[发明专利]具有激子阻挡型电荷载流子过滤层的有机光敏器件

说明书

本文中公开了有机光敏器件，其包括至少一个激子阻挡型电荷载流子过滤层。所述过滤层包含至少一种宽能隙材料和至少一种电子或空穴传导材料的混合物。如本文中所述，所述新型过滤层同时阻挡激子并传导目标电荷载流子(电子或空穴)。

相关申请的交互参考

本申请要求2013年4月12日提交的美国临时申请No.61/811,570、2013年8月29日提交的美国临时申请No.61/871,452、2013年12月5日提交的美国临时申请No.61/912,051的权益，所述申请全部在此以其全文引为参考。

关于联邦资助研究的声明

根据美国能源部(U.S.Department of Energy)授予的合约No.DE-SC0000957、DE-SC0001013和DE-EE0005310，并根据空军科学研究局(Air Force Office of ScientificResearch)授予的合约FA9550-10-1-0339，本发明在美国政府支持下完成。政府在本发明中具有一定的权利。

联合研究协定

本公开的主题以一个或多个以下团体的名义和/或将一个或多个以下团体借大学-企业联合研究协议相联合来完成的：密歇根大学董事会(The Regents of theUniversity of Michigan)，南加州大学(University of Southern California)，和全球光子能源公司(Global Photonic Energy corporation)。所述协议在本公开的主题筹备之日和之前生效，并作为在协议范围内从事的活动的结果而完成。

技术领域

本发明总的涉及电活性、光学活性、太阳能和半导体器件，并且具体涉及包含至少一个激子阻挡型电荷载流子过滤器的有机光敏光电子器件。本文中还公开了其制备方法。

背景技术

光电子器件依靠材料的光学和电子性质，通过电子产生或检测电磁辐射或者从环境电磁辐射生成电。

光敏光电子器件将电磁辐射转变成电。太阳能电池，也称为光伏(PV)器件，是专门用于产生电力的光敏光电子器件类型。可从太阳光以外的光源产生电能的PV器件可用于驱动耗电负载以提供，例如，照明、加热、或者给电子线路或装置例如计算器、收音机、电脑或者远程监控或通讯设备供能。这些发电应用还经常包括电池或其他贮能装置的充电，以便当得不到从太阳或其他光源的直接照明时可以继续运行，或者平衡有专门应用需要的PV器件的功率输出。在本文中使用时，术语“电阻性负载”是指任何电力消耗或储存型电路、装置、设备或系统。

另一种类型的光敏光电子器件是光电导体电池。在这种功能中，信号检测电路监测所述器件的电阻来检测光吸收引起的变化。

另一种类型的光敏光电子器件是光电检测器。在工作中，光电检测器结合电流检测电路使用，所述电流检测电路测量当所述光电检测器暴露于电磁辐射时产生的电流并可以具有外加偏压。在此描述的检测电路能够向光电检测器提供偏压和测量所述光电检测器对电磁辐射的电子响应。

这三类光敏光电子器件可以根据是否存在如下文定义的整流结以及根据所述器件是否在外加电压、亦称偏压或偏置电压下运行来表征。光电导体电池不具有整流结并且通常在偏压下运行。PV器件具有至少一个整流结并且在没有偏压下运行。光电检测器具有至少一个整流结并且通常但不总是在偏压下运行。作为一般规则，光伏电池向电路、装置或设备提供电力，但是不提供控制检测电路的信号或电流、或从检测电路的信息输出。相反，光电检测器或光电导体提供控制检测电路的信号或电流、或从检测电路的信息输出，但是不向电路、装置或设备提供电力。