093] (d)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\空穴阻挡层\发光层\阳极
[0094] (e)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子传输层\发光层\阳极
[00%] (f)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子传输层\空穴阻挡层\发光层\阳极
[0096] (g)阴极\电子传输层\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
[0097] 化)阴极\电子注入层\电子传输层\非晶金属氧化物的薄膜\发光层\阳极
[0098] (i)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子注入层\发光层\阳极
[0099] (j)阴极\非晶金属氧化物的薄膜\电子注入层\空穴阻挡层\发光层\阳极
[0100] 需要说明的是，上述元件构成是例示，本发明的有机电致发光元件的构成并非限 定于此。另外，在阳极与发光层之间，可W自阳极侧起依次设置选自由空穴注入层、空穴传 输层和电子阻挡层组成的组中的一种W上的层。
[0101] W下，参考附图对本发明的有机电致发光元件（W下，也称为"有机化元件"）的一 个实施例进行说明。图1中示出基于本发明一个实施例的有机化元件的示意性截面图。图1 示出在上述(C)的元件构成中还具有空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层的例子。
[0102] 如图1所示，基于本发明一个实施例的有机电致发光元件100通过在基板110上依 次层叠阴极120、电子注入层130、电子传输层140、空穴阻挡层145、发光层150、电子阻挡层 155、空穴传输层160、空穴注入层170和阳极180而构成。
[0103] 但是，选自由空穴注入层170、空穴传输层160、电子阻挡层155、空穴阻挡层145和 电子注入层130组成的组中的一种W上的层也可W省略。
[0104] 基于本发明一个实施例的有机化元件100具有如下特征：电子传输层140由"非晶 金属氧化物的薄膜"构成。
[0105] 通常情况下，电子传输层140由=(8-径基哇嘟）侣(Alq3)运样的有机物构成。但 是，Alq3运样的有机物的电子迁移率相对较低，导电性差。因此，使用该材料作为电子传输 层时，为了确保充分的电子传输性，需要使层的厚度变薄。但是，使膜厚变薄时，会产生因上 述金属电极表面的瞬逝光(近场光)和表面等离子体激元引起的光损失。发光部与电极的间 隔越近，则该因等离子体激元引起的损失越大，间隔为3Onm时损失约70 %，间隔为5Onm时损 失约30%。即意味着，发光部与金属电极的间隔为30nm的情况下，由发光部产生的光的70% 被等离子体激元吸收。另外，使膜厚变薄时，有可能难W得到层状的薄膜。另一方面，使膜厚 变厚时，不能得到足够的导电性，有可能电子传输性变得不充分、或者有机化元件的发光所 需的电压增加。
[0106] 另外，Alq3运样的有机物存在稳定性相对较差、与大气接触时容易劣化的问题。因 此，Alq3制的电子传输层的操作处理需要在受控的环境下实施，其结果有可能使得制造工 艺变得复杂。
[0107] 另外，Alq3运样的有机物具有空穴的迁移率相对高的性质。因此，使用Alq3制的电 子传输层时，有可能发光层150中未与电子再结合的空穴穿过电子传输层140而到达阴极 120,发光效率降低。
[0108] 如此，在电子传输层中不能得到足够的导电性的情况下、在电子传输层中产生劣 化的情况下、或者在空穴穿过电子传输层的情况下，有可能有机电致发光元件不能得到期 望的发光特性、或者有机电致发光元件的可靠性降低。
[0109] 与此相对，在基于本发明一个实施例的有机化元件100中，配置有非晶金属氧化物 的薄膜作为电子传输层140。非晶金属氧化物的薄膜具有良好的导电性。因此，使用非晶金 属氧化物的薄膜作为电子传输层140的情况下，无需像现有的Alq3那样将层的厚度设定为 约50nm。
[0110] 另外，非晶金属氧化物的薄膜由稳定的无机材料构成，因此即使与空气接触也不 会发生变质或者劣化。因此，消除了如现有的Alq3制电子传输层那样不得不在受控的环境 下进行操作处理、制造工艺变得复杂的问题。
[0111] 此外，非晶金属氧化物的薄膜具有用于使从阴极120向发光层150的电子注入势垒 缓和的良好的电子亲和力。因此，在本发明中，可W得到发光效率高的有机化元件。
[0112] 除此W外，非晶金属氧化物的薄膜具有电离电位大运样的特征。因此，非晶金属氧 化物的薄膜具有所谓的空穴阻挡效果。即，可防止在发光层150中未与电子再结合的空穴穿 过电子传输层140而到达至阴极120,电子与空穴的再结合概率升高。因此，在本发明中，可 W得到发光效率高的有机化元件。
[0113] 通过配置非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140,能够提供操作处理容易、并 且可靠性高的有机化元件。
[0114] 接着，对构成图1所示有机EL元件100的各层的构成更具体地进行说明。
[011引（基板110)
[0116] 基板110具有支撑在上部构成有机化元件100的各层的作用。基板110的材质没有 特别限制。在图1中，在将有机化元件100的光提取面设为下侧（即基板110侧）的情况下，基 板110由透明的材料构成。例如，使用玻璃基板或塑料基板等作为基板110。
[0117] (阴极 120)
[0118] 阴极120通常由金属构成。需要说明的是，在将有机化元件100的光提取面设为下 侦U(即基板110侧）的情况下，阴极120由透明的材料构成。作为阴极120,使用例如ITO(铜锡 氧化物)运样的透明金属氧化物薄膜。
[0119] 阴軌20例如可W为侣、银、金、儀、巧、铁、锭、裡、礼、镜、钉、儘、钢、饥、铭、粗、或者 上述金属的合金运样的金属材料。或者，阴极120例如可W为IT0、錬氧化物(Sb2化）、错氧化 物(Zr〇2)、锡氧化物（Sn〇2)、锋氧化物(ZnO)、IZ0(铜锋氧化物，Indium Zinc Oxide)、AZ0 (ZnO-Ab化:渗杂有侣的锋氧化物）、GZ0(Zn0-Ga2化:渗杂有嫁的锋氧化物）、Nb渗杂Ti化、Ta 渗杂Ti化和IWZOQm化-W〇3-ZnO:渗杂有=氧化鹤和氧化锋的铜氧化物)等金属氧化物。
[0120] 阴极120的成膜方法没有特别限制。阴极120可W通过蒸锻法(真空蒸锻法、电子束 蒸锻法）、离子锻法、激光烧蚀法和瓣射法等来成膜。
[0121] 典型地，阴极120的厚度为50皿~150皿的范围。使用金属材料作为透明电极的情 况下的阴极120的厚度优选为2nm~50nm的范围。
[0122] (电子注入层130)
[0123] 电子注入层130选自具有电子注入性的材料。电子注入层130可W为选自由氣化 裡、碳酸飽、氯化钢、氣化飽、氧化裡、氧化领、碳酸领和8-径基哇嘟裡组成的组中的一种W 上。
[0124] 电子注入层130可W由含有巧原子和侣原子的非晶氧化物的电子化合物的薄膜形 成。
[0125] 在此，"非晶氧化物的电子化合物"是指包含W由巧原子、侣原子和氧原子构成的 非晶作为溶剂并W电子作为溶质的溶剂合物的非晶固体物质。非晶氧化物中的电子作为阴 离子发挥作用。电子可W W双极化子的形式存在。"非晶氧化物的电子化合物"的薄膜中的 侣原子与巧原子的摩尔比(化/Al)优选为0.3~5.0的范围、更优选为0.55~1.00的范围。
[0126] 电子注入层130的成膜方法没有特别限制，可W通过蒸锻法进行成膜。例如，可W 在ICT3Pa~ICT7Pa的真空中将电子注入材料加热、进行蒸锻。另外，也可W通过瓣射法等进 行成膜。
[0127] 电子注入层130的厚度通常优选为0.5nm~2. Onm。运是因为:过薄时，电子注入的 效果小，过厚时，体积电阻升高。
[01%]需要说明的是，电子注入层130可W省略。
[0129] (电子传输层140)
[0130] 如上所述，在有机化元件100中，在电子传输层140中配置有非晶金属氧化物的薄 膜。
[0131] 如上所述，由非晶金属氧化物的薄膜构成的电子传输层140具有良好的电子迁移 率。与现有的电子传输层140中使用的Alq3运样的有机电子传输层相比，上述电子迁移率大 几个数量级。如果使用非晶金属氧化物的薄膜，则即使增厚电子传输层140的膜厚，有机化 元件的发光中所需的电压也不易增加，因此，在有机电子传输层中能够制成困难的较厚的 层。
[0132] 由非晶金属氧化物的薄膜构成的电子传输层140的厚度例如可W为70nm~ 200化m、优选为100皿~1500加1、更优选为200皿~lOOOnm、进一步优选为300皿~500皿。通 过将电子传输层140设定为上述厚度，能够降低上述因等离子体激元引起的光损失，如果通 过光学设计来改善光提取效率，则能够改善外部量子效率。另外，与使用包含有机物的电子 传输层的情况相比，能够抑制有机化元件的短路。由此，能够提高有机化元件的可靠性、成 品率。该有机化元件的短路的抑制效果在包含有源矩阵等细像素的显示器用途中也有效 果，但特别是在包含大像素的照明用途中效果更加显著。另外，电子传输层140设定成如上 所述的厚度，由此，薄膜的制作中无需长时间，能够抑制制造成本。电子传输层140可W通过 上述成膜方法来成膜。
[0133] (空穴阻挡层145)
[0134] 空穴阻挡层145选自具有空穴阻挡性的材料。空穴阻挡层例如可W为HOMO能级高 的材料等。或者，可W为无机氧化物、金属氧化物等。例如，可W为IGZO(In-Ga-Zn-O)JTO (In-Sn-O)、ISZ0(In-Si-ai-0)、IG0(In-Ga-O)、ITZ0(In-Sn-Zn-O)、IZ0(In-Zn-O)和IHZO (In-Hf-ai-O)等。
[0135] 另外，空穴阻挡层145可W由如上所述的"非晶氧化物的电子化合物"的薄膜来形 成。"非晶氧化物的电子化合物"的薄膜中的侣原子与巧原子的摩尔比(Ca/Al)优选为0.3~ 5.0的范围、更优选为0.55~1.00的范围。
[0136] 需要说明的是，空穴阻挡层145可W省略。
[0137] (发光层 150)
[0138] 发光层150可W由作为有机电致发光元件用的发光材料已知的材料构成。
[0139] 发光层150例如可W为:表吗I噪阱(epindolizine)、2,5-双[5,7-二叔戊基-2-苯并 嗯挫基]嚷吩、2，2 '-(1，4-亚苯基二亚乙締基)双苯并嚷挫、2，2 ' - (4，4 亚联苯基)双苯并 嚷挫、5-甲基-2-{2-[4-(5-甲基-2-苯并嗯挫基）苯基]乙締基}苯并嗯挫、2,5-双（5-甲基-2-苯并嗯挫基）嚷吩、蔥、糞、菲、巧、屈（chrysene)、巧、巧酬、1,4-二苯基下二締、四苯基下 二締、香豆素、叮晚、巧、2-(4-联苯)-6-苯基苯并嗯挫、^(8-径基哇嘟)侣、二(8-径基哇嘟） 儀、双(苯并-8-?基哇嘟)锋、双(2-甲基-8-?基哇嘟)侣氧化物、= (8-?基哇嘟)铜、= (5-甲基-8-径基哇嘟)侣、8-径基哇嘟裡、=(8-径基哇嘟)嫁、双(5-氯-8-径基哇嘟)巧、聚锋-双（8-径基-5-径基哇嘟）甲烧、表吗I噪二酬二裡、二（8-径基哇嘟）锋、1,2-献巧酬（1,2-phthaloperinone)、1,2-糞巧酬等。
[0140] 发光层150可W通过蒸锻法或转印法等干式工艺进行成膜。或者，发光层150可W 通过旋涂法、喷涂法、凹版印刷法等湿式工艺进行成膜。
[0141] 典型地，发光层150的厚度为1皿~100皿的范围。另外，发光层也可W兼用作空穴 传输层。
[0142] (电子阻挡层155)
[0143] 电子阻挡层155选自具有电子阻挡性的材料。
[0144] 电子阻挡层155可W为有机材料、例如LUMO能级低的材料。例如可W为S (苯基化 挫）合银(Tris(phenylpyrazole) iridium: Ir(ppz)3))等。
[0145] (空穴传输层160)
[0146] 空穴传输层160选自具有空穴传输性的材料。
[0147] 空穴传输层160例如可W为芳基胺类化合物、含有巧挫基的胺化合物和含有巧衍 生物的胺化合物等。具体而言，空穴传输层160可W为4,4'-双[N-(糞基)-N-苯基-氨基]联 苯(a-NPD)、N，N'-双（3-甲基苯基）-a，^-联苯)-4,4'-二胺（TPD)、2-TNATA、4,4'，4"-S (N-(3-甲基苯基)N-苯基氨基)S苯胺(MTDATA)、4，4 ' -N，N二巧挫联苯(CBP)、螺-NPD、螺-TPD、螺-TAD、TNB 等。
[0148] 空穴传输层160可W使用现有的一般成膜工艺进行成膜。
[0149] 典型地，空穴传输层160的厚度为Inm~IOOnm的范围。
[0150] 需要说明的是，空穴传输层160可W省略。
[0151] (空穴注入层170)
[0152] 空穴注入层170选自具有空穴注入性的材料。
[0153] 空穴注入层170可W为有机物，例如C证C和星暴状(Starburst)胺等。或者，空穴注 入层170可W为金属氧化物，例如含有选自由钢、鹤、鍊、饥、铜、锡、锋、嫁、铁和侣组成的组 中的一种W上金属的氧化物材料。
[0154] 通常，已知在通过瓣射法形成在有机物层上成膜的顶部电极的情况下，因有机物 层的瓣射损伤使得有机化元件的特性劣化。与有机物相比，金属氧化物的瓣射耐性高，因 此，通过在有机物层上形成金属氧化物层，能够减小对有机物层的瓣射损伤。
[0155] 空穴注入层170的成膜方法没有特别限制。空穴注入层170可W通过蒸锻法或转印 法等干式工艺进行成膜。或者，空穴注入层170可W通过旋涂法、喷涂法、凹版印刷法等湿式 工艺进行成膜。
[0156] 典型地，空穴注入层170的厚度为Inm~50nm的范围。
[0157] 需要说明的是，空穴注入层170可W省略。
[015引（阳极180)
[0159] 作为阳极180,通常使用金属或金属氧化物。使用材料优选功函数为4eVW上的材 料。将有机化元件100的光提取面设为阳极180侧的情况下，阳极180需要为透明。
[0160] 阳极180例如可W为侣、银、锡、金、碳、铁、钻、儀、铜、锋、鹤、饥、或者上述金属的合 金运样的金属材料。或者，阳极180例如可W为口O、錬氧化物(Sb2化）、错氧化物(Zr〇2)、锡氧 化物(Sn〇2)、锋氧化物(ZnO)、IZO(铜锋氧化物，Indium Zinc Oxide)、AZO(Zn〇-Al2〇3:渗杂 有侣的锋氧化物）、620(211〇-6曰2〇3:渗杂有嫁的锋氧化物）、师渗杂的1'1化、化渗杂的1'1化和 IWZOdm化-WO厂化0:渗杂有S氧化鹤和氧化锋的铜氧化物)等金属氧化物。
[0161] 阳极180的成膜方法没有特别限制。阳极180可W通过蒸锻法、瓣射法、涂布法等公 知的成膜技术来形成。
[0162] 典型地，阳极180的厚度为50皿~150皿的范围。使用金属材料作为透明电极的情 况下的阳极180的厚度优选为2nm~50nm的范围。
[0163] 需要说明的是，在图1的例子中，W阴极120配置在更靠近基板110-侧、阳极180配 置在距基板110更远一侧的情况为例，对有机化元件的构成进行了说明。
[0164] 但是，在本发明中，有机化元件的构成并非限定于此。例如，可W与图1的构成相 反，阳极180配置在更靠近基板110-侧，阴极120配置在距基板110更远一侧。运种情况下， 有机化元件形成如下构成:在图1中，除基板now外的层120~180的部分上下反转。
[0165] 通常，在有机化元件中，在阴极与阳极之间存在的各层（W下统称为"有机层"）存 在因水分等环境成分而致特性劣化的倾向。因此，有机层优选尽可能地与水分等环境因子 屏蔽开。另外，有机层的物理接触也相对较弱，因此优选提高机械强度。
[0166] 关于运点，对基于本发明一个实施方式的有机化元件而言，通过化学耐久性优良 的非晶金属氧化物的薄膜（140)能够使有机层表面稳定化(passivation)。另外，通过机械 强度优良的非晶金属氧化物的薄膜(140)也能够物理性地保护有机层。
[0167] 例如，在图1所示的有机化元件100的构成中，通过非晶金属氧化物的薄膜(140)能 够化学和物理性地保护阴极120和电子注入层130。另外，例如在图1中，除基板now外的层 120~180的部分上下反转构成的情况下，通过非晶金属氧化物的薄膜（140)能够化学和物 理性地保护空穴阻挡层145~阳极180为止的各层。
[0168] 在本发明的一个实施方式中，通过运样的效果，在有机化元件的制造过程中，也能 够容易地在大气中运送半成品，有机化元件的制造变得简便。
[0169] 本发明的有机EL元件可W为下述任一种构成。
[0170] (1)依次具有基板、阴极和阳极且将基板侧设定为光提取面的构成；
[0171] (2)依次具有基板、阴极和阳极且将阳极侧设定为光提取面的构成；
[0172] (3)依次具有基板、阳极和阴极且将基板侧设定为光提取面的构成；
[0173] (4)依次具有基板、阳极和阴极且将阴极侧设定为光提取面的构成。
[0174] 从开口率的观点出发，本发明的有机化元件优选取上述(2)和(4)的构成。另外，从 有机化元件的亮度稳定性的观点出发，优选取上述(1)或(2)的构成。
[0175] 作为本发明的有机化元件的其它实施例，有机化元件100可W为配置非晶金属氧 化物的薄膜作为电子注入层130的构成。非晶金属氧化物的薄膜具有用于缓和从阴极120到 发光层150的电子注入势垒的良好的电子亲和力，因此能够适当地作为电子注入层发挥功 能。
[0176] 另外，作为本发明的有机化元件的其它实施例，有机化元件100可W为配置非晶金 属氧化物的薄膜作为空穴阻挡层145的构成。非晶金属氧化物的薄膜的空穴阻挡效果高、具 有大电离电位，因此能够适当地作为空穴阻挡层发挥功能。
[0177] 需要说明的是，在有机化元件100中，在没有配置非晶金属氧化物的薄膜作为电子 传输层140的情况下，电子传输层140可W由具有电子传输性的材料构成。作为具有电子传 输性的材料，例如可W列举S(8-径基哇嘟)侣(Alq3)、浴铜灵(BCP)、双(2-甲基-8-径基哇 嘟)-4-(苯基苯酪)侣(BAlq)。或者，也可W配置兼用作发光层的电子传输层。
[0178] 在构成有机化元件的各材料的化学稳定性方面，一般认为：功函数低的阴极和电 子注入层的化学稳定性差，长期间使用的情况下，发生氧化等化学反应而劣化，会限制有机 化器件本身的长期稳定性。因此，像本发明的有机化元件运样，利用由化学稳定且气体透过 性低的非晶金属氧化物的薄膜构成的电子传输层覆盖阴极和电子注入层，由此与使用了像 Alq3运样的有机物的情况相比，还可W得到有机化元件的寿命延长的效果。
[0179] 需要说明的是，本发明的有机化元件也可W为不配置作为含有巧原子和侣原子的 非晶氧化物的电子化合物的薄膜的电子传输层或阴极的构成。
[0180] (有机太阳能电池）
[0181] 上述本发明的"非晶金属氧化物的薄膜"可W用作有机太阳能电池的层构件。有机 太阳能电池具有一对电极和在一对电极之间由有机物构成的光电转换层。一对电极包括导 出电子一侧的电极和导出空穴一侧的电极。本发明的有机太阳能电池在光电转换层与导出 电子一侧的电极之间配置有"非晶金属氧化物的薄膜"。
[0182] 该非晶金属氧化物的薄膜可W作为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中 的一种W上的层来配置。
[0183] 本发明的有机太阳能电池的构成可W为上述有机化元件中说明的(a)~化），也可 W为图1的有机EL元件100的构成。有机太阳能电池的导出空穴一侧的电极换称为有机EL元 件的阳极即可。有机太阳能电池的导出电子一侧的电极换称为有机EL元件的阴极即可。有 机太阳能电池的光电转换层换称为有机化元件的发光层即可。
[0184] 通过配置非晶金属氧化物的薄膜作为选自电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层 中的一种W上的层，能够提供具有良好的稳定性、具有高可靠性的有机太阳能电池。另外， 能够提高转换效率。
[0185] 在上述针对有机太阳能电池的情况下，即使在作为一例的包含无机太阳能电池的 太阳能电池的情况下，也能够提供具有良好的稳定性、具有高可靠性的太阳能电池，能够提 高转换效率。
[01化]W上，W含有锋(Zn)、娃(Si)和氧(0)且其中Zn/(化+Si)的原子数比为0.30~0.95 的金属氧化物的薄膜由非晶构成的情况为例对本发明的一个实施例进行了说明。但是，具 有该组成的金属氧化物的薄膜并非一定需要全部为非晶。即，在本发明中，金属氧化物的薄 膜也可W为微晶、或者也可W为非晶与微晶混合存在的形态。对于本领域技术人员而言显 而易见的是，对于运样的金属氧化物的薄膜，也能够应用上述(非晶金属氧化物的薄膜）的 栏、（有机电致发光元件)的栏和/或(有机太阳能电池)的栏等中的相关记载。
[0187]需要说明的是，本发明中的金属氧化物的薄膜在为非晶或W非晶的状态为主导时 薄膜的平坦性容易提高。另外，金属氧化物的薄膜在为非晶或W非晶的状态为主导时电子 亲和力与组成的关系容易具有线性，因此容易选择多个带作为光电转换元件。此外，金属氧 化物的薄膜在为非晶或W非晶的状态为主导时容易得到均质的膜。另一方面，关于本发明 中的金属氧化物的薄膜，与非晶相比，微晶的情况下容易在膜厚方向上取向，因此W微晶为 主导时容易提高膜厚方向的电子特性。
[018引实施例
[0189] W下，对本发明的实施例和比较例进行说明。例1~7、11、12和14是实施例，例8、9、 13和15是比较例。
[0190] (例1 ~例 9)
[0191] 在各例中，通过下述方法制作出在被成膜基板上形成有金属氧化物的薄膜的样 品，对其特性进行评价。
[0192] (成膜条件）
[0193] 成膜装置使用RF磁控瓣射装置化LVAC公司制）。对于瓣射祀而言，对每个样品使用 直径(62英寸、且W氧化物换算的摩尔％表示时W规定的比率含有ZnO和Si化的烧结体的 祀。
[0194] 首先，将被成膜基板导入至瓣射装置的腔室内。
[01M]将瓣射装置的腔室内设定为l〇-中aW下的真空度后，向腔室内导入20sccm的规定 的瓣射气体。作为瓣射气体，使用氣(Ar)气(Gl等级：纯度99.99995体积％ )、或者氧(〇2)气 (Gl等级:纯度99.99995体积％ )与Ar气(Gl等级）的混合气体。即，使用Ar气或者氧浓度20% 的化/Ar混合气体作为瓣射气体。
[0196] 将瓣射气体的压力设定为规定压力，将祀与被成膜基板的间隔（T-S距离)设定为 规定间隔，对瓣射阴极施加50W电力。成膜时的基板溫度为70°C W下。
[0197] 将例1~9中的瓣射的成膜条件示于表1中。
[019引（评价1原子数比）
[0199] 使用儀基板作为被成膜基板。对在儀基板上形成的金属氧化物的薄膜求出原子数 比（Zn/(Zn+Si))。原子数比通过对薄膜进行SEM-EDX分析来求出。需要说明的是，为了减小 基板的影响，加速电压设定为lOkV。将结果示于表2中。
[0200] (评价 2X 畑）
[0201] 使用石英玻璃基板作为被成膜基板。对在石英玻璃基板上形成的金属氧化物的薄 膜使用RIGAKU制造的X射线衍射装置RINT-2000通过西曼-包林(Seemann-Bohlin)法测定X 射线衍射谱图。关于西曼-包林法，在日本金属学会会报第27卷第6号461~465页（1988)中 示出。在加速电压为50kV、放电电流为300mA的条件下对Cu照射电子射线，将产生的化Ka射 线固定为入射角0.5°后对样品进行照射，得到衍射图案。图2中示出所得到的衍射图案。任 一个衍射图案中都发现了来自纤锋矿型ZnO的光晕图案。将2目为33°附近的纤锋矿型ZnO的 (002)面的谢勒径示于表2中。例1~7中得到的薄膜均是谢勒径为5nmW下，在X射线衍射下 确认到为非晶。另一方面，在例8、9中，谢勒径大于5nm，在X射线衍射下确认到为结晶。
[0202] (评价 3UPS)
[0203] 使用在无碱基板上形成有150皿ITO膜的口0基板作为被成膜基板。在口0基板(形 成有ITO膜的面）上形成厚度IOnm的金属氧化物的薄膜。对该薄膜通过紫外光电子能谱 (UPS)测定电离电位。测定是在1〇- 7化W上的高真空中对薄膜照射化灯的紫外线化e(I)、 21.22eV)。将例1中得到的薄膜的谱图示于图3、图4中。图3是光电子的计数数量与光电子的 动能的关系，功函数估算为3.9eV。图4是光电子的计数数量与结合能的关系，电离电位通过 结合能与功函数之和求出，估算为6.6eV。
[0204] (评价4光吸收系数）
[0205] 与评价2同样，使用石英玻璃基板作为被成膜基板。对于在石英玻璃基板上形成的 金属氧化物的薄膜，通过测定反射率和透射率求出光吸收系数。进一步，根据所得到的光吸 收系数的陶科曲线图求出光学带隙。作为一例，图5、图6中示出例1、2中形成的非晶金属氧 化物的薄膜的陶科曲线图。关于例1~7所得到的光学带隙为3.2~4.0。表帥示出所得到的 光学带隙。与WS中得到的电离电位的结果相结合，则例1中形成的非晶金属氧化物的薄膜 的电子亲和力估算为2.6eV。对于例2~7中形成的非晶金属氧化物的薄膜也设定为相同程 度的电离电位时，电子亲和力估算为约3.3~约3.4eV。
[0206] (评价5电阻率）
[0207] 与评价2同样，使用石英玻璃基板作为被成膜基板。对于在石英玻璃基板上形成的 非晶金属氧化物的薄膜，通过四端子法测定电阻率。需要说明的是，在金属氧化物的薄膜上 W宽度1mm、2mm间隔瓣射形成含Nd的侣膜，制成电极。对于祀，使用Kobelco Research Institute, Inc.制造的直径2英寸的含2摩尔％Nd的侣(产品名:AD20)祀。对于例2~7中形 成的非晶金属氧化物的薄膜，通过四端子法测定电阻率。表2中示出电阻率的测定结果。
[0208] (评价6电子传输性的评价）
[0209] 另一方面，通过下述方法，制作电子单载流子元件10,对其特性进行评价。对于电 子单载流子元件10而言，在玻璃基板上配置阴极作为底部电极，在底部电极上WlSOnm的厚 度配置电子传输层，在电子传输层上W与底部电极正交的方式配置阳极作为顶部电极。阴 极使用Kobelco Research Institute, Inc.制造的直径2英寸的含2摩尔％Nd的侣(产品名： AD20)祀，将含Nd的侣进行瓣射成膜W使厚度为80nm、宽度为1mm从而形成阴极。形成厚度 15化m的Alq3的层作为电子传输层。将侣进行真空蒸锻W使厚度为SOnm而形成阳极。对电子 单载流子元件10的阴极与阳极施加电压，对流过的电流值进行测定。图7中W"Alq3"的曲线 的方式示出所得到的电流-电压特性。
[0210] 另一方面，图7中示出根据例2~7的电阻率求出的计算值的电流-电压特性。计算 时使用下述式(2)。其中，I为电流密度、A为面积、E为电压、P为电阻率、L为电子传输层的厚 度。电子传输层的厚度设定为150nm。 I/A = E/(P.L)式（2)
[0212]根据图7可知，在施加电压20V的范围内，与在电子传输层中使用了Alq3的电子单 载流子元件10相比，例2~7容易流过几个数量级W上的电流。另外，在将例2~7的非晶金属 氧化物的薄膜用于电子传输层的情况下，即使是厚度为150nm也具有作为有机化元件充分 的电子传输性。需要说明的是，对于20VW上的电压施加而言，由于元件发生劣化，因此是不 实用的。
[0別；3][表 1]
[0214]
[i
[i
[0217] (例11)
[0218] 通过下述方法，制作有机化元件200,对其特性进行评价。有机化元件形成如下结 构:在玻璃基板110上配置阴极120作为底部电极，在其上依次配置电子传输层140、发光层 150、空穴传输层160、空穴注入层170和作为顶部电极的阳极180,从阳极侧提取光。需要说 明的是，关于上述符号，参考图1。其中，将有机电致发光元件100换称为有机化元件200。另 夕h在例11中，省略了电子注入层130、空穴阻挡层145和电子阻挡层155的形成。
[0219] 首先，在玻璃基板110上形成阴极120。作为玻璃基板110,使用无碱玻璃基板。将清 洗后的玻璃基板110和金属掩模设置在瓣射装置的腔室内。另外，将阴极120成膜用的祀设 置在瓣射装置的腔室内。作为阴极用的祀，使用Kobelco Research Institute,Inc.制造的 直径2英寸的含2摩尔％Nd的侣(产品名:AD20)祀。使用金属掩模，在玻璃基板110上W厚度 为80nm、宽度为1mm的方式瓣射成膜出阴极120。瓣射气体设定为Ar,瓣射气体的压力设定为 0.3Pa，对瓣射阴极施加50W的电力。
[0220]接着，在阴极120上形成电子传输层140。在金属掩模不移动的情况下在例7中的瓣 射条件下在形成有阴极120的玻璃基板110上形成厚度为IOOnm的非晶金属氧化物的薄膜作 为电子传输层140。
[0221 ]接着，在电子传输层140上形成发光层150、空穴传输层160、空穴注入层170。将形 成有电子传输层140(和阴极120)的玻璃基板110在1(T咕aW下的高真空气氛下从瓣射装置 的腔室运送至真空蒸锻用的腔室。接着，在电子传输层140上蒸锻出厚度为50nm的Alq3作为 发光层150。接着，在发光层150上蒸锻出厚度为50nm的a-Nro作为空穴传输层160。接着，在 空穴传输层160上蒸锻出厚度为0. Snm的MoOx作为空穴注入层170。
[0222] 接着，在空穴注入层170上形成阳极180。在形成有空穴注入层170的玻璃基板110 上W厚度为lOnm、宽度为1mm的方式蒸锻金作为阳极。蒸锻时的真空度为约8Xl(T 6Pa。阳极 180透过可见光，因此，形成从阳极180(顶部电极)侧提取光的结构。
[0223] 需要说明的是，W完全覆盖阴极120和电子传输层140的方式使用金属掩模来形成 发光层150、空穴传输层160和空穴注入层170。W与阴极120正交的方式使用金属掩模来形 成阳极180。W与宽度为1mm的阴极120正交的方式蒸锻出的宽度为1mm的阳极180的重复的 ImmX Imm的区域是通过施加电压而发光的区域。
[0224] 经过上述工序，制作出具备玻璃基板、包含含2摩尔％钦的侣的阴极、包含非晶金 属氧化物的薄膜的电子传输层、包含Alq3的发光层、包含a-NTO的空穴传输层、包含MoOx的 空穴注入层和包含金的阳极的有机化元件200。
[0225] (有机EL元件的特性评价）
[0226] 接着，对所得到的有机化元件200施加直流电压，测定电流和亮度。测定是通过如 下所述来实施的:在氮气吹扫后的手套箱内，测定对有机化元件200的阴极120与阳极180之 间施加规定值的电压时得到的亮度和电流值。亮度测定中使用TOPCOM公司制造的亮度计 (BM-7A)。
[0227] 图8中示出所得到的电流-电压-亮度特性。有机化元件200自8V起亮度和电流密度 增加，在12V时亮度为1500cd/m 2、电流密度为2.6A/cm2。根据该结果，确认到厚度为IOOnm的 非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层发挥功能。
[022引（例12)
[0229] 通过下述方法，制作有机化元件300,对其特性进行评价。有机化元件300形成如下 结构:在玻璃基板110上配置阴极120作为底部电极，在其上依次配置电子注入层130、电子 传输层140、发光层150、空穴传输层160、空穴注入层170和作为顶部电极的阳极180,从阳极 侧提取光。需要说明的是，上述符号参考图1。其中，将有机电致发光元件100换称为有机化 元件300。另外，在例12中，省略了空穴阻挡层145和电子阻挡层155的形成。
[0230] 关于各层的材质，将阴极120设定为含有2摩尔％Nd的侣、将电子注入层130设定为 LiF、将电子传输层140设定为非晶金属氧化物、将发光层150设定为Alq3、将空穴传输层160 设定为Q-NPD、将空穴注入层170设定为MoOx、将阳极180设定为金。
[0231] 首先，将玻璃基板110导入至瓣射装置的腔室内，将腔室内排气至l(T5Pa。接着，导 入20sccm作为瓣射气体的Ar,将瓣射气体的压力设定为0.3Pa。使用含有2摩尔％Nd的侣祀 作为阴极用的祀，对瓣射阴极施加 IOOW的电力，产生等离子体，瓣射成膜出阴极120。厚度设 定为80nm。
[0232] 接着，将形成有阴极120的玻璃基板110不暴露于大气中而始终在真空下移动至真 空蒸锻用的腔室，形成LiF层作为电子注入层130。腔室内的真空度为1(T中asLiF的厚度设定 为0.5nm。
[0233] 进一步，将形成有电子注入层130的玻璃基板110始终在真空下返回至瓣射装置的 腔室。将瓣射祀变为化0/Si化(90/10摩尔％ )的烧结体，在阴极120和电子注入层130之上W 厚度为约IOOnm的方式形成非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层140。成膜时的基板溫度 为70°CW下。
[0234] 将实施了上述成膜后的玻璃基板110再次导入真空蒸锻用腔室内，形成厚度为 30nm的Alq3层作为发光层150。接着，形成厚度为30nm的a-NPD层作为空穴传输层160。进一 步，形成厚度为0. Snm的MoOx层作为空穴注入层170。
[0235] 需要说明的是，LiF层、Alq3层、a-NTO层和MoOx层W阴极中除成为端子部的部分W 外将成为发光区域的部分完全覆盖的方式使用金属掩模W20mmX20mm的区域的方式形成。 蒸锻时的真空度为约8 XlO-6Pao
[0236] 接着，W与阴极120正交的方式蒸锻出宽度为1mm的阳极180。即，阴极120与阳极 180重复的ImmX Imm的区域为通过施加电压而通电的区域。形成厚度为10皿的金的层作为 阳极180。
[0237] 经过上述工序，制作出具备玻璃基板、包含含2摩尔％钦的侣的阴极、包含LiF的电 子注入层、包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层、包含Alq3的发光层、包含a-NPD的空 穴传输层、包含MoOx的空穴注入层和包含金的阳极的有机化元件300。
[023引（例13)
[0239] 通过与例12同样的方法，制作有机化元件400，对其特性进行评价。但是，在例12 中，形成了厚度为约IOOnm的包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层和厚度为30nm的 Alq3层，与此相对，在例13中，未形成包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层，而形成了 厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层，运点不同。
[0240] 即，制作出具备玻璃基板、厚度为SOnm的包含含2摩尔％Nd的侣的阴极、厚度为 0.5nm的包含LiF的电子注入层、厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层、厚度为 30皿的包含a-NTO的空穴传输层、厚度为0.8皿的包含MoOx的空穴注入层和厚度为IOnm的包 含金的阳极的有机化元件400。
[0241] (有机EL元件的特性评价）
[0242] 对于有机化元件300、400,施加直流电压，对亮度的长期稳定性进行评价。通过如 下所述来实施测定:在氮气吹扫后的手套箱内，测定在有机化元件300、400的阴极与阳极之 间流过恒电流时的亮度减半为止的时间。亮度测定中使用TOPCOM公司制造的亮度计(BM-7A)。确认到：与电子传输层中使用了Alq3的有机化元件400相比，电子传输层中使用了非晶 金属氧化物的薄膜的有机化元件300的亮度减半时间显著较长，可靠性得到改善。
[0243] (例14)
[0244] 通过与例12同样的方法，制作出有机EL元件500，对其特性进行评价。但是，在例12 中，形成厚度为〇.5nm的包含LiF的层作为电子注入层，与此相对，在例14中，制成厚度为约 2nm的电子化合物的薄膜作为电子注入层，运点不同。
[0245] 目P，与例12同样地在玻璃基板110上形成阴极120。接着，将带有阴极120的玻璃基 板110导入至瓣射成膜室，在阴极120之上形成电子化合物的薄膜作为电子注入层130。
[0246] 电子化合物的薄膜是将电子密度为1.4X IO2Icnf3的结晶质C12A7电子化合物制成 直径2英寸的祀并通过瓣射法形成。瓣射成膜时的气氛设定为小于约4.3X1(T中a的氧分压。 瓣射气体设定为Ar,瓣射气体的压力设定为0.5Pa。样品与祀的间隔（T-S距离)设定为10畑1。 另外，对瓣射阴极施加50W的电力。玻璃基板没有主动地进行加热。所得到的电子化合物的 薄膜的厚度为约2nm。
[0247] 形成电子注入层130后，与例12同样地层叠出包含非晶金属氧化物的薄膜的电子 传输层140、包含Alq3的发光层150、包含a-NPD的空穴传输层160、包含MoOx的空穴注入层 170和阳极180。
[0248] 经过上述工序，制作出具备玻璃基板、包含含2摩尔％钦的侣的阴极、包含电子化 合物的电子注入层、包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层、包含Alq3的发光层、包含a-Nro的空穴传输层、包含MoOx的空穴注入层和包含金的阳极的有机化元件500。
[0249] (例15)
[0250] 接着，通过与例14同样的方法，制作出有机化元件600,对其特性进行评价。但是， 在例14中，形成了厚度为约IOOnm的包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层和厚度为 3化m的Alq3层，与此相对，在例15中，没有形成包含非晶金属氧化物的薄膜的电子传输层， 而形成了厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层，运点不同。
[0251] 目P，制作出具备玻璃基板、厚度为SOnm的包含含2摩尔％Nd的侣的阴极、厚度为2nm 的包含电子化合物的薄膜的电子注入层、厚度为50nm的包含Alq3的电子传输层兼发光层、 厚度为30nm的包含a-Nro的空穴传输层、厚度为0. Snm的包含MoOx的空穴注入层和厚度为 1 Onm的包含金的阳极的有机化元件600。
[0252] (有机EL元件的特性评价）
[0253] 接着，对有机化元件500、600施加直流电压，测定电流和亮度。通过如下所述来实 施测定:在氮气吹扫后的手套箱内，测定对各有机化元件的阴极与阳极之间施加规定值的 电压时得到的亮度和电流。亮度测定中使用TOPCOM公司制造的亮度计(BM-7A)。确认到：与 在电子传输层(兼发光层）中使用了Alq3的有机化元件600相比，在电子传输层中使用了非 晶金属氧化物的薄膜的有机化兀件500的每单位电流的見度局，即电流效率(cd/A)得到改 善。
[0254] (例21)
[02W]通过瓣射法，在二氧化娃玻璃制造的基板上形成化-Si-O系的非晶金属氧化物的 薄膜，对其特性进行评价。
[0256] 成膜中，使用具有W化0与Si化的摩尔比计为85%和15%的组成的烧结体作为祀。 瓣射气体设定为Ar,压力设定为2Pa，将祀与基板间的距离设定为10cm。
[0257] 确认到所得到的非晶金属氧化物的薄膜为非晶。另外，通过霍尔效应求出薄膜的 电子迁移率，结果电子迁移率为0.2cm2/V/s。载流子密度为5 X l〇i6cnf3，电导率为2 X ICT3S/ cm。另外，通过陶科曲线图求出的带隙为3.21eV，在可见光区域为透明。
[0巧引（例22)
[0259] 通过瓣射法，在二氧化娃玻璃制的基板上形成金属氧化物的薄膜，对其特性进行 评价。
[0260] 成膜中，使用具有W化0与Si化的摩尔比计为85%和15%的组成的烧结体作为祀。 瓣射气体设定为Ar,压力设定为3Pa，将祀与基板间的距离设定为10cm。
[0261] 确认到所得到的金属氧化物的薄膜为非晶。另外，通过霍尔效应求出薄膜的电子 迁移率，结果电子迁移率为1.4cm2/V/s。载流子密度为4 X IOi6Cnf3。
[0262] 下述表3中汇总示出例21和例22中的薄膜的特性评价结果。
[0%3][表 3]
[0264]
[02 化](例31)
[0266] 通过下述方法，制作出模拟了有机化元件的样品A。样品A依次具有玻璃基板、阳极 (ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜）、电子注入层化iF)、阴极(Al:厚度80nm)。
[0267] 首先，在无碱玻璃基板上通过一般的瓣射方法形成ITO层(厚度IOOnm)。接着，在 ITO层上形成非晶金属氧化物的薄膜(厚度IOOnm)作为电子传输层。成膜条件与上述例21的 情况同样。
[0268] 接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上通过瓣射法形成LiF层(厚度0.5nm)。接着，通 过电阻加热蒸锻法，在LiF层之上形成Al层。蒸锻源使用Ag颗粒，成膜速度设定为1.Onm/秒。
[0269] 腔室内的真空度均设定为2 XlO-6Pao
[0270] 需要说明的是，样品A是用于测定电子传输特性的样品，因此，没有形成发光层、空 穴传输层和空穴注入层。
[0271] 通过同样的方法，制作出模拟了有机EL元件的样品B。
[0272] 但是，在样品B中，使用Alq3层代替非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层。AlqS 层通过如上所述的真空蒸锻法形成。其它层构成与样品A-样。
[0273] 使用制作出的样品A和B，评价电子传输特性。将结果示于图9中。
[0274] 图9中示出两样品A、B的电流电压特性。
[0275] 如图9所示，可知：与样品B相比，样品A在各电压下电流密度均提高。如此确认到： 使用化-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的情况下，能够降低有机化元件的驱动 电压。
[0276] (例32)
[0277] 通过下述方法，对非晶金属氧化物的薄膜与阴极材料之间的接合特性进行评价。 需要说明的是，阴极材料中除了 Al金属W外还使用通常被用作阳极材料的FTO和口 0。
[0278] 首先，通过与例21同样的方法，在玻璃基板上形成非晶金属氧化物的薄膜（厚度 12化m)。接着，在该薄膜上形成Al层。使用所得到的样品C-1，通过双端子法和四端子法评价 电流-电压特性。
[0279] 其结果可知，对于样品C-I而言，非晶金属氧化物的薄膜与Al层之间的接合是欧姆 接合。
[0280] 另一方面，通过常压CVD法在玻璃基板上形成FTO层。接着，在该FTO层上通过与例 21同样的方法形成非晶金属氧化物的薄膜(厚度为lOOnm)。进一步，在该非晶金属氧化物的 薄膜上形成点状的Al层（ImmX Imm)，制作出样品C-2。
[0281] 使用接触式探针，对样品C-2的电流-电压特性进行评价，结果可知：在FTO层与非 晶金属氧化物的薄膜之间形成欧姆接合。
[0282] 对ITO层也进行同样的评价，结果确认到在ITO层与非晶金属氧化物的薄膜之间形 成欧姆接合。
[0283] 图10中示出关于样品C-2所得到的电流-电压特性的测定结果作为一例。
[0284] 根据运些结果可知，在使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层的情况下，可 W得到电子从阴极向电子传输层良好的注入特性。
[0285] 通常已知：在使用Alq3层作为电子传输层的情况下，在该Alq3层与阴极材料之间 没有夹杂电子注入层时，在电子传输层与阴极材料之间不能得到欧姆接合。
[0286] 与此相对，如上述结果所示，在使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层的情 况下，即使不夹杂电子注入层，也能够在电子传输层与阴极材料之间形成欧姆接合。因此， 在使用非晶金属氧化物的薄膜作为电子传输层的情况下，能够降低有机化元件的驱动电 压。另外，能够简化有机化元件的制造工艺。
[0287] 需要说明的是，根据该实验可知，可W使用通常被用作阳极材料的FTO和ITO作为 阴极材料。
[028引（例33)
[0289] 通过下述方法，制作出模拟了有机化元件的样品D。样品D依次具有玻璃基板、阳极 (11'0)、电子传输层（非晶金属氧化物的薄膜）、发光层（〔81^1^997)3)、空穴传输层（曰-NPD)、空穴注入层(MoOx)和阴极(Ag)。
[0290] 首先，在无碱玻璃基板上通过一般的瓣射方法形成ITO层(厚度IOOnm)。接着，在 ITO层上形成化-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜(厚度50nm)作为电子传输层。成膜条件与 上述例21的情况相同。
[0291] 接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上通过蒸锻法形成CBP+Ir(ppy)3层（厚度 35皿)。蒸锻源使用向钢制的第一相蜗中添加的CBP粉末和向第二相蜗中添加的Ir(ppy)3粉 末，在成膜时，Wlr(ppy)3为6重量％的方式共蒸锻两物质。成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0292] 接着，通过电阻加热蒸锻法在该发光层之上形成a-NTO层(厚度40nm)。蒸锻源使用 向钢制的相蜗中添加的NTO粉末，成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0293] 接着，通过电阻加热蒸锻法在a-NTO层之上形成MoOx层(厚度0.8nm)。蒸锻源使用 Mo化粉末，成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0294] 接着，通过电阻加热蒸锻法在MoOx层上形成Ag层(厚度80nm)。蒸锻源使用Ag颗粒， 成膜速度设定为1. Onm/秒。
[0295] 腔室内的真空度均设定为2 XlO-6Pao
[0296] 通过同样的方法，制作出模拟了有机EL元件的样品E。
[0297] 其中，在样品E中，使用Alq3层(厚度50nm)代替非晶金属氧化物的薄膜作为电子传 输层。Alq3层通过如上所述的真空蒸锻法形成。其它层构成与样品D相同。
[0298] 使用所制作的样品D和E，评价亮度特性。将结果示于图11中。
[0299] 图11中示出两样品D、E的亮度-电压特性。根据该图可知，在样品D的情况下，得到 lOcd/m2亮度时的驱动电压为约13V左右，与此相对，在样品E的情况下，得到同亮度时的驱 动电压为约29V左右。
[0300] 如此确认到：使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的有机化元件的 情况下，能够显著地降低驱动电压。
[0301] (例34)
[0302] 通过下述方法，制作出模拟了有机化元件的样品F。样品F依次具有玻璃基板、阴极 (ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜）、发光层(Alq3)、空穴传输层(a-NPD)、空穴注 入层(MoOx)和阳极(Ag)。
[0303] 首先，在无碱玻璃基板上通过一般的瓣射方法形成ITO层(厚度IOOnm)。接着，在 ITO层上形成化-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜(厚度50nm)作为电子传输层。成膜条件与 上述例22的情况相同。
[0304] 接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上形成Alq3层(厚度50nm)作为发光层。Alq3层 通过如上所述的真空蒸锻法成膜。
[0305] 接着，通过电阻加热蒸锻法在该发光层之上形成a-WD层(厚度450皿）。蒸锻源使 用向钢制的相蜗中添加的NTO粉末，成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0306] 接着，通过电阻加热蒸锻法在a-NTO层之上形成MoOx层(厚度5皿）。蒸锻源使用Mo化 粉末，成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0307] 接着，通过电阻加热蒸锻法在MoOx层上形成Ag层(厚度80nm)。蒸锻源使用Ag颗粒， 成膜速度设定为1. Onm/秒。
[0308] 腔室内的真空度均设定为2 XlO-6Pao
[0309] 使用所得到的样品F，评价亮度特性。将结果示于图12中。
[0310] 图12中示出了样品F的亮度-电压特性。根据该图可知，在样品F的情况下，得到 lOcd/m2的亮度时的驱动电压为约6. IV左右，足够低。
[0311] 如此确认到：在使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的有机化元件 的情况下，能够显著地降低驱动电压。
[0312] (例35)
[0313] 通过下述方法，制作出模拟了有机EL元件的样品G。样品G依次具有玻璃基板、阴极 (ITO)、电子传输层(非晶金属氧化物的薄膜）、电子注入层(非晶C12A7电子化合物薄膜）、发 光层(Alq3)、空穴传输层(a-NPD)、空穴注入层(MoOx)和阳极(Ag)。
[0314] 首先，在无碱玻璃基板上通过一般的瓣射方法形成ITO层(厚度IOOnm)。接着，在 ITO层上形成化-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜(厚度l(K)nm)作为电子传输层。成膜条件 与上述例21的情况相同。
[0315] 接着，在非晶金属氧化物的薄膜之上形成非晶C12A7电子化合物薄膜(厚度4nm)。 [0316]该薄膜通过瓣射法形成。使用72mmX72mm尺寸的结晶C12A7电子化合物烧结体用 于祀。成膜中使用对向祀瓣射装置，将氣气压力设定为0.1Pa，RF功率设定为lOOW。
[0317] 接着，在非晶C12A7电子化合物薄膜之上形成Alq3层(厚度50皿)作为发光层。AlqS 层通过如上所述的真空蒸锻法形成。
[0318] 接着，通过电阻加热蒸锻法在该发光层之上形成a-NTO层(厚度50nm)。蒸锻源使用 向钢制的相蜗中添加的NTO粉末，成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0319]接着，通过电阻加热蒸锻法在a-NPD层之上形成MoOx层(厚度5nm)。蒸锻源使用Mo〇3 粉末，成膜速度设定为0. lnm/秒。
[0320] 接着，通过电阻加热蒸锻法在MoOx层上成膜出Ag层（厚度80nm)。蒸锻源使用Ag颗 粒，成膜速度设定为1. Onm/秒。
[0321] 腔室内的真空度均设定为2 XlO-6Pao
[0322] 使用所得到的样品G，评价亮度特性。将结果示于图13中。
[0323] 图13中示出了样品G的亮度-电压特性。根据该图可知，在样品G的情况下，得到 lOcd/m2的亮度时的驱动电压为约5.2V左右，足够低。
[0324] 如此确认到：在使用Zn-Si-O系的非晶金属氧化物作为电子传输层的有机化元件 的情况下，能够显著地降低驱动电压。
[0325] (例 36)
[0326] 通过下述方法，制作出模拟了有机化元件的样品H~M。运些样品形成从阴极注入 电子但从阳极难W注入空孔的构成，对电子的流动难易度进行评价。W下示出各样品的构 成。
[0327] 样品H依次具有玻璃基板、阴极（IT0、厚度l(K)nm)、电子传输层(Zn-Si-O系的非晶 金属氧化物的薄膜、厚度40nm)、空穴阻挡层兼电子注入层(非晶C12A7电子化合物薄膜、厚 度4nm)、电子传输层（Alq3、厚度160nm)、空穴阻挡层（BCP、厚度20nm)和阳极（AU厚度 IOOnm)。
[03%]样品I依次具有玻璃基板、阳极(AU厚度80皿)、空穴阻挡层(BCP、厚度20皿)、电子 传输层(Alq3、厚度160nm)、电子注入层化iF、厚度0.5nm)和阴极(A1、厚度80nm)。
[0329] 样品J依次具有玻璃基板、阴极(AU厚度80nm)、电子注入层化iF、厚度0.5nm)、电 子传输层(Alq3、厚度160nm)、空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)和阳极(A1、厚度80nm)。
[0330] 样品K依次具有玻璃基板、阴极(IT0、厚度100皿）、电子传输层(Alq3、厚度160皿)、 空穴阻挡层(BCP、厚度20nm)和阳极(A1、厚度lOOnm)。
[0331] 样品L依次具有玻璃基板、阳极(AU厚度80皿)、空穴阻挡层(BCP、厚度20皿)、电子 传输层(Alq3、厚度160nm)和阴极(A1、厚度80nm)。
[0332] 样品M依次具有玻璃基板、阴极(A1、厚度80nm)、电子传输层(Alq3、160nm)、空穴阻 挡层(BCPJOnm)和阳极(Al、80nm)。
[0333] W下示出各层的成膜方法。
[0334] 样品H和K中的口0设定为Geomatec公司制造的FLAT 口0,电阻率为14化Q ? cm。
[0335] 样品H中的非晶金属氧化物的薄膜使用ZnO与Si化W摩尔比计具有80%和20%的 组成、且直径为7.6mm(3英寸）的烧结体作为瓣射祀。使用低溫累将腔室内排气至SXlCT 7Pa 后，导入0.25 %的化和99.75 %的Ar作为瓣射气体。将祀与基板间的距离设定为IOcm，通过 RF磁控瓣射法而成膜。压力设定为0. APasRF功率设定为100W。
[0336] 样品肿的非晶C12A巧子化合物薄膜使用电子密度1.4X IO2Icnf3的多晶C12A巧 子化合物的烧结体作为瓣射祀，通过对向祀瓣射法而成膜。烧结体尺寸设定为85mmX85mm X厚度4mm。使用满轮累将腔室内排气至5 XlCT5化后，导入100%的Ar作为瓣射气体。与对向 的祀垂直地配置基板，将祀的下端与基板的距离设定为1.7cm。压力设定为O.lPa。
[0337] 样品H~M中的Alq3和BCP是使用低溫累将腔室内排气至5 XlO-S化后通过真空蒸锻 法而成膜。成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0338] 样品H~M中的Al是使用低溫累将腔室内排气至5X10-中a后通过真空蒸锻法而成 膜。成膜速度设定为Inm/秒。
[0339] 样品I和J中的LiF是使用低溫累将腔室内排气至5X1(T6化后通过真空蒸锻法而成 膜。成膜速度设定为0.1 nm/秒。
[0340] 将所得到的样品H~M的电流密度-电压特性示于图14中。可知按照达到0.2iiA/cm2 时的电压按升序排列为样品H、样品I、样品J、样品L、样品M、样品K，样品H的构成是最容易使 电子流动的构成。
[0341] W往，对于将基板侧的电极作为阴极并蒸锻LiF作为电子注入层的构成(样品J)而 言，与在有机层上蒸锻LiF作为电子注入层的构成(样品I)相比不易使电子流动。通过形成 在口 0上瓣射成膜出Zn-Si-O系的非晶金属氧化物的薄膜和非晶C12A7电子化合物薄膜的构 成(样品H)，由此，即使是将基板侧的电极作为阴极的构成，与在有机层上配置有电子注入 层和阴极的构成相比也能够使电子更容易流动。
[0342] 产业上的可利用性
[0343] 本发明的金属氧化物的薄膜能够应用于有机电致发光元件、有机太阳能电池等有 机器件。有机电致发光元件可W是通过中间层将多个发光层连接层叠的串列结构。太阳能 电池可W是有机太阳能电池也可W是无机太阳能电池，还可W是将多个光电转换层连接层 叠而成的串列结构。
[0344] 本发明的有机电致发光元件能够用作显示装置的显示元件。具有本发明的有机电 致发光元件的显示装置能够应用于各种各样的电子设备中。例如，可W作为显示装置组装 在电视接收机等显示设备、数码相机等摄像设备、计算机等数字信息处理设备、移动电话等 移动终端装置等的显示部中。另外，可W作为显示装置组装在车辆内的显示部或车载导航 装置的显示部等中。
[0345] 具备本发明有机电致发光元件的显示装置可W配备在建筑结构物或移动物体(车 辆、飞机或船舶等)的窗、n、顶棚、地板、墙壁、隔断等中。另外，也可W作为广告用显示装置 而配备在公共交通机关车辆、街道的广告板、广告塔等中。有机电致发光元件也可W用作照 明装置的光源、显示装置的光源。
[0346] 本申请要求基于2013年12月26日提出的日本专利申请2013-268343号和2014年9 月18日提出的日本专利申请2014-190362号的优先权，将该日本申请的全部内容W参考的 方式援用于本申请中。
[0%7]符号说明
[0348] 100有机电致发光元件
[0349] 110 基板
[0；350] 120 阴极
[0；351] 130电子注入层
[0巧2] 140电子传输层
[0353] 145空穴阻挡层
[0354] 150发光层
[0巧5] 155电子阻挡层
[0356] 160空穴传输层
[0357] 170空穴注入层
[0%引 180 阳极
【主权项】
1. 一种非晶金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(0)，其中Zn/(Zn+Si)的原 子数比为0.30~0.95。2. 如权利要求1所述的薄膜，其中， 该薄膜含有选自由锡（Sn)、钛(Ti)、铟（In)、镓(Ga)、铌(Nb)和铝(A1)组成的组中的一 种以上其它金属成分， 以氧化物换算计，相对于Zn0、Si02和其它金属成分的氧化物的合计100摩尔％，其它金 属成分的含量为15摩尔％以下。3. 如权利要求1或2所述的薄膜，其折射率为1.50~2.00。4. 如权利要求1~3中任一项所述的薄膜，其为电子传输性膜。5. -种有机电致发光元件，其具有权利要求1~4中任一项所述的薄膜。6. 如权利要求5所述的有机电致发光元件，其在阳极与阴极之间具有发光层，在发光层 与阴极之间具有所述薄膜。7. 如权利要求6所述的有机电致发光元件，其中，所述薄膜为选自电子传输层、电子注 入层和空穴阻挡层中的一种以上的层。8. 如权利要求6或7所述的有机电致发光元件，其中，所述薄膜的厚度为70nm~2000nm。9. 如权利要求6~8中任一项所述的有机电致发光元件，其中，在所述薄膜与阴极之间 具有由选自由氟化锂、碳酸铯、氯化钠、氟化铯、氧化锂、氧化钡、碳酸钡和8-羟基喹啉锂组 成的组中的一种以上构成的电子注入层。10. 如权利要求6~8中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述薄膜与所述阴极直 接接触。11. 一种太阳能电池，其具有权利要求1~4中任一项所述的薄膜。12. 如权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述薄膜为选自电子传输层、电子注入层 和空穴阻挡层中的一种以上的层。13. -种有机太阳能电池，其具有权利要求1~4中任一项所述的薄膜。14. 如权利要求13所述的有机太阳能电池，其中，所述薄膜为选自电子传输层、电子注 入层和空穴阻挡层中的一种以上的层。15. -种金属氧化物的薄膜，其含有锌(Zn)、硅(Si)和氧(0)，其中Zn/(Zn+Si)的原子数 比为0.30~0.95。16. -种有机电致发光元件，其具有权利要求15所述的薄膜。17. -种太阳能电池，其具有权利要求15所述的薄膜。18. -种有机太阳能电池，其具有权利要求15所述的薄膜。
【文档编号】H01L51/50GK105849929SQ201480071371
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月4日
【发明人】细野秀雄, 户田喜丈, 渡边俊成, 宫川直通, 伊藤和弘, 渡边晓, 光井彰, 大越雄斗
【申请人】国立研究开发法人科学技术振兴机构, 国立大学法人东京工业大学, 旭硝子株式会社