專利名稱：一種有機電致發光和光伏雙功能器件的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電致發光技術領域，涉及有機電致發光和光伏的新型光電子器件，具體地說是一種有機電致發光和光伏雙功能器件。這種器件所用材料都是兩種有機化合物，被正和負電極夾在中間，兩種有機化合物在兩個電極之間組合方式不同，獲得的有機電致發光(OEL)波長不同，在光照射下的光伏效應即光電轉換特性也不同。
背景技術：
目前有機電致發光(OEL)技術有了廣泛的研究和應用，在這些應用研究中利用電致發光材料的研究成果制備出了一些有機電致發光(OEL)器件。這些有機電致發光(OEL)器件都是由兩個有機層加上電極構成的雙層器件。以往都是對有機發光材料的電致發光(EL)特性和光伏(PV)特性分別進行研究，對有機雙層膜的光伏效應也有很多研究和一些報道。至今還未看到在原來的雙層器件的兩有機層間夾入一薄的兩有機物混合層的有機EL和光伏雙功能器件的研究，更未發現隨有機層組合方式變化的有機EL光譜的變化和光伏特性變化的器件。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種具有光電和電光轉換雙功能性能，而且這種性能不隨兩個有機層組合方式改變而改變的有機電致發光和光伏雙功能器件。本實用新型是為了制成新型光電子器件，其中一種有機層含有星型爆炸物胺衍生物，通過它的EL特性與光伏特性變化的內在聯系，以期獲得高性能有機EL和光伏性能，通過改變有機層的組合方式來獲得不同發射波長的有機EL器件和有機光伏效應，從而指導新型電-光和光-電轉換器件的設計及開發。
本實用新型是一類光電子器件，這種器件正電極是透明的ITO玻璃，負極是Mg:Ag合金。用作有機EL器件時，靠近ITO一層的是一種星形爆炸物胺衍生物，表示為m-MTDATA或NPB，靠近Mg:Ag金屬合金電極的是稀土(RE)配合物，稀土配合物中RE離子是具有f-f電子躍遷能力的三價離子。
本實用新型的結構為ITO/m-MTDATA/m-MTDATA:Alq3/Alq3/MgAg，其中ITO為正電極，m-MTDATA為空穴傳輸有機層，m-MTDATA:Alq3為有機混合層，Alq3為喹啉鋁層，MgAg為負電極。本實用新型在電驅動下以ITO玻璃和合金Mg:Ag分別為正極和負極情況下，可以從ITO一側產生既不是來自m-MTDATA，也不是來自相應Alq3的可見光發射，它應該是來自m-MTDATA/Alq3的界面發射。發射光譜是一個半寬度約為100nm、蜂值位于600nm的寬帶。本實用新型從ITO玻璃一側照射太陽光或365nm為中心波長的紫外(UV)光，會產生電壓為1.3伏的開路電壓和電流密度為9.8uA/cm2的短路電流，相應的量子效率為3.8％，最大能量轉換效率為0.40％，也就是說此時器件表現出好的光電轉換特性；同時，當器件中夾在兩個電極間的有機層組合方式改變時器件的EL發射光譜及光伏效應并未發生明顯的改變。
本實用新型提供了一類有機薄膜，該有機薄膜具有電致發光和光伏效應，并且隨器件的有機層不同發射光譜不同，光伏特性也不同。這種器件靠近ITO透明電極的有機層是m-MTDATA，靠近金屬電極的是喹啉鋁(Alq3)。有機薄膜和金屬合金電極Mg:Ag均是采用熱蒸發法形成，有機層組合方式為ITO/m-MTDATA(50nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag，或者為ITO/m-MTDATA(50nm)/m-MTDATA:Alq3(5nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag；式中m-MTDATA層、m-MTDATA:Alq3混合層與Alq3層為連續層，即在蒸鍍m-MTDATA層后，在不終止蒸鍍m-MTDATA的情況下蒸鍍Alq3，最后終止m-MTDATA的蒸鍍，接著蒸鍍Alq3。從ITO到Mg:Ag之間不存在明顯的界面，而是模糊的界面，該器件在直流電壓驅動下可發出峰值為600nm的黃綠色光，在中心為365nmUV光照射下可以測到1.3-2V左右的開路電壓及9.8-20uA/cm2的短路電流，相應的量子效率為3.8％，最大能量轉換效率為0.40％。三層器件的峰值比雙層器件向長波側紅移了20nm。激基復合物發射峰的移動可歸因子電子給體和受體分子/離子間平均距離的不同。目前的研究表明混合層有效地增強了給體一受體的接觸并且減小了電子給體和受體間的平均距離，使激基復合物的形成和激基復合物的發射得到了提高，并且發射峰發生了紅移。
本實用新型的多功能光電子器件是一類由兩種有機材料通過不同組合獲得不同性能的器件，器件的正極是ITO透明電極，負極是Mg:Ag合金，也可以是其它具有低功函數的合金金屬電極，如Li:Al合金，Mg:Al合金等。靠近ITO透明電極的有機電致發光材料是m-MTDATA，靠近金屬電極Mg:Ag的有機材料是Alq3。本實用新型器件結構透過兩個有機層m-MTDATA和Alq3之間，再夾一層由這兩個有機層以不同比例混合的有機層，中間混合層的混合比例控制著器件的功能和性質。在中間混合層不存在時，器件結構為ITO/m-MTDATA/Alq3/金屬，它在直流電壓(5-15V)驅動下可以發出600nm的光，它是來自兩個有機層的界面激基復合物，當用太陽光或365nm紫外光照射時可以獲得1.3-2V的開路電壓和9.8-20uA/cm2的短路電流。
本實用新型也可采用另外一種結構的形式，其結構可表示為ITO/m-MTDATA/TPD/Alq3/Mg:Ag，其中TPD是空穴傳輸層，屬于胺類衍生物，也是本實用新型的有機混合層。
圖1是本實用新型的結構示意圖，也是說明書摘要附圖。圖中1為ITO透明正極，2為m-MTDATA是空穴傳輸有機層，3為m-MTDATA:Alq3是有機混合層，4為Alq3是有機層，5為Mg:Ag合金是負極。
具體實施方式
實施例子，本實用新型器件結構的例子如下(1)ITO/m-MTDATA(50nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag(2)ITO/m-MTDATA(50nm)/m-MTDATA:Alq3(5nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag(3)ITO/m-MTDATA(50nm)/m-MTDATA:Alq3(5nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag下表給出用本實用新型作的器件的性能數據。
權利要求1.一種有機電致發光和光伏雙功能器件，其特征是結構為ITO/m-MTDATA/m-MTDATA:Alq3/Alq3/Mg:Ag，其中ITO為正電極，m-MTDATA為有機層，m-MTDATA:Alq3為有機混合層，Alq3為喹啉鋁層，Mg:Ag為具有低功函數的合金金屬負電極，有機混合層m-MTDATA:Alq3與Alq3層為連續層，從ITO到Mg:Ag之間不存在明顯的界面，也可表示為ITO/m-MTDATA/Alq3/Mg:Ag。
2.根據權利要求1所述的有機電致發光和光伏雙功能器件，其特征是結構為ITO/NPB(50nm)/m-MTDATA:Alq3(5nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag。
3.根據權利要求1所述的有機電致發光和光伏雙功能器件，其特征是結構為ITO/m-MTDATA(50nm)/m-MTDATA:Alq3(5nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag。
4.根據權利要求1所述的有機電致發光和光伏雙功能器件，其特征是結構為ITO/m-MTDATA(50nm)/Alq3(60nm)/Mg:Ag。
5.根據權利要求1所述的有機電致發光和光伏雙功能器件，其特征是結構為ITO/m-MTDATA(50nm)/m-MTDATA:Alq3(5nm)/Alq3(60nm)/LiF/Al。
6.根據權利要求1所述的有機電致發光和光伏雙功能器件，其特征是結構為ITO/m-MTDATA(50nm)/TPD/Alq3(60nm)/Mg:Ag。
專利摘要本實用新型屬于電致發光技術領域，是一種有機電致發光和光伏雙功能器件。本實用新型的結構為ITO/m－MTDATA/m－MTDATA∶Alq
文檔編號H01L51/00GK2596711SQ0321096
公開日2003年12月31日 申請日期2003年1月13日 優先權日2003年1月13日
發明者李文連, 洪志若, 牛晶華, 魏含志, 王東岳, 李明濤, 蘇文明, 辛琪 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所