CN104218159A - 一种有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机电致发光器件,包括依次层叠的透光基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,四氧化三铁或三氯化铁具有较低的价带能级。当设置在阳极表面时,能够提高空穴从阳极向有机层的注入能力,而在掺杂在空穴传输层时,能够提高空穴传输层中的载流子浓度,因而提高了有机材料的电导率,从而提高空穴的注入和传输效率。本发明还公开了该有机电致发光器件的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光领域,特别涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
有机电致发光(Organic Light Emission Diode,以下简称OLED),具有亮度高、材料选择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光等特性,同时拥有高清晰、广视角,以及响应速度快等优势,是一种极具潜力的显示技术和光源,符合信息时代移动通信和信息显示的发展趋势,以及绿色照明技术的要求,是目前国内外众多研究者的关注重点。
有机电致发光二极管具有一种类似三明治的结构,其上下分别是阴极和阳极,二个电极之间夹着单层或多层不同材料种类和不同结构的有机材料功能层,依次为空穴注入层,空穴传输层,发光层,电子传输层,电子注入层。有机电致发光器件是载流子注入型发光器件,在阳极和阴极加上工作电压后,空穴从阳极,电子从阴极分别注入到工作器件的有机材料层中,两种载流子在有机发光材料中形成空穴-电子对发光,然后光从电极一侧发出。
到目前为止,尽管全世界各国的科研人员通过选择合适的有机材料和合理的器件结构设计,已使器件性能的各项指标得到了很大的提升,但是目前由于驱动发光器件的电流较大,发光效率低,器件寿命低,为了实现有机电致发光器件的实用化,人们急于寻找一种驱动电流小,发光效率高的发光器件结构。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种有机电致发光器件,包括依次层叠的透光基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,四氧化三铁或三氯化铁具有较低的价带能级。当设置在阳极表面时,能够提高空穴从阳极向有机层的注入能力,而掺杂在空穴传输层时,能够提高空穴传输层中的载流子浓度,因而提高了有机材料的电导率,从而提高空穴的注入和传输效率。本发明还公开了该有机电致发光器件的制备方法。
第一方面,本发明提供了一种有机电致发光器件,包括依次层叠的透光基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁(Fe3O4)或三氯化铁(FeCl3),所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁(Fe3O4)或三氯化铁(FeCl3)形成的混合材料,所述四氧化三铁或三氯化铁和有机材料的质量比为0.2:1~0.5:1;所述有机材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)。
优选地,所述空穴注入层的厚度为2~5nm。
优选地,所述空穴传输层的厚度为20~60nm。
优选地,所述空穴注入层材质为四氧化三铁,所述空穴传输层的材质为四氧化三铁和有机材料形成的混合材料。
优选地,所述空穴注入层材质为三氯化铁,所述空穴传输层的材质为三氯化铁和有机材料形成的混合材料。
优选地,所述电子传输层的材质为电子传输材料或掺杂有碱金属化合物、叠氮化盐或硼氢化合物的电子传输材料,所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝(Alq3)、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)或2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)。
更优选地,所述电子传输层的材质为掺杂有碳酸锂(Li2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、叠氮化铯(CsN3)或硼氢化钾(KBH4)的电子传输材料,所述碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或硼氢化钾和所述电子传输材料的质量比为0.05:1~0.3:1。
优选地,所述电子传输层的厚度为20~60nm。
优选地,所述空穴阻挡层的材质4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)或双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝(BAlq)。
优选地,所述空穴阻挡层的厚度为5~10nm。
优选地,所述阴极的材质为银(Ag)、铝(Al)、银镁合金或铝镁合金。
优选地,所述阴极的厚度为70~200nm。
所述阳极的材质为透明导电氧化物薄膜,优选地,所述阳极材质为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)或镓锌氧化物(GZO),厚度为70nm~200nm。
优选地,所述发光层的材质为客体材料掺杂到主体材料形成的混合材料,所述客体材料为4-(二腈甲基)-2-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTB)、双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)、双(4,6-二氟苯基吡啶)-四(1-吡唑基)硼酸合铱(FIr6)、二(2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)合铱(Ir(MDQ)2(acac))、三(1-苯基-异喹啉)合铱(Ir(piq)3)或三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3),所述主体材料为4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB),所述客体材料与主体材料的质量比为0.01:1~0.15:1。
优选地,所述发光层也可以采用荧光材料,所述荧光材料为4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯(DPVBi)、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯(DPAVBi)、5,6,11,12-四苯基萘并萘(Rubrene)或二甲基喹吖啶酮(DMQA)。
优选地,所述发光层的厚度为1nm~20nm。
优选地,所述透光基板为玻璃基板或透明聚合物薄膜。
更优选地,所述透光基板为玻璃基板。
在本发明中,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,四氧化三铁或三氯化铁可用于P型掺杂的掺杂剂,具有较低的价带能级。当设置在阳极表面时,能够提高空穴从阳极向有机层的注入能力,四氧化三铁或三氯化铁掺杂在空穴传输层时,能够在空穴传输层中的有机材料分子与四氧化三铁或三氯化铁分子之间产生电荷转移,使有机材料中的电子转移到四氧化三铁或三氯化铁分子上,从而使有机材料产生空穴,能够提高空穴传输层中的载流子浓度,因而提高了有机材料的电导率,从而提高空穴的注入和传输效率。空穴注入层和空穴传输层材质中采用同一种物质,目的是为了进一步降低有机材料与无机材料之间的界面势垒,使空穴从阳极经过空穴注入层,然后到达空穴传输层更加容易。
另一方面,本发明提供了一种有机电致发光器件的制备方法,包括以下操作步骤:
(1)在清洗干净后的透光基板上采用磁控溅射的方法制备阳极;
(2)在所述阳极上采用电子束蒸发的方法制备空穴注入层,然后电子束蒸发四氧化三铁或三氯化铁,同时热阻蒸发有机材料,采用共蒸的方法在空穴注入层表面上制备得到空穴传输层,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,所述四氧化三铁或三氯化铁和有机材料的质量比为0.2:1~0.5:1;所述有机材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯;所述电子束蒸发的速度为0.1~0.5nm/s,所述电子束蒸发的能量密度为10~100W/cm2,所述热阻蒸发速率为0.1nm/s~1nm/s;所述电子束蒸发速率和热阻蒸发速率的速率比为0.2:1~0.5:1;
(3)在所述空穴传输层上采用热阻蒸发的方法依次制备发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,得到所述有机电致发光器件。
优选地,所述空穴注入层的厚度为2~5nm。
优选地,所述空穴传输层的厚度为20~60nm。
优选地,所述空穴注入层材质为四氧化三铁,所述空穴传输层的材质为四氧化三铁和有机材料形成的混合材料。
优选地,所述空穴注入层材质为三氯化铁,所述空穴传输层的材质为三氯化铁和有机材料形成的混合材料。
优选地,所述电子传输层的材质为电子传输材料或掺杂有碱金属化合物、叠氮化盐或硼氢化合物的电子传输材料,所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-邻菲咯啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲。
更优选地,所述电子传输层的材质为掺杂有碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或硼氢化钾的电子传输材料,所述碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或硼氢化钾和所述电子传输材料的质量比为0.05:1~0.3:1。
优选地,所述电子传输层的厚度为20~60nm。
优选地,所述阳极的溅射速率为1nm/s~5nm/s,磁控溅射的加速电压为300~800V,功率密度10~40W/cm2。
优选地,所述空穴阻挡层的热阻蒸发的条件为:蒸发压强为1×10-5Pa~1×10-3Pa,蒸发速率为0.1nm/s~1nm/s。
优选地,制备所述电子传输层时,热阻蒸发所述碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或硼氢化钾,同时热阻蒸发所述电子传输材料,采用共蒸的方法制备得到所述电子传输层,所述热阻蒸发速度为0.1~5nm/s,其中所述碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或硼氢化钾与电子传输材料的蒸发速率比为0.05:1~0.3:1。
优选地,所述发光层的热阻蒸发速率为0.01nm/s~1nm/s,所述客体材料和主体材料的蒸发速率比为0.01:1~0.15:1。
优选地,所述阴极的热阻蒸发条件为:蒸发压强为1×10-5Pa~1×10-3Pa,蒸发速率为0.2nm/s~5nm/s。
优选地,所述透光基板为玻璃基板或透明聚合物薄膜。
更优选地,所述透光基板为玻璃基板。
优选地,所述清洗干净是将透光基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗,清洗干净后依次在使用异丙醇,丙酮在超声波中处理20分钟,然后再用氮气吹干。
优选地,所述空穴阻挡层的材质4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)或双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝(BAlq)。
优选地,所述空穴阻挡层的厚度为5~10nm。
优选地,所述阳极材质为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)或镓锌氧化物(GZO),厚度为70nm~200nm。
优选地,所述阴极的材质为银(Ag)、铝(Al)、银镁合金或铝镁合金。
优选地,所述阴极的厚度为70~200nm。
优选地,所述发光层的材质为客体材料掺杂到主体材料形成的混合材料,所述客体材料为4-(二腈甲基)-2-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTB)、双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)、双(4,6-二氟苯基吡啶)-四(1-吡唑基)硼酸合铱(FIr6)、二(2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)合铱(Ir(MDQ)2(acac))、三(1-苯基-异喹啉)合铱(Ir(piq)3)或三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3),所述主体材料为4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB),所述客体材料和主体材料的质量比为0.01:1~0.15:1。
优选地,所述发光层也可以采用荧光材料,所述荧光材料为4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯(DPVBi)、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯(DPAVBi)、5,6,11,12-四苯基萘并萘(Rubrene)或二甲基喹吖啶酮(DMQA)。
优选地,所述发光层的厚度为1nm~20nm。
在本发明中,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,四氧化三铁或三氯化铁可用于P型掺杂的掺杂剂,具有较低的价带能级。当设置在阳极表面时,能够提高空穴从阳极向有机层的注入能力,而掺杂在空穴传输层时,能够在有机材料分子与四氧化三铁或三氯化铁分子之间产生电荷转移,使有机材料中的电子转移到四氧化三铁或三氯化铁分子上,从而使有机材料产生空穴,能够提高空穴传输层中的载流子浓度,因而提高了有机材料的电导率,从而提高空穴的注入和传输效率。空穴注入层和空穴传输层材质中采用同一种物质,目的是为了进一步降低有机材料与无机材料之间的界面势垒,使空穴从阳极经过空穴注入层,然后到达空穴传输层更加容易。
实施本发明实施例,具有以下有益效果:
本发明所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,提高了空穴注入和传输效率,提高发光器件的光效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1制备的有机电致发光器件的结构示意图;
图2是本发明实施例1与对比实施例1有机电致发光器件的电压与电流密度关系图;
图3是本发明实施例2与对比实施例2有机电致发光器件的电压与电流密度关系图;
图4是本发明实施例1与对比实施例1有机电致发光器件的使用寿命测试曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种有机电致发光器件的制备方法,包括以下操作步骤:
(1)提供玻璃基板,将基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗,清洗干净后依次用异丙醇,丙酮在超声波中处理20分钟,然后再用氮气吹干;在真空镀膜系统中,采用磁控溅射的方法,在玻璃基板上制备阳极,阳极材质为ITO,厚度为70nm;溅射速率为1nm/s,磁控溅射的加速电压为300V,功率密度10W/cm2;
(2)然后在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜室中,在阳极上采用电子束蒸发的方法制备空穴注入层,空穴注入层的材质为FeCl3,厚度为2nm;在空穴注入层上制备空穴传输层,空穴传输层的材质为掺杂有FeCl3的NPB,FeCl3与NPB的质量比为0.2:1,FeCl3电子束蒸发的速度为0.1nm/s,电子束蒸发的能量密度为10W/cm2,NPB的热阻蒸发速度为0.5nm/s,空穴传输层厚度为20nm;
(3)在空穴传输层上依次热阻蒸发制备发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极;发光层材质为Ir(MDQ)2(acac)掺杂在NPB中形成的混合材料,Ir(MDQ)2(acac)与NPB的质量比为0.1:1,发光层厚度为15nm,Ir(MDQ)2(acac)的蒸发速率为0.1nm/s,NPB的蒸发速率为1nm/s,空穴阻挡层的材质为4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen),厚度为5nm;空穴阻挡层的蒸发速率为0.2nm/s;电子传输层材质为Li2CO3掺杂Bphen形成的混合材料,Li2CO3与Bphen的质量比为0.05:1,Li2CO3热阻蒸发的速度为0.1nm/s,Bphen的热阻蒸发速度为2nm/s,电子传输层厚度为20nm;阴极材质为金属银(Ag),厚度为70nm,阴极的蒸发速率为5nm/s。
图1为本实施例制备的有机电致发光器件的结构示意图,本实施例制备的有机电致发光器件,包括依次层叠的玻璃基板10、阳极20、空穴注入层30、空穴传输层40、发光层50、空穴阻挡层60、电子传输层70和阴极80,具体结构表示为:
玻璃基板/ITO/FeCl3/FeCl3:NPB/Ir(MDQ)2(acac):NPB/Bphen/Bphen:Li2CO3/Ag,其中,斜杠“/”表示层状结构,Ir(MDQ)2(acac):NPB、FeCl3:NPB和Bphen:Li2CO3中的冒号“:”表示混合,下同。
测试实施例1制备的有机电致发光器件的启动电压、发光亮度和发光效率;采用美国海洋光学Ocean Optics的USB4000光纤光谱仪测试电致发光光谱,美国吉时利公司的Keithley2400测试电学性能,日本柯尼卡美能达公司的CS-100A色度计测试亮度和色度。
实施例1制备的有机电致发光器件的测试结果为:器件启动电压为3.4V,发光亮度为1000cd/m2时的发光效率为18.5lm/W。
实施例2
一种有机电致发光器件的制备方法,包括以下操作步骤:
(1)提供玻璃基板,将基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗,清洗干净后依次用异丙醇,丙酮在超声波中处理20分钟,然后再用氮气吹干;在真空镀膜系统中,采用磁控溅射的方法,在玻璃基板上制备阳极,阳极材质为IZO,厚度为200nm;溅射速率为5nm/s,磁控溅射的加速电压为800V,功率密度40W/cm2;
(2)然后在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜室中,在阳极上采用电子束蒸发的方法制备空穴注入层,空穴注入层的材质为Fe3O4,厚度为5nm;在空穴注入层上制备空穴传输层,空穴传输层的材质为掺杂有Fe3O4的TPD,Fe3O4与TPD的质量比为0.5:1,Fe3O4电子束蒸发的速度为0.2nm/s,电子束蒸发的能量密度为10W/cm2,TPD的热阻蒸发速度为0.4m/s,空穴传输层的厚度为60nm;
(3)在空穴传输层上依次热阻蒸发制备发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极;发光层材质为Ir(ppy)3掺杂在TPBi中形成的混合材料,Ir(ppy)3与TPBi的质量比为0.15:1,发光层厚度为20nm,Ir(ppy)3的蒸发速率为0.15nm/s,TPBi的蒸发速率为1nm/s,空穴阻挡层的材质为TPBi,厚度为10nm;空穴阻挡层的蒸发速率为0.1nm/s;电子传输层材质为Cs2CO3掺杂TPBi形成的混合材料,Cs2CO3与TPBi的质量比为0.3:1,Cs2CO3热阻蒸发的速度为0.15nm/s,TPBi热阻蒸发速度为0.5nm/s,电子传输层厚度为60nm;阴极材质为Al,厚度为200nm,阴极的蒸发速率为2nm/s。
本实施例制备的有机电致发光器件,包括依次层叠的玻璃基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,具体结构表示为:
玻璃基板/IZO/Fe3O4/Fe3O4:TPD/Ir(ppy)3:TPBi/TPBi/TPBi:Cs2CO3/Al。
实施例2制备的有机电致发光器件的测试结果为:启动电压为3.5V,发光亮度为1000cd/m2时的发光效率为23.4lm/W。
实施例3
(1)提供玻璃基板,将基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗,清洗干净后依次用异丙醇,丙酮在超声波中处理20分钟,然后再用氮气吹干;在真空镀膜系统中,采用磁控溅射的方法,在玻璃基板上制备阳极,阳极材质为AZO,厚度为100nm;溅射速率为2nm/s,磁控溅射的加速电压为600V,功率密度20W/cm2;
(2)然后在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜室中,在阳极上采用电子束蒸发的方法制备空穴注入层,空穴注入层的材质为FeCl3,厚度为5nm;在空穴注入层上制备空穴传输层,空穴传输层的材质为掺杂有FeCl3的m-MTDATA,FeCl3与m-MTDATA的质量比为0.5:1,FeCl3电子束蒸发的速度为0.5nm/s,电子束蒸发的能量密度为60W/cm2,m-MTDATA的热阻蒸发速度为1nm/s,空穴传输层厚度为40nm;
(3)在空穴传输层上依次热阻蒸发制备发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极;发光层材质为DCJTB掺杂在Alq3中形成的混合材料,DCJTB与Alq3的质量比为0.01:1,发光层厚度为1nm,DCJTB的蒸发速率为0.01nm/s,Alq3的蒸发速率为1nm/s,空穴阻挡层的材质为BAlq,厚度为10nm;空穴阻挡层的蒸发速率为1nm/s;电子传输层材质为CsN3掺杂BCP形成的混合材料,CsN3与BCP的质量比为0.2:1,CsN3热阻蒸发蒸发的速度为1nm/s,BCP热阻蒸发速度为5nm/s,电子传输层厚度为40nm;阴极材质为Al-Mg合金,厚度为100nm,阴极的蒸发速率为0.2nm/s。
本实施例制备的有机电致发光器件,包括依次层叠的玻璃基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,具体结构表示为:
玻璃基板/AZO/FeCl3/FeCl3:m-MTDATA/DCJTB:Alq3/BAlq/BCP:CsN3/Al-Mg。
实施例3制备的有机电致发光器件的测试结果为:启动电压为3.5V,发光亮度为1000cd/m2时的发光效率为11.6lm/W。
实施例4
一种有机电致发光器件的制备方法,包括以下操作步骤:
(1)提供玻璃基板,将基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗,清洗干净后依次用异丙醇,丙酮在超声波中处理20分钟,然后再用氮气吹干;在真空镀膜系统中,采用磁控溅射的方法,在玻璃基板上制备阳极,阳极材质为GZO,厚度为120nm;溅射速率为2nm/s,磁控溅射的加速电压为400V,功率密度20W/cm2;
(2)然后在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜室中,在阳极上采用电子束蒸发的方法制备空穴注入层,空穴注入层的材质为Fe3O4,厚度为2nm;在空穴注入层上制备空穴传输层,空穴传输层的材质为掺杂有Fe3O4的MeO-TPD,Fe3O4和MeO-TPD的质量比为0.3:1,Fe3O4电子束蒸发的速度为0.15nm/s,电子束蒸发的能量密度为80W/cm2,MeO-TPD的热阻蒸发速度为0.5m/s,空穴传输层厚度为30nm;
(3)在空穴传输层上依次热阻蒸发制备发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极;发光层材质为DPVBi,发光层厚度为15nm,空穴阻挡层的材质为BCP,厚度为10nm;电子传输层材质为KBH4掺杂Alq3形成的混合材料,KBH4与Alq3的质量比为0.15:1,KBH4热阻蒸发蒸发的速度为0.15nm/s,Alq3热阻蒸发速度为1nm/s,电子传输层厚度为40nm;发光层、空穴阻挡层的蒸发速率为0.5nm/s;发光层的蒸发速率为1nm/s,阴极材质为Ag-Mg合金,厚度为120nm,阴极的蒸发速率为1nm/s。
本实施例制备的有机电致发光器件,包括依次层叠的玻璃基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,具体结构表示为:
玻璃基板/GZO/Fe3O4/Fe3O4:MeO-TPD/DPVBi/Alq3/ZnO/KF/Ag-Mg。
实施例4制备的有机电致发光器件的测试结果为:启动电压为3.6V,发光亮度为1000cd/m2时的发光效率为8.9lm/W。
对比实施例1
为体现为本发明的创造性,本发明还设置了对比实施例1,对比实施例1与实施例1的区别在于对比实施例中没有空穴注入层,空穴传输层材质为有机材料N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB),对比实施例有机电致发光器件的具体结构为:玻璃基板/ITO/NPB/Ir(MDQ)2(acac):NPB/Bphen/Bphen:Li2CO3/Ag,分别对应玻璃基板、阳极、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,对比实施例1制备的有机电致发光器件的测试结果:启动电压为4.5V,发光亮度为1000cd/m2时的发光效率为8.2lm/W。
对比实施例2
本发明还设置了对比实施例2,对比实施例2与实施例2的区别在于对比实施例2中没有空穴注入层,空穴传输层材质为Fe3O4掺杂在有机材料TPD中形成空穴传输层,Fe3O4与TPD的质量比为0.5:1,对比实施例2有机电致发光器件的具体结构为:玻璃基板/IZO/Fe3O4:TPD/Ir(ppy)3:TPBi/TPBi/TPBi:Cs2CO3/Al,分别对应玻璃基板、阳极、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,对比实施例2制备的有机电致发光器件的测试结果为:启动电压为4.0V,发光亮度为1000cd/m2时的发光效率为16.8lm/W。
效果实施例
图2是实施例1和对比实施例1的电流密度-电压特性曲线。从图2中可以看出,在相同的驱动电压下,实施例1制备的器件驱动电流高于对比实施例1制备的器件的驱动电流,如电压在6V时,实施例1得到的驱动电流密度为92.6mA/cm2,而对比实施例1只得到了55.9mA/cm2的驱动电流。说明本发明空穴注入层和空穴传输层能够提高载流子注入效率。
图3是实施例2和对比实施例2的电流密度-电压特性曲线。从图3中可以看出,在相同的驱动电压下,实施例2制备的器件驱动电流高于对比实施例2制备的器件的驱动电流,如电压在6V时,实施例2得到的驱动电流密度为111.1mA/cm2,而对比实施例2只得到了80.8mA/cm2的驱动电流。说明本发明在同时采用空穴注入层和空穴传输层时,相比只采用单一的空穴传输层的器件,本发明载流子注入效率更高。
图4是实施例1和对比实施例1制备的有机电致发光器件的使用寿命测试曲线,实施例1和对比实施例1器件均在发光亮度为1000cd/cm2下进行初始设置,当发光亮度衰减到初始值的70%时,计算两个器件的使用时间。从图中得知,实施例1在亮度衰减为70%时使用时间达到了2600小时左右,而对比实施例1则只有1100小时左右。本发明空穴注入层以及掺杂的空穴传输层,提高了器件载流子注入效率。在相同的亮度下只需较低的驱动电流,因此能够提高器件的使用寿命。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种有机电致发光器件,包括依次层叠的透光基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,其特征在于,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层的材质为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,所述四氧化三铁或三氯化铁和有机材料的质量比为0.2:1~0.5:1;所述有机材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯。
2.如权利要求1所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述空穴注入层的厚度为2~5nm,所述空穴传输层的厚度为20~60nm。
3.如权利要求1所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述空穴注入层材质为四氧化三铁,所述空穴传输层的材质为四氧化三铁和有机材料形成的混合材料。
4.如权利要求1所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述空穴注入层材质为三氯化铁,所述空穴传输层的材质为三氯化铁和有机材料形成的混合材料。
5.如权利要求1所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述电子传输层的材质为电子传输材料或掺杂有碱金属化合物、叠氮化盐或硼氢化合物的电子传输材料,所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-邻菲咯啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲。
6.如权利要求1所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述发光层的材质为荧光材料,或客体材料掺杂到主体材料形成的混合材料,所述客体材料为4-(二腈甲基)-2-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃、双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱、双(4,6-二氟苯基吡啶)-四(1-吡唑基)硼酸合铱、二(2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)合铱、三(1-苯基-异喹啉)合铱或三(2-苯基吡啶)合铱,所述主体材料为4,4'-二(9-咔唑)联苯、8-羟基喹啉铝、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺,所述客体材料和主体材料的质量比为0.01:1~0.15:1;所述荧光材料为4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯、5,6,11,12-四苯基萘并萘或二甲基喹吖啶酮。
7.一种有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
(1)在清洗干净后的透光基板上采用磁控溅射的方法制备阳极;
(2)在所述阳极上采用电子束蒸发的方法制备空穴注入层,然后电子束蒸发四氧化三铁或三氯化铁,同时热阻蒸发有机材料,采用共蒸的方法在空穴注入层表面上制备得到空穴传输层,所述空穴注入层的材质为四氧化三铁或三氯化铁,所述空穴传输层为有机材料和四氧化三铁或三氯化铁形成的混合材料,所述四氧化三铁或三氯化铁和有机材料的质量比为0.2:1~0.5:1;所述有机材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯;所述电子束蒸发的速度为0.1~0.5nm/s,所述电子束蒸发的能量密度为10~100W/cm2,所述热阻蒸发速率为0.1nm/s~1nm/s;所述电子束蒸发速率和热阻蒸发速率的速率比为0.2:1~0.5:1;
(3)在所述空穴传输层上采用热阻蒸发的方法依次制备发光层、空穴阻挡层、电子传输层和阴极,得到所述有机电致发光器件。
8.如权利要求7所述的有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,所述空穴注入层的厚度为2~5nm,所述空穴传输层的厚度为20~60nm。
9.如权利要求7所述的有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,所述空穴注入层材质为四氧化三铁,所述空穴传输层的材质为四氧化三铁和有机材料形成的混合材料。
10.如权利要求7所述的有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,所述空穴注入层材质为三氯化铁,所述空穴传输层的材质为三氯化铁和有机材料形成的混合材料。
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