DE19741333A1

DE19741333A1 - Electroluminescent arrangement

Info

Publication number: DE19741333A1
Application number: DE19741333A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Gruenwald; Andreas Dr Heilmann; Peter Prof Jutzi; Guenter Prof Schmid; Thomas Sawitowski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-01
Also published as: WO1999016135A1

Abstract

The invention relates to an electroluminescent device (10), which contains an electroluminescent element having at least one material (11), for instance Al2O3, that is provided with traversing pores (15), at least in certain sections, and in which at least one electroluminescent compound (16) has been partially inserted, i.e. silicium, which can be produced from a corresponding silicium precursor compound, i.e. Cp*SiH3, using a MOCVD method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrolumineszierende Anordnung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to a electroluminescent arrangement according to the genus of independent claim and a process for their Manufacturing.

State of the art

Eine elektrolumineszierende Anordnung ist dadurch charakterisiert, daß sie unter Anlegung einer elektrischen Spannung unter Stromfluß Licht aussendet. Derartige Anordnungen sind unter der Bezeichnung "Leuchtdioden (LED = light emitting diodes) seit langem bekannt. Als Elektrolumineszenz bezeichnet man die direkte Umwandlung elektrischer Energie in Licht. Dieses Phänomen kommt je nach verwendetem Material durch unterschiedliche Mechanismen zustande. Als Materialien werden zum einen anorganische Halbleiterverbindungen, beispielsweise mit Fremdatomen dotierte ZnS oder Gas-Verbindungen eingesetzt. Der Ursprung der Elektrolumineszenz in anorganischen Halbleitermaterialien liegt in der durch Elektroneninjektion verursachten Anregung von lumineszierenden Zentren (beispielsweise der Dotiermaterialien wie Mangan oder Terbium) in den anorganischen Gastgittern. Dazu ist Wechselstrom und eine hohe Stromstärke von über 100 Volt erforderlich. Zum anderen finden seit mehreren Jahren verstärkt organische Materialien, beispielsweise Poly-(p phenylen-vinylen) (PPV) Verwendung als elektrolumineszierende Materialien. Elektrolumineszenz in organischen Verbindungen erfolgt durch Rekombination von sogenannten Löchern, das heißt positiven Ladungen und Elektronen, das heißt negativen Ladungen, über Exzitonzustände (US-PS 4 539 507). Elektrolumineszierende Anordnungen enthalten ein oder mehrere Schichten aus organischen oder anorganischen Ladungstransportverbindungen. Der prinzipielle Aufbau in der Reihenfolge der Schichten ist wie folgt:
Träger, Substrat
Basiselektrode (Anode)
Elektrolumineszierendes Element
Topelektrode (Kathode)
Kontakte
Umhüllung, Verkapselung.An electroluminescent arrangement is characterized in that it emits light under current flow when an electrical voltage is applied. Such arrangements have long been known under the name "light emitting diodes. Electroluminescence is the direct conversion of electrical energy into light. Depending on the material used, this phenomenon is caused by different mechanisms. On the one hand, inorganic semiconductor compounds are used as materials The origin of electroluminescence in inorganic semiconductor materials lies in the excitation of luminescent centers (for example doping materials such as manganese or terbium) in the inorganic guest lattices caused by electron injection. This is accompanied by alternating current and a high current of over 100 volts is required, and on the other hand, organic materials, for example poly- (p-phenylene-vinylene) (PPV), have been used increasingly as electroluminescent materials for several years Connections are made by recombination of so-called holes, that is positive charges and electrons, that is negative charges, via exciton states (US Pat. No. 4,539,507). Electroluminescent devices contain one or more layers of organic or inorganic charge transport compounds. The basic structure in the order of the layers is as follows:
Carrier, substrate
Base electrode (anode)
Electroluminescent element
Top electrode (cathode)
contacts
Wrapping, encapsulation.

Einen weiteren Zugang zu elektrolumineszierenden Anordnungen wird in dem Artikel von M. Granström, N. Bergren und O. Inganäs "Micrometer and Nanometer sized polymeric Light Emitting Diodes" in: Science 1995, 267, S. 1479-1481 beschrieben, in dem eine poröse Polycarbonatmembran zwischen zwei Elektroden auf einem transparenten Substrat angeordnet ist. Die Poren sind mit elektrolumineszierenden organischen Polymeren gefüllt. Diese Polycarbonatmembranen weisen Porendurchmesser von 10 nm bis zu 100 nm auf, so daß damit sogenannte Nano-LED's verwirklicht werden können. So können verschiedene Geometrien insbesondere in miniaturisierten Anordnungen einfach realisiert werden. In den letzten Jahren hat sich ebenfalls gezeigt, daß Silizium Elektrolumineszenz aufgrund des sogenannten "quantum confinement effect" aufweist (M.J. Sailer and E.J. Lee, Surface Chemistry of Luminescent Silicon Nano-Crystallites, Adv. Mater. 1997, 9, S. 783 bis 793). Weiterhin sind lumineszierende Gold(I)- Verbindungen bekannt (L.H. Gade, Angewandte Chemie 1997, 109, S. 1219 bis 1221). Alle bekannten Systeme konnten jedoch die ihnen aufgrund der verwendeten Materialien inhärenten Probleme, beispielsweise Luftbeständigkeit, Elektrooxidation, hohe Stromstärken oder Lichtausbeute nicht lösen.Further access to electroluminescent devices is described in the article by M. Granström, N. Bergren and O. Inganäs "Micrometer and Nanometer sized polymeric Light Emitting Diodes "in: Science 1995, 267, pp. 1479-1481 described in which a porous polycarbonate membrane between two electrodes arranged on a transparent substrate is. The pores are organic with electroluminescent Filled with polymers. These polycarbonate membranes exhibit Pore diameter from 10 nm up to 100 nm, so that so-called nano-LEDs can be realized. So can different geometries especially in miniaturized Arrangements can be easily realized. In recent years has also been shown to silicon electroluminescence due to the so-called "quantum confinement effect" (M.J. Sailer and E.J. Lee, Surface Chemistry of Luminescent Silicon Nano-Crystallites, Adv. Mater. 1997, 9, Pp. 783 to 793). Furthermore, luminescent gold (I) - Compounds known (L.H. Gade, Angewandte Chemie 1997, 109, pp. 1219 to 1221). All known systems could however the them due to the materials used inherent problems, such as air resistance, Electro oxidation, high currents or luminous efficacy are not to solve.

Es bestand die Aufgabe, eine elektrolumineszierende Anordnung zur Verfügung zu stellen, die einfach und preiswert herzustellen ist und insbesondere besonders langlebig und gegenüber Umwelteinflüssen resistent ist.The task was to be an electroluminescent Arrangement to provide that simple and is inexpensive to manufacture and especially special is durable and resistant to environmental influences.

Advantages of the invention

Erfindungsgemäß wird eine elektrolumineszierende Anordnung zur Verfügung gestellt, deren elektrolumineszierendes Element mindestens ein Material enthält, welches mit zumindest bereichsweise durchgehenden Poren versehen ist, in die zumindest teilweise eine elektrolumineszierende Verbindung eingebracht ist, die ein Element aus der Gruppe Silizium, Germanium, Gallium, Indium, Cadmium, Zink enthält. Es ist damit in einfachster Weise möglich, durch die Porenstruktur, die vorteilhafterweise kontrolliert eingestellt werden kann, eine Vielzahl von anorganischen elektrolumineszierenden Verbindungen in diese Poren einzubringen. Damit kann in einfacher Weise die Geometrie der elektrolumineszierenden Anordnung eingestellt werden, die darüberhinaus durch die Porenstruktur eine besonders hohe Stabilität aufweist.According to the invention, an electroluminescent arrangement provided their electroluminescent Element contains at least one material that with through pores is provided at least in some areas, in which is at least partially an electroluminescent Connection is introduced, which is an element from the group Contains silicon, germanium, gallium, indium, cadmium, zinc. It is thus possible in the simplest possible way Pore structure that advantageously controls can be set a variety of inorganic electroluminescent compounds in these pores bring in. This allows the geometry to be changed in a simple manner the electroluminescent arrangement can be set, which is also a special one due to the pore structure has high stability.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektrolumineszierenden Anordnung kann in einfachen Verfahrensschritten durchgeführt werden. Dabei wird auf ein transparentes Substrat, beispielsweise Glas oder ein transparenter Kunststoff, der flexibel sein kann, eine transparente oder semitransparente elektrisch leitfähige Schicht, beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO), abgeschieden. Darauf wird eine zumindest bereichsweise mit Poren im Nanobereich versehene Schicht aufgebracht. In die Poren wird zumindest bereichsweise eine elektrolumineszierenden Verbindung eingebracht, und auf die Oberfläche der nanoporösen Schicht wird eine zweite elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht. Durch diesen einfachen Schichtaufbau ist es möglich, das Verfahren zur Herstellung einer elektrolumineszierenden Anordnung wesentlich zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.The inventive method for producing a such an electroluminescent arrangement can be found in simple procedural steps are carried out. Here is placed on a transparent substrate, such as glass or a transparent plastic that can be flexible a transparent or semi-transparent electrical conductive layer, for example indium tin oxide (ITO), deposited. This is followed at least in some areas Pores applied in the nanoscale layer. In the Pores become at least in some areas introduced electroluminescent compound, and on the The surface of the nanoporous layer becomes a second electrically conductive layer applied. Through this simple layer structure, it is possible to use the process for Manufacture of an electroluminescent device to simplify considerably and to make it inexpensive.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous refinements and developments of Invention are described in the subclaims.

In vorteilhafter Weise enthält die elektrolumineszierende Verbindung poröses Silizium. Poröses Silizium weist eine große Oberfläche auf und luminesziert durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Es ist so möglich, diese elektrolumineszierenden porösen Siliziumverbindungen in mikroelektronische Schaltungen aus Silizium mitzuintegrieren, so daß es in einfachster Weise möglich ist, die poröse Matrix gefüllt mit porösem Silizium auch in Halbleiteranordnungen zu verwenden.The electroluminescent advantageously contains Connection porous silicon. Porous silicon has one large surface area and luminescence by applying one electrical voltage. It is possible this way electroluminescent porous silicon compounds in microelectronic circuits made of silicon to integrate, so that it is possible in the simplest possible way is, the porous matrix also filled in with porous silicon To use semiconductor devices.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält die elektrolumineszierende Verbindung ein Siloxen. Siloxen ist eine Siliziumverbindung, die sich besonders einfach, beispielsweise durch Thermolyse entsprechender Ausgangsverbindungen, in den Poren des elektrolumineszierenden Elements abscheiden läßt. Darüberhinaus kann Siloxen in einfachster Weise p- oder n-do tiert werden, so daß eine Vielzahl von verschieden dotierten Siloxenen erhalten werden kann, die es ermöglichen, sämtliche Wellenlängen bei der Lichtemission zur Verfügung zu stellen. Besonders vorteilhaft ist, wenn in den Poren eine erste Schicht aus einer p-dotierten Siliziumverbindung oder einer anderen p-leitenden Verbindung angeordnet ist. Damit kann in einfacher Weise auf die erste Schicht eine zweite Schicht aus einer n-dotierten Siliziumverbindung angeordnet werden, so daß damit nach Anlegen einer elektrischen Spannung eine einfache Rekombination der Ladungsträger und damit Elektrolumineszenz erfolgt. Die Silizium enthaltenden Verbindungen bilden thermodynamisch sehr stabile Si-O-Al Bindungen mit der Oberfläche der Nanoporen aus, was zu einer erhöhten Festigkeit und Stabilität der gesamten Anordnung führt.In a further preferred embodiment, the electroluminescent compound a siloxene. Is siloxene a silicon compound that is particularly easy for example by thermolysis Output compounds, in the pores of the can deposit electroluminescent element. In addition, siloxene can be p- or n-do in the simplest way be animals, so that a variety of different doped siloxenes that can be obtained enable all wavelengths in light emission to provide. It is particularly advantageous if in the pores a first layer of a p-doped Silicon compound or another p-type compound is arranged. This can be done easily at first Layer a second layer from an n-doped Silicon compound are arranged so that after Applying an electrical voltage is a simple one Recombination of the charge carriers and thus electroluminescence he follows. Form the silicon containing compounds thermodynamically very stable Si-O-Al bonds with the Surface of the nanopores resulting in an increased Strength and stability of the entire arrangement leads.

Es ist in ebenfalls vorteilhaft, auf der ersten Schicht eine zweite Schicht aus anderen n-leitenden Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ZnS, CdS, GaAs, InGaS, InGaAs, MnS anzuordnen. Auch hiermit können in einfacher Weise verschiedene n-dotierte Verbindungen, die stabil sind und besonders gut elektrolumineszieren, aufgebracht werden, so daß ebenfalls durch Rekombination der Ladungsträger verschiedene Wellenlängen in einfachster Weise erhalten werden können. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, auf der ersten und/oder zweiten Schicht eine Schicht aus ligandenstabilisierten Goldclusterverbindungen anzuordnen, insbesondere Goldclusterverbindungen die Gold in Form seiner einwertigen Oxidationsstufe aufweisen, so daß deren Lumineszenz und hervorragende Leitfähigkeit genutzt werden können, um ein besonders effektives und effizientes elektrolumineszierendes Element zu bilden.It is also advantageous in FIG. 1 on the first layer second layer of other n-type connections, selected from the group consisting of ZnS, CdS, GaAs, To order InGaS, InGaAs, MnS. You can also use this simply different n-doped compounds that are stable and electroluminescent particularly well, be applied so that also by recombination of Charge carriers of different wavelengths in the simplest way can be obtained. It is also advantageously possible a layer of on the first and / or second layer to arrange ligand-stabilized gold cluster compounds, especially gold cluster compounds which are gold in the form of its have monovalent oxidation state, so that their Luminescence and excellent conductivity can be used can be a particularly effective and efficient to form electroluminescent element.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die nanoporöse Schicht aus Aluminiumdioxid, welches beispielsweise durch anodische Oxidation von Aluminiumfolien erhalten werden kann. Vorteilhaft ist, daß die Größe und der Durchmesser der Nanoporen eingestellt werden können, so daß auch hier die Größe des LED-Elementes in einfachster Weise variiert werden kann und entsprechend der Anwendung einsetzbar ist. Von Vorteil ist ebenso, daß die Größe und der Durchmesser der Nanoporen die Farbenintensität der Elektrolumineszenz bestimmen. Vorteilhafterweise wird die Schicht mit der elektrolumineszierenden Verbindung über ein CVD-Verfahren eingebracht, so daß keine aufwendigen Apparaturen erforderlich sind, und die Verbindungen schonend abgeschieden werden können.In a preferred embodiment of the invention Process, the nanoporous layer consists of Aluminum dioxide, for example by anodic Oxidation of aluminum foils can be obtained. It is advantageous that the size and diameter of the Nanopores can be set, so that here too The size of the LED element can be varied in the simplest way can and can be used according to the application. From Another advantage is that the size and diameter of the Nanopores the color intensity of electroluminescence determine. The layer with the electroluminescent connection via a CVD process introduced so that no expensive equipment are required and the connections are gentle can be separated.

In bevorzugter Ausgestaltung wird als Ausgangsverbindung für das CVD-Verfahren eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Cp*)₂Si, Cp*SiH₃, Cp*SiH_3-xDR₃, (Cp*)_xSi₂H_y, wobei x für 1, 2 oder 3 steht, y für eine ganze Zahl zwischen 2 und 6, D für As, P, B, Al, Sb, Ga, In, Bi, N steht und R gleich oder verschieden sein kann und für C₁ bis C₆-Alkyl, Phenyl, Alkoxphenyl, Mesityl, Aralkyl steht, so daß eine große Anzahl an nichtdotierten unterschiedlich Silizium enthaltenden Verbindungen zur Verfügung gestellt wird, womit in einfachster Weise der Bedeckungsgrad und die Schichtdicke eingestellt werden können. Die mit Phosphanen, Arsanen usw. substituierten Siliziumverbindungen bieten die überraschende und einfache Möglichkeit durch die Wahl des Liganden und des Substituierungsgrades einfach und zuverlässig p- oder n-dotierte Silizium- und Siloxenschichten abzuscheiden, wobei damit ebenfalls in einfacher Weise durch die gewählte Stöchiometrie der Dotierungsgrad und die Schichtdicke kontrolliert werden kann. Kompliziertere herkömmliche Dotierverfahren entfallen dadurch. In a preferred embodiment, a compound is selected as the starting compound for the CVD process from the group consisting of (Cp *) ₂ Si, Cp * SiH ₃ , Cp * SiH _3-x DR ₃ , (Cp *) _x Si ₂ H _y , where x stands for 1, 2 or 3, y stands for an integer between 2 and 6, D stands for As, P, B, Al, Sb, Ga, In, Bi, N and R can be the same or different and for C ₁ to C ₆ alkyl, phenyl, alkoxphenyl, mesityl, aralkyl, so that a large number of non-doped compounds containing different silicon is made available, with which the degree of coverage and the layer thickness can be adjusted in the simplest way. The silicon compounds substituted with phosphanes, arsanes, etc. offer the surprising and simple possibility of simply and reliably depositing p- or n-doped silicon and silox layers by the choice of the ligand and the degree of substitution, whereby the degree of doping is also simple due to the selected stoichiometry and the layer thickness can be checked. This eliminates the need for more complicated conventional doping processes.

Embodiments

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehöriger Figuren näher erläutert.The invention is based on exemplary embodiments and associated figures explained in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer elektrolumineszierenden Anordnung, Fig. 2 einen weiteren Aufbau der elektrolumineszierenden Anordnung und Fig. 3 noch einen weiteren Aufbau. Fig. 1 shows the schematic structure of an electroluminescent device, Fig. 2 shows a further construction of the electroluminescent device, and FIG. 3 is still another structure.

Fig. 1 erläutert schematisch den Aufbau einer elektrolumineszierenden Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die elektrolumineszierende Anordnung 10 besteht aus einem Substrat 12, beispielsweise Glas oder PMMA, auf den eine transparente oder semitransparente Anode 13, beispielsweise aus ITO, aufgebracht ist. Auf der Schicht mit der Anode 13 ist ein mit Poren im Nanobereich versehenes Material, beispielsweise Al₂O₃, 11 aufgebracht. Die Poren 15 haben einen Durchmesser im Nanobereich von 10 nm bis 100 nm. Auf die Schicht 11 des nanoporösen Materials und in die Poren 15 ist eine Silizium enthaltende Verbindung 16, beispielsweise ein Siloxen, oder nanoporöses Silizium angeordnet. Es ist auch möglich, daß nur die Poren 15 mit der elektrolumineszierenden Verbindung 16 gefüllt werden, Fig. 1 zeigt jedoch eine mögliche Ausführungsform, bei der noch eine weitere Schicht aus der elektrolumineszierenden Verbindung 16 auf das Substrat 11 aufgebracht ist. Darauf angeordnet ist die Kathode 14. Fig. 1 schematically illustrates the structure of an electroluminescent device according to the present invention. The electroluminescent arrangement 10 consists of a substrate 12 , for example glass or PMMA, to which a transparent or semi-transparent anode 13 , for example made of ITO, is applied. A material with pores in the nano range, for example Al ₂ O ₃ , 11, is applied to the layer with the anode 13 . The pores 15 have a diameter in the nano range from 10 nm to 100 nm. A silicon-containing compound 16 , for example a siloxene, or nanoporous silicon is arranged on the layer 11 of the nanoporous material and in the pores 15 . It is also possible that only the pores 15 are filled with the electroluminescent compound 16 , but FIG. 1 shows a possible embodiment in which a further layer of the electroluminescent compound 16 is applied to the substrate 11 . The cathode 14 is arranged thereon.

Fig. 2 zeigt schematisch nur eine Nanopore in vergrößertem Maßstab einer erfindungsgemäßen Anordnung. Diese Anordnung 20 besteht ebenfalls aus einem transparenten Substrat 22, auf das eine Anode 23 aufgebracht ist. Die Anode 23 kann, wie in Fig. 1, ebenfalls aus ITO oder auch aus einem transparenten Polymer, beispielsweise aus Polythiophen oder Polypyrrol bestehen. Die nanoporöse Schicht 21 kann beispielsweise aus Al₂O₃ bestehen. Die Nanopore 27 weist eine erste Schicht 25, beispielsweise aus p-dotiertem Silizium oder einem p-dotierten Siloxen auf. Auf diese Schicht 25 ist eine weitere Schicht 26, beispielsweise aus n-dotiertem Silizium oder n-dotiertem Siloxen aufgebracht. Es ist weiterhin möglich, daß die Schicht 26 sich nur in der Pore befindet oder, wie auch die Schicht 25, auf der Oberfläche des nanoporösen Substrats sich befindet. Es ist in einer weiteren Ausführungsform ebenfalls möglich, daß die Schicht 26 aus n-dotierten oder n-leitenden Verbindungen, beispielsweise ZnS, CdS, GaAs, InGaS, InGaAs oder MnS besteht. In einer weiteren Ausführungsform können auch ligandenstabilisierte Goldclusterverbindungen, beispielsweise Au₃(Ch₃N=COCH3)₃, Au₅₅Cl₆(PPh₃)₁₂, Au₅₅Cl₆(PPh₂C₆H₄SO₃H)₁₂, Au₅₅Cl₆(TOSS)₁₂ (TOSS = Hepta-(cyclo pentyl)-(3-mercaptopropyl)-silasesquioxan) verwendet werden. Auf die Schicht 26 ist eine Kathode 24 aufgebracht. Fig. 2 schematically shows only a nanopore in enlarged scale of an inventive arrangement. This arrangement 20 also consists of a transparent substrate 22 to which an anode 23 is applied. As in FIG. 1, the anode 23 can also consist of ITO or also of a transparent polymer, for example of polythiophene or polypyrrole. The nanoporous layer 21 can consist, for example, of Al ₂ O ₃ . The nanopore 27 has a first layer 25 , for example made of p-doped silicon or a p-doped siloxene. A further layer 26 , for example made of n-doped silicon or n-doped siloxes, is applied to this layer 25 . It is also possible that the layer 26 is only in the pore or, like the layer 25 , is on the surface of the nanoporous substrate. In a further embodiment it is also possible for the layer 26 to consist of n-doped or n-conducting compounds, for example ZnS, CdS, GaAs, InGaS, InGaAs or MnS. In a further embodiment, ligand-stabilized gold cluster compounds can also be used, for example Au ₃ (Ch ₃ N = COCH3) ₃ , Au ₅₅ Cl ₆ (PPh ₃ ) ₁₂ , Au ₅₅ Cl ₆ (PPh ₂ C ₆ H ₄ SO ₃ H) ₁₂ , Au ₅₅ Cl ₆ (TOSS) ₁₂ (TOSS = hepta- (cyclopentyl) - ( 3- mercaptopropyl) -silasesquioxane) can be used. A cathode 24 is applied to the layer 26 .

Fig. 3 zeigt einen weiteren Aufbau der erfindungsgemäßen elektrolumineszierenden Anordnung, wobei wie in Fig. 2 nur eine Nanopore gezeigt ist. Die elektrolumineszierende Anordnung 30 besteht aus grundsätzlich dem gleichen Schichtaufbau wie dem in Fig. 1 und 2 gezeigten. Auf einem transparenten Substrat 32 befindet sich eine transparente oder semitransparente Anode 33. Darauf angeordnet ist das nanoporöse Substrat 31, das Nanoporen 38 aufweist. In der Nanopore 38 ist eine Schicht 35 aus p-dotiertem Silizium oder p-dotiertem Siloxen angeordnet. Auf dieser Schicht 35 ist eine Schicht 36 aus n-leitenden Clusterverbindungen, beispielsweise ZnS oder CdS oder GaAs aufgebracht. Ebenfalls können die Verbindungen, die in der Beschreibung zu Fig. 2 erwähnt werden, Verwendung finden. Auf dieser Schicht 36 ist nun eine weitere Schicht 37 aus ligandenstabilisierten Goldclustern aufgebracht. Die Schicht 37 wird von der Kathode 34 kontaktiert. FIG. 3 shows a further structure of the electroluminescent arrangement according to the invention, only one nanopore being shown as in FIG. 2. The electroluminescent arrangement 30 basically consists of the same layer structure as that shown in FIGS. 1 and 2. A transparent or semi-transparent anode 33 is located on a transparent substrate 32 . The nanoporous substrate 31 , which has nanopores 38 , is arranged thereon. A layer 35 made of p-doped silicon or p-doped siloxes is arranged in the nanopore 38 . A layer 36 of n-type cluster connections, for example ZnS or CdS or GaAs, is applied to this layer 35 . The compounds mentioned in the description of FIG. 2 can also be used. A further layer 37 of ligand-stabilized gold clusters is now applied to this layer 36 . The layer 37 is contacted by the cathode 34 .

Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Nanoporen nicht vollständig aufzufüllen. In einer nicht bildlich dargestellten Ausführungsform werden nur die Wände der Nanoporen mit der oder den Schichten ausgekleidet. Es hat sich gezeigt, daß eine erfindungsgemäße Anordnung selbst bei einer Bedeckung der Nanoporenwände in der Größenordnung von einer Monolage je Schicht noch hervorragende Elektrolumineszenzeigenschaften aufweist.However, it is also possible that the nanopores are not fill up completely. In a not figurative embodiment shown, only the walls of the Nanopores lined with the layer or layers. It has have shown that an arrangement according to the invention itself a coverage of the nanopore walls in the order of one monolayer per layer Has electroluminescent properties.

In einem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrolumineszierenden Anordnung wird auf ein transparentes Substrat, beispielsweise Glas oder eine transparente Kunststoffolie, eine transparente oder semitransparente elektrisch leitfähige Schicht, beispielsweise ITO oder ein semitransparentes Polymer, beispielsweise ein Polythiophen abgeschieden. Dies geschieht mittels an sich bekannter Methoden. Auf diese elektrisch leitfähige Schicht wird eine Aluminiumschicht aufgedampft. Diese wird nunmehr anodisch in einem Säurebad, beispielsweise Oxalsäure oder Phosphorsäure oder auch Schwefelsäure oxidiert, so daß nunmehr ein nanoporöses Material, in diesem Fall Aluminium entsteht. Der Porendurchmesser ist im allgemeinen eine Funktion der angelegten Spannung, wobei der Richtwert in etwa 1 bis 1,2 Nanometer Porendurchmesser je Volt Spannung entspricht. Dieser kann zwischen 5 Nanometern und 250 Nanometern frei gewählt werden. Indem hochreines Aluminium verwendet wird, sind die so entstehenden Membranen darüberhinaus transparent in einem Spektralbereich zwischen 350 Nanometer und dem nahen infraroten Bereich. Die Dicke der Membran kann über die Zeitdauer kontrolliert werden, in der das Aluminium anodisch oxidiert wird. Nach Herausnehmen aus dem Bad wird die nunmehr nanoporöse Membran, die auf einem Substrat aufgebracht ist, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das nanoporöse Aluminium wird durch Tempern bei ca. 1200-1400°C in nanoporöses Aluminiumdioxid umgewandelt. In diese Nanoporen kann nunmehr eine erste Schicht aus einer Silizium enthaltenden Verbindung eingebracht werden. Dazu wird beispielsweise als Ausgangsverbindung Cp*SiH₃ (Cp* = Pentamethylcyclopentadien) verwendet, welches bevorzugt mittels eines MOCVD-Abscheidungsverfahrens oder thermolytisch Silizium enthaltende Filme liefert. Cp*SiH₃ wird dabei bei ca. 800° in einer Stickstoffatmosphäre zersetzt. Dies führt zur Bildung von Cp*H, H₂ und Si. Die Siliziumatome reagieren spontan mit den OH-Gruppen auf der Oberfläche der Nanoporen und ergeben stabile Al-O-Si- Wechselwirkungen. Dies ist der Beginn der Bildung von beispielsweise Siloxen, oder je nach Reaktionsbedingungen von porösem Silizium. Der Bedeckungsgrad der Porenwände durch die entstehende Siliziumverbindung hängt von der Menge an Silizium ab, die während der Thermolyse zur Reaktion kommt. Dies wird durch die Verwendung einer entsprechenden Siliziumausgangsverbindung entscheidend mitbestimmt. So beträgt der Siliziumgehalt bei Cp*SiH₃ beispielsweise 17 Gew.-%. Indem der Porendurchmesser variabel ist, können Siloxene oder poröses Silizium in einstellbaren schichtdicken an den Porenwänden abgeschieden werden. Falls p-dotiertes Siloxen abgeschieden werden soll, ist es vorteilhaft, als Ausgangsverbindung beispielsweise Cp*SiH₂PMe₃ oder ein anderes, entsprechend substituiertes Cp*SiH_3-xDR₃-Derivat zu verwenden. Je nach gewünschter Dotierung, also n- oder p-dotiert, wird das Donoratom D gewählt. Der organische Rest R bestimmt weitgehend die Flüchtigkeit und Beständigkeit der Verbindung. DR₃ kann ein Arsan, Phosphan, Boran, Alan, Stibian, Gallan, Indan, Bismutan oder ein Stickstoffligand sein, der so die entsprechenden Dotieratome für die entstehenden entsprechend dotierten Siliziumverbindungen liefert.In a method for producing the electroluminescent arrangement according to the invention, a transparent or semitransparent electrically conductive layer, for example ITO or a semitransparent polymer, for example a polythiophene, is deposited on a transparent substrate, for example glass or a transparent plastic film. This is done using methods known per se. An aluminum layer is evaporated onto this electrically conductive layer. This is then anodically oxidized in an acid bath, for example oxalic acid or phosphoric acid or also sulfuric acid, so that a nanoporous material, in this case aluminum, is now formed. The pore diameter is generally a function of the voltage applied, with the guideline approximately corresponding to 1 to 1.2 nanometers of pore diameter per volt of voltage. This can be freely selected between 5 nanometers and 250 nanometers. By using high-purity aluminum, the resulting membranes are also transparent in a spectral range between 350 nanometers and the near infrared range. The thickness of the membrane can be controlled over the period in which the aluminum is anodized. After removal from the bath, the now nanoporous membrane, which is applied to a substrate, is washed with water and dried. The nanoporous aluminum is converted into nanoporous aluminum dioxide by annealing at approx. 1200-1400 ° C. A first layer made of a silicon-containing compound can now be introduced into these nanopores. For this purpose, for example, Cp * SiH ₃ (Cp * = pentamethylcyclopentadiene) is used as the starting compound, which preferably provides films containing MOCVD or thermolytically silicon. Cp * SiH ₃ is decomposed at about 800 ° in a nitrogen atmosphere. This leads to the formation of Cp * H, H ₂ and Si. The silicon atoms react spontaneously with the OH groups on the surface of the nanopores and result in stable Al-O-Si interactions. This is the beginning of the formation of, for example, siloxes, or, depending on the reaction conditions, of porous silicon. The degree of coverage of the pore walls by the silicon compound formed depends on the amount of silicon that reacts during the thermolysis. This is decisively determined by the use of an appropriate silicon output connection. For example, the silicon content in Cp * SiH ₃ is 17% by weight. Because the pore diameter is variable, siloxenes or porous silicon can be deposited in adjustable layer thicknesses on the pore walls. If p-doped siloxene is to be deposited, it is advantageous to use, for example, Cp * SiH ₂ PMe ₃ or another correspondingly substituted Cp * SiH _3-x DR ₃ derivative as the starting compound. Depending on the desired doping, ie n- or p-doped, the donor atom D is selected. The organic radical R largely determines the volatility and stability of the compound. DR ₃ can be an Arsan, Phosphan, Boran, Alan, Stibian, Gallan, Indan, Bismutan or a nitrogen ligand, which supplies the corresponding doping atoms for the corresponding doped silicon compounds.

Durch die Wahl des Substituenten R werden die thermodynamischen Parameter der Thermolyse beeinflußt. Die Anzahl der Donoratome D ist eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Einstellung des Dotierungsgrades.By choosing the substituent R, the influenced thermodynamic parameters of thermolysis. The Number of donor atoms D is a simple and reliable one Possibility to adjust the level of doping.

Auf die entsprechende nicht dotierte Siliziumschicht kann nun sofort eine Kathode aufgedampft werden, beispielsweise Calcium-Aluminium oder Magnesium-Aluminium. Falls als erste Schicht eine p-dotierte Siliziumverbindung abgeschieden wurde, kann nun eine zweite Schicht aus einer n-dotierten Siliziumverbindung ebenfalls mittels eines an sich bekannten MOCVD-Verfahrens abgeschieden werden. Ebenso ist es möglich, bekannte n-leitende Cluster, beispielsweise ZnS, CdS, GaAS oder dergleichen auf die erste Schicht aus p-dotiertem Siloxen oder p-dotiertem Silizium abzuscheiden. Dabei können die abzuscheidenden Clusterverbindungen durch direkte chemische Synthese in den Poren erzeugt werden, beispielsweise durch Sulfid- und/oder Arsenidfällung der entsprechenden Kationen wie beispielsweise Zn²⁺, Cd²⁺, In³⁺, Ga³⁺. Falls noch eine dritte Schicht aufgebracht werden soll, beispielsweise aus ligandenstabilisierten Goldclustern, können die entsprechenden ligandenstabilisierten Goldcluster beispielsweise durch direkte Reduktion von beispielsweise einwertigen Gold- Phosphan-Ausgangsverbindungen auch direkt in den Poren eingebracht werden. Selbstverständlich ist auch jede andere Art der direkten Synthese, wie Ligandensubstitution, Oxidation, reduktive Eliminierung etc. möglich. Durch diese in-situ Synthese aller erfindungsgemäß beschriebener Schichten in den Poren, sowohl der siliziumhaltigen Verbindungen, wie der n-leitenden Cluster als auch der ligandenstabilisierten Goldcluster werden Schichten aufgebracht, die Dimensionen im Bereich des "quantum confinement effects" aufweisen. Dadurch entstehen Nanoteilchen, die neuartige Eigenschaften insbesondere im Bereich der Lumineszenz und auf dem Gebiet der nichtlinearen Optik aufweisen. Natürlich ist es möglich die oben erwähnten Verbindungen nicht in-situ zu generieren, sondern sie als schon synthetisierte Verbindungen mittels bekannter Verfahren in die Poren einzubringen.A cathode, for example calcium aluminum or magnesium aluminum, can now be evaporated immediately onto the corresponding undoped silicon layer. If a p-doped silicon compound was deposited as the first layer, a second layer made of an n-doped silicon compound can now also be deposited by means of an MOCVD method known per se. It is also possible to deposit known n-type clusters, for example ZnS, CdS, GaAS or the like, on the first layer made of p-doped siloxes or p-doped silicon. The cluster compounds to be deposited can be produced in the pores by direct chemical synthesis, for example by sulfide and / or arsenide precipitation of the corresponding cations, such as Zn ²⁺ , Cd ²⁺ , In ³⁺ , Ga ³⁺ . If a third layer is to be applied, for example from ligand-stabilized gold clusters, the corresponding ligand-stabilized gold clusters can also be introduced directly into the pores, for example by direct reduction of, for example, monovalent gold-phosphine starting compounds. Of course, any other type of direct synthesis, such as ligand substitution, oxidation, reductive elimination, etc., is also possible. Through this in-situ synthesis of all the layers described in the pores according to the invention, both the silicon-containing compounds, such as the n-conducting clusters and the ligand-stabilized gold clusters, layers are applied which have dimensions in the range of the "quantum confinement effects". This creates nanoparticles that have novel properties, particularly in the field of luminescence and in the field of nonlinear optics. Of course, it is possible not to generate the above-mentioned compounds in situ, but to introduce them into the pores as already synthesized compounds using known methods.

Claims

1. Electroluminescent arrangement with a transparent substrate, a transparent or semitransparent first electrode, a second electrode and with an electroluminescent element arranged between the two electrodes, which contains at least one material which is provided with at least partially continuous pores, into which at least partially at least an electroluminescent compound is introduced, characterized in that the electroluminescent compound contains an element from the group silicon, germanium, gallium, cadmium, zinc, indium.

2. Electroluminescent arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the electroluminescent compound contains porous silicon.

3. Electroluminescent arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the electroluminescent compound contains a siloxene.

4. Electroluminescent arrangement according to claim 1, characterized characterized in that a first layer in the pores a p-doped silicon compound and / or p-type Connection is arranged.

5. Electroluminescent arrangement according to claim 4, characterized characterized in that on the first layer a second Layer of an n-doped silicon compound arranged is.

6. Electroluminescent arrangement according to claim 4, characterized characterized in that on the first layer a second Layer of n-type compounds selected from the Group consisting of ZnS, CdS, GaAs, InGaS, InGaAs, MnS is arranged.

7. Electroluminescent arrangement according to claim 4 or 6, characterized in that on the first and / or the second layer a layer of ligand-stabilized Gold cluster connections is arranged.

8. A method for producing an electroluminescent arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that

a) a transparent or semitransparent electrically conductive layer, in particular ITO, is deposited on a transparent substrate,
b) a layer which is at least partially provided with pores in the nano range is applied to the electrically conductive layer,
c) that at least some areas of an electroluminescent compound are introduced into the pores in the nano range,
d) and that a second electrically conductive layer is applied to the top of the nanoporous layer.

9. The method according to claim 8, characterized in that the nanoporous layer consists of aluminum dioxide.

10. The method according to claim 9, characterized in that set the size and diameter of the nanopores can be.

11. The method according to claim 9, characterized in that the size and diameter of the nanopores the color and Determine the intensity of the electroluminescence.

12. The method according to claim 8, characterized in that over the layer with the electroluminescent compound a CVD process is introduced.

13. The method according to claim 12, characterized in that a compound is used as the starting compound for the CVD process, which is selected from the group consisting of: (Cp *) ₂ Si, CpSiH ₃ , Cp * SiH _3-x DR ₃ , (Cp *) _x Si ₂ H _y , where x stands for 1, 2 or 3, y for an integer between 2 and 6, D for As, P, B, Al, Sb, Ga, In, Bi, N stands and R can be identical or different and stands for C ₁ to C ₆ alkyl, phenyl, alkoxyphenyl, mesityl, aralkyl.

14. The method according to claim 8, characterized in that over the layer with the electroluminescent compound a direct chemical synthesis is introduced into the pores becomes.