專利名稱：采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光二極管的制備，具體涉及一種采用具有高功函數(shù)的過(guò)渡金屬氧化物摻雜高穩(wěn)定性茈系衍生物材料作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管，可以應(yīng)用 于可見(jiàn)光以及近紅外光的發(fā)射。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光二極管(OLED)具有材料選擇范圍寬、驅(qū)動(dòng)電壓低、全固化主動(dòng)發(fā) 光、重量輕、工作溫度范圍寬和可制作在柔軟襯底上等特點(diǎn)，能夠滿足當(dāng)今信息科技時(shí)代對(duì) 顯示技術(shù)更高性能和更大信息容量的要求，成為目前科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界最熱門的課題之一。 此外，由于OLED的高效低成本，使其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用前景也被看好。提高有機(jī)電致發(fā)光器件的性能從而增強(qiáng)有機(jī)電致發(fā)光產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì) 于當(dāng)前有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)的發(fā)展是十分重要的。有機(jī)電致發(fā)光器件的性能例如相同電壓下 的發(fā)光亮度、電流效率，流明發(fā)光效率、啟動(dòng)電壓以及器件穩(wěn)定性等與載流子的注入效率和 注入平衡有很大的關(guān)系。空穴的注入和傳輸一直是制約有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)發(fā)展及性能提高 的重要因素。當(dāng)陰極和陽(yáng)極都能很好的注入載流子時(shí)，載流子在有機(jī)材料中的遷移率成為 影響器件工作電壓的主要因素。此外，即使電流受限于載流子的注入，載流子的注入速率仍 然與有機(jī)材料的遷移率成正比。因此，開發(fā)具有高的載流子遷移率的有機(jī)傳輸材料也是提 高器件性能的有效途徑。采用過(guò)渡金屬氧化物摻雜的方式是有效提高空穴注入能力的方法。Dong-Seok Leem用ReO3摻雜NPB作為空穴注入層，器件的起亮電壓為5. 2-5. 4V，在電流密度為20mA/ cm2下的能量效率為2. 2-2. 31m/W。Chan-Ching Chang使用WO3摻雜2-TNATA，器件起亮電 壓3. IV，最大能量效率3.51m/W。并且所有這些器件的熱穩(wěn)定性能均有很大提高。這類空 穴注入層所采用的過(guò)渡金屬氧化物均具有高的功函數(shù)，可以降低空穴注入的勢(shì)壘。并且這 些金屬氧化物具有較強(qiáng)的得電子能力，摻雜后會(huì)提高空穴的濃度，有利于空穴的注入。但到 目前為止，尚未見(jiàn)到關(guān)于使用過(guò)渡金屬氧化物摻雜具有電子傳輸性能的茈系衍生物材料作 為空穴注入層的器件的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種采用過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系衍生物材料作為空穴注入結(jié)構(gòu)的 有機(jī)發(fā)光二極管，可應(yīng)用于有機(jī)平板顯示和固體照明領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管，其特 征在于，包括一透明陽(yáng)極；一有機(jī)空穴注入層，該有機(jī)空穴注入層沉積在所述透明陽(yáng)極上，該有機(jī)空穴注入 層的面積小于透明陽(yáng)極的面積；一有機(jī)空穴傳輸層，該有機(jī)空穴傳輸層沉積在所述有機(jī)空穴注入層上；
一有機(jī)發(fā)光層，該有機(jī)發(fā)光層沉積在所述有機(jī)空穴傳輸層上；一有機(jī)電子傳輸層，該有機(jī)電子傳輸層沉積在所述有機(jī)發(fā)光層上；一陰極，該陰極沉積在所述有機(jī)電子傳輸層上，該陰極的面積小于有機(jī)電子傳輸層的面積。其中所述空穴注入層的材料為過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系衍生物材料，其過(guò)渡金屬氧化物摻雜濃度的重量比是10% 50%。其中所述空穴注入層中的茈系衍生物材料為以下任一材料茈四甲酸二酐或茈四甲酸二酰亞胺具有電子傳輸性質(zhì)的茈系衍生物。其中所述空穴注入層中的過(guò)渡金屬氧化物為以下任一材料三氧化鉬、三氧化錸或三氧化鎢。其中所述空穴注入層的厚度為5 20納米。所述有機(jī)空穴傳輸層的材料為以下任一材料N，N’ -雙(1-萘基)_N，N’ - 二苯 基_1，1’ - 二苯基_4，4’ - 二胺或N，N’ -雙(3-甲基苯基)-N，N’ - 二苯基-1，1’ - 二苯 基-4，4’ - 二胺。所述有機(jī)發(fā)光層材料為8_羥基喹啉鋁_綠光。所述電子傳輸層的材料為以下任一材料8_羥基喹啉鋁或1，3，5_三(2-N-苯基 苯并咪唑)苯。所述陰極為氟化鋰/鋁或者銀。所述空穴注入層和空穴傳輸層的總厚度為80納米，有機(jī)發(fā)光層和電子傳輸層的 總厚度為60納米，金屬陰極的厚度大于120納米。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)例和詳細(xì)附圖如后，其中圖1為一種采用過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系衍生物作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2和圖3為器件氧化銦錫玻璃(ITO)/氧化鉬摻雜茈四甲酸二酐(Mo03:PTCDA) (1 X，重量比)10納米/N，N，_雙(1-萘基)-N，N，_ 二苯基-1，1，_ 二苯基-4，4，_ 二胺 (NPB) 70納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60納米/氟化鋰(LiF) 1納米/鋁(Al) 120納米(X = 2、4、6)以及對(duì)比器件氧化銦錫玻璃(ITO)/氧化鉬(MoO3) 10納米/N，N’-雙(1_萘基)_N， N，- 二苯基-1，1，- 二苯基_4，4，- 二胺(NPB) 70納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60納米/氟 化鋰(LiF) 1納米/鋁(Al) 120納米和器件氧化銦錫玻璃(ITO) /茈四甲酸二酐(PTCDA) 10 納米/N，N，-雙(1-萘基)州力，-二苯基-1，1，-二苯基-4，4，-二胺(NPB) 70納米/8-羥 基喹啉鋁(Alq3)60納米/氟化鋰(LiF) 1納米/鋁(Al) 120納米的光電性能。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所涉及的是一種采用過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系衍生物作為空穴注入結(jié)構(gòu) 的有機(jī)發(fā)光二極管。例如，這樣的一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)可以由一個(gè)陽(yáng)極Cl、一個(gè)有機(jī) 空穴注入層C2、一個(gè)有機(jī)空穴傳輸層C3、一個(gè)有機(jī)發(fā)光層C4、一個(gè)電子傳輸層C5、一個(gè)陰極 C6組成(參閱圖1所示)。
在本發(fā)明中，陽(yáng)極Cl通常為ITO(氧化銦錫)玻璃，在進(jìn)行蒸發(fā)空穴注入層材料前在臭氧的氛圍下處理十五分鐘以提高ITO的功函數(shù)，同時(shí)陽(yáng)極Cl也可以為半透明的金屬電 極，例如金、銀、鉬。在本發(fā)明中，空穴注入層C2材料是過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系衍生物材料，其中選 用的茈系衍生物材料可以為茈四甲酸二酐(PTCDA)、茈四甲酸二酰亞胺等具有電子傳輸性 質(zhì)的茈系衍生物。過(guò)渡金屬氧化物選用臨03、徹03或103，他們共同的優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定性高，摻 雜后空穴濃度和遷移率高等。在蒸發(fā)沉積空穴注入層材料時(shí)，茈系衍生物材料和過(guò)渡金屬 氧化物分別從兩個(gè)源蒸發(fā)出來(lái)，根據(jù)所需要摻雜的濃度調(diào)節(jié)兩種材料的蒸發(fā)速率，大致使 摻雜薄膜的沉積速率維持在1埃/秒至1. 5埃/秒。在本發(fā)明中，有機(jī)空穴傳輸層C3材料是指那些具備較高空穴遷移率、優(yōu)先傳導(dǎo)空 穴的有機(jī)分子材料?？梢詾椋琋，N，-雙(1-萘基)-N，N，- 二苯基 _1，1，- 二苯基 _4，4，- 二胺(NPB)、N，N，-雙 (3-甲基苯基-N，N，- 二苯基 _1，1，- 二苯基 _4，4，- 二胺(TPD)。在本發(fā)明中，有機(jī)發(fā)光層C4材料可以發(fā)出可見(jiàn)光，故而有廣泛的選擇，綠光材料 可以選擇常用的八羥基喹啉鋁，有機(jī)發(fā)光層可以發(fā)藍(lán)光(J. Appl. Phys. 84，2324 (1998))； 可以發(fā)紅光(Appl. Phys. Lett. 75,1682(1999))；可以發(fā)三線態(tài)光(J. Appl. Phys. 97， 044505(2005))；也可以是一種組合發(fā)白光(Appl. Phys. Lett. 86，113507 (2005))；也可以 是近紅外光(Appl. Phys. Lett. 88，071117 (2006))。在本發(fā)明中，有機(jī)電子傳輸層C5材料是指那些具備較高電子遷移率、優(yōu)先傳導(dǎo)電 子的有機(jī)分子材料?？梢詾?-羥基喹啉鋁(Alq3)；1,3, 5-H (2-N-苯基苯并咪唑)苯(TPBI)；鎂(Mg)摻茈四甲酸二酐(PTCDA)；鎂(Mg)摻酞菁銅(CuPc)；堿金屬摻8-羥基喹啉鋁(Alq3)等。在本發(fā)明中，陰極C6可以為銀、氟化鋰/鋁、金。為保證發(fā)光層發(fā)射出的光不透過(guò) 陰極，蒸發(fā)陰極的厚度應(yīng)大于120納米。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)(1)本發(fā)明提供了一種新型的有機(jī)空穴注入層材料-過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系 衍生物材料，過(guò)渡金屬氧化物的摻雜使得茈系衍生物材料具有了優(yōu)良的空穴注入和傳輸性 能，使得器件的起亮電壓降低，效率提高。(2)由于過(guò)渡金屬氧化物具有很好的穩(wěn)定性，茈系衍生物本身的成膜性很好，同時(shí) 空穴注入層阻擋了陽(yáng)極氧化銦錫中銦向空穴傳輸層的滲透，因此器件的熱穩(wěn)定性及工作壽 命都有很大提高。實(shí)例我們制備了一種本發(fā)明涉及的有機(jī)發(fā)光二極管，其器件結(jié)構(gòu)為氧化銦錫玻璃 (ITO)/氧化鉬摻雜茈四甲酸二酐MoO3:PTCDA(1 X，重量比)10納米/N，N'-雙(1-萘 基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB) 70 納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60 納米/氟化鋰(LiF) 1納米/鋁(Al) 120納米。(X = 2、4、6)。將其與無(wú)摻雜器件氧化銦錫玻璃(ITO)/氧化鉬(MoO3) 10納米/N，N'-雙(1-萘基)-N，N' - 二苯基_1，1' -二苯 基-4，4 ‘ - 二胺(NPB) 70納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60納米/氟化鋰(LiF) 1納米/鋁 (Al) 120納米和器件氧化銦錫玻璃(ITO)/茈四甲酸二酐10納米/N，N'-雙(1_萘基)_N， N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB) 70納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60納米/ 氟化鋰(LiF)I納米/鋁(Al) 120納米比較，圖2和圖3給出了這些器件的光電性能?？梢?看出，該類器件的空穴注入和傳輸性能非常好，可以發(fā)出很強(qiáng)的綠光。同時(shí)，對(duì)于器件壽命 的比較也發(fā)現(xiàn)，有氧化鉬摻雜茈四甲酸二酐的器件壽命較沒(méi)有摻雜層的壽命有了 2 3倍 的提高。 上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于，包括一透明陽(yáng)極；一有機(jī)空穴注入層，該有機(jī)空穴注入層沉積在所述透明陽(yáng)極上，該有機(jī)空穴注入層的面積小于透明陽(yáng)極的面積；一有機(jī)空穴傳輸層，該有機(jī)空穴傳輸層沉積在所述有機(jī)空穴注入層上；一有機(jī)發(fā)光層，該有機(jī)發(fā)光層沉積在所述有機(jī)空穴傳輸層上；一有機(jī)電子傳輸層，該有機(jī)電子傳輸層沉積在所述有機(jī)發(fā)光層上；一陰極，該陰極沉積在所述有機(jī)電子傳輸層上，該陰極的面積小于有機(jī)電子傳輸層的面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，其中所述空穴注入層的材料為過(guò)渡金屬氧化物摻雜茈系衍生物材料，其過(guò)渡 金屬氧化物摻雜濃度的重量比是10% 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，其中所述空穴注入層中的茈系衍生物材料為以下任一材料茈四甲酸二酐或 茈四甲酸二酰亞胺具有電子傳輸性質(zhì)的茈系衍生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，其中所述空穴注入層中的過(guò)渡金屬氧化物為以下任一材料三氧化鉬、三氧化 錸或三氧化鎢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，其中所述空穴注入層的厚度為5 20納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，所述有機(jī)空穴傳輸層的材料為以下任一材料N，N’ -雙(1-萘基)_N，N’ - 二 苯基-1，1’ - 二苯基-4，4’ - 二胺或N，N’ -雙(3-甲基苯基)-N，N’ - 二苯基_1，1’ - 二苯 基-4，4’ - 二胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，所述有機(jī)發(fā)光層材料為8_羥基喹啉鋁-綠光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，所述電子傳輸層的材料為以下任一材料8_羥基喹啉鋁或1，3，5_三(2-N-苯 基苯并咪唑)苯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管， 其特征在于，所述陰極為氟化鋰/鋁或者銀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極 管，其特征在于，所述空穴注入層和空穴傳輸層的總厚度為80納米，有機(jī)發(fā)光層和電子傳 輸層的總厚度為60納米，金屬陰極的厚度大于120納米。
全文摘要
一種采用金屬氧化物摻雜作為空穴注入結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管，包括一透明陽(yáng)極；一有機(jī)空穴注入層，該有機(jī)空穴注入層沉積在所述透明陽(yáng)極上，該有機(jī)空穴注入層的面積小于透明陽(yáng)極的面積；一有機(jī)空穴傳輸層，該有機(jī)空穴傳輸層沉積在所述有機(jī)空穴注入層上；一有機(jī)發(fā)光層，該有機(jī)發(fā)光層沉積在所述有機(jī)空穴傳輸層上；一有機(jī)電子傳輸層，該有機(jī)電子傳輸層沉積在所述有機(jī)發(fā)光層上；一陰極，該陰極沉積在所述有機(jī)電子傳輸層上，該陰極的面積小于有機(jī)電子傳輸層的面積。
文檔編號(hào)C07C211/54GK101800290SQ200910077680
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者關(guān)敏, 曹國(guó)華, 曾一平, 李晉閩, 李林森 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所