具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法

專利名稱：具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法，屬有機電致發 光材料及發光器件的設計與制備的技術領域。
背景技術：
有機發光二極管OLED，由于具有發光亮度高、易于實現大面積彩色平板顯 示、低電壓直流驅動，易與集成電路匹配，而且具有全固化、視角寬、顏色豐富、 自主發光等優點，在平板顯示和照明領域具有十分廣泛的應用前景，目前三基色 的紅、綠、藍有機電致發光二極管已有產品問世，但器件壽命短、效率低，使推 廣應用受到一定局限，要解決這一問題， 一方面開發性能優良的發光材料，另一 方面是改善器件結構。
目前，有機電致發光二極管的結構有多種形式，在早期的單層OLED器件 里，因注入的電子或空穴在此層的輸運能力相差很大，導致器件的發光效率不佳， 后來的雙層、三層式結構，由于改善了載流子的注入、輸運與復合，使器件效率 得到有效提高，但器件效率仍然偏低，后來在器件中加入緩沖層，減少空穴注入， 或加入空穴阻隔層，將多余的空穴限制在發光區內，但這種技術需要性能優良的 緩沖層或阻隔層材料的支撐，會增加器件的制作成本，也使啟亮電壓升高；有的 采用光學微腔結構，利用微腔共振效應使器件效率提升，但這種結構制備工藝復 雜，而且發光強度和發光顏色隨視角而改變。
目前，有機電致發光二極管的疊層結構界面均是平直界面，通常OLED中 使用的輸運材料，空穴比電子有較好的輸運能力，所以在雙層或三層OLED中， 必須利用能級結構將空穴和電子限制在空穴傳輸層和發光層的界面附近，復合而 發光，由于界面處過剩的空穴在發光區域產生陽離子自由基，造成熒光淬滅，使 器件壽命變短。

發明內容
發明目的
本發明的目的就是針對背景技術的不足，設計一種新型的有機電致發光二極 管，改變目前發光二極管的平直形界面結構，將發光二極管的疊層界面變成矩形 槽狀穿插交互結構，以改變空穴傳輸層、發光層、陰極層的聯接形式，擴大載流 子的復合界面、金屬陰極層與發光層的接觸界面，提高電子注入，平衡空穴和電 子在界面處的數量，減少陽離子自由基產生，增加載流子復合幾率，達到降低啟 亮電壓，提高發光亮度和效率的目的。
技術方案
本發明使用的化學物質材料為鋁、8-羥基喹啉鋁、N,N'二(l-萘基)-N，N'-二苯基-l,l'-聯苯-4,4'-二胺、鹽酸、丙酮、無水乙醇、鋅、去離子水、不銹鋼板、 導電玻璃、氧化銦錫、透明膠帶以克，毫升，毫米為計量單位
鋁Al 5g士0.01g 8-羥基喹啉鋁Alq3 2g土0.01g
N，N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-l，l'-聯苯-4,4'-二胺NPB C44H32N2 0.5g± O.Olg
鹽酸HC1 100ml士5ml
丙酮CH3COCH3 200ml ±5ml
無水乙醇CH3CH2OH 1000ml ± 5ml
鋅Zn 5g土0.1g
去離子水H20 2000ml ± 5ml
不銹鋼板228x70x1mm
不銹鋼板30x9x1mm
導電玻璃40x40x1mm
氧化銦錫ITO
透明膠帶200x45x0.08mm
穿插交互結構綠光二極管為5層結構，由基層、陽極層、空穴傳輸層、綠光 發光層、陰極層組成；在基層導電玻璃上部為陽極層氧化銦錫，在陽極層上部為 空穴傳輸層N，N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-1，1'-聯苯-4,4'-二胺，在空穴傳輸層上部
為綠光發光層8-羥基喹啉鋁，在綠光發光層上部為陰極層鋁；陰極層為單向穿插 槽、發光層為雙向穿插槽、傳輸層為單向穿插槽、陽極層為雙平面層、基層為雙 平面層。
制備方法如下
(1) 精選化學物質 對制備所需的化學物質材料要進行精選，并進行純度、細度、精度控制 鋁固態粉體99.99%粉體粒徑《38nm
8-羥基喹啉鋁固態粉體99.99%粉體粒徑《38pm
N,N'-二(l-萘基)-N，N'-二苯基-l,l'-聯苯-4，4'-二胺固態粉體99.99%粉體 粒徑《38nm
鹽酸液態液體濃度35%
丙酮液態液體99.5%
無水乙醇液態液體99.5%
鋅固態粉體99.5%
去離子水液態液體 99.99%
不銹鋼板表面粗糙度Ra0.032-0.064.um
不銹鋼板表面粗糙度Ra0.032-0.064iam
導電玻璃固態固體透射率95% 氧化銦錫固態薄膜方阻20Q/口 透明膠帶無色透明
(2) 制作主掩膜板
① 主掩膜板用不銹鋼材料制作，外形尺寸為228x70xlmm，周邊圓滑，上、 下平面表面粗糙度Ra0.032-0.064pm;
② 激光切制矩形大掩膜槽80x20xlmm，槽內周邊圓滑； 激光切制矩形小掩膜槽四個12x4xlmm，槽內周邊圓滑；
(3) 制作副掩膜板
①副掩膜板用不銹鋼材料制作，外形尺寸30x9xlmm，周邊圓滑，上、下平 面表面粗糙度Ra0.032-0.064nm;
②激光切制四個矩形掩膜槽，每個尺寸為20x0.7xlmm，槽內周邊圓滑；
(4) 超聲清洗主、副掩膜板
① 將主、副掩膜板置于超聲波清洗器內，放入無水乙醇400ml;
② 開啟超聲清洗器清洗，清洗時間10min;
③ 清洗后晾干；
(5) 刻蝕、清洗、烘干導電玻璃+氧化銦錫
① 用去離子水500ml清洗導電玻璃，然后晾干；
② 將導電玻璃氧化銦錫面確定為正面；
③ 用45x45x0.08mm透明膠帶粘貼導電玻璃正面；
④ 在導電玻璃邊緣12mm處平行劃割40x2mm膠帶，并揭去，在另一側12mm 處平行劃割40x2mm膠帶，并揭去；
⑤ 配制刻蝕液，將鹽酸50ml置于燒杯中，加入鋅5g，成鹽酸+鋅刻蝕液；
⑥ 將貼有透明膠帶的導電玻璃置于燒杯中，并浸沒刻蝕兩處40x2mm部位， 時間為5min土0.2min;
⑦ 刻蝕后取出導電玻璃，用去離子水沖洗；
⑧ 揭去透明膠帶；
⑨ 超聲清洗刻蝕后的導電玻璃三次；
將刻蝕后的導電玻璃置于超聲波清洗器中，加入無水乙醇50ml，超聲清洗 10min;
將導電玻璃再次置于超聲波清洗器中，加入丙酮50ml，超聲清洗10min; 將導電玻璃再次置于超聲波清洗器中，加入去離子水50ml，超聲清洗 10min;
⑩ 將清洗后的導電玻璃置于真空干燥箱中烘干，真空度50KPa,干燥溫度40 °C ±2°C ，干燥時間20rnin土 lmin;
(6) 真空蒸鍍、制備穿插交互結構綠光二極管，圖8所示
① 置放導電玻璃
將導電玻璃置于基片支架中部凹槽內，導電玻璃氧化銦錫面向下；
② 配置主、副掩膜板
在主掩膜板的大掩膜槽內置放副掩膜板，并定位，然后用二條透明膠帶粘貼， 使主、副掩膜板固牢;
③ 置放主、副掩膜板
打開真空蒸鍍爐，將主、副掩膜板置于轉盤下的四個吊桿下方固定；
④ 按用量分別置放蒸鍍材料鋁、8-羥基喹啉鋁、N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基 -1，1'-聯苯-4,4'-二胺于蒸鍍爐底部的左、右坩堝中；
⑤ 真空離子轟擊
關閉蒸鍍爐并密封，開啟機械真空泵，抽取爐內真空，抽真空時間5min士 lmin，爐內真空度為15Pa;
開啟轟擊電流控制器，電流為50mA，轟擊導電玻璃、主、副掩膜板，轟擊 時間10min士lmin，以提高陽極功函數；
⑥ 開啟分子真空泵，使爐內真空度持續保持在《0.002Pa;
⑦ 開啟蒸鍍爐加熱器，爐腔溫度由2(TC升至50°C±2°C;
⑧ 開啟轉盤、吊桿、電機，使其轉動，主、副掩膜板隨之轉動，轉數為20r/min;
⑨ 開啟測厚儀、石英測厚探頭；
⑩ 蒸鍍二極管膜層
I 、蒸鍍空穴傳輸層N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-U'-聯苯-4,4'-二胺 將主掩膜板上大掩膜槽中沒有粘貼副掩膜板的部分通過轉盤、轉換擋塊對準
導電玻璃，開啟盛有N，N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-l,l'-聯苯-4，4'-二胺的坩堝，使 其升溫至29(TC士10。C， N，N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-1，1'-聯苯-4,4'-二胺氣態分 子在導電玻璃正面掩膜槽內沉積生長，成平面層，厚度為23nm士0.2nm;然后將 主掩膜板內的副掩膜板的四個掩膜槽通過轉盤、轉換擋塊對準導電玻璃，蒸鍍傳 輸層穿插凸槽，厚度為7nm±0.2nm，空穴傳輸層整體厚度為30nm士0.2nm;
II 、蒸鍍綠光發光層8-羥基喹啉鋁
將主掩膜板上大掩膜槽中沒有粘貼副掩膜板的部分通過轉盤、轉換擋塊對準 導電玻璃，開啟盛有8-羥基喹啉鋁的坩堝，使其升溫至27(TC土1(TC， 8-羥基喹 啉鋁氣態分子在空穴傳輸層上沉積生長，成雙面穿插結構層，即三個穿插凹 槽，四個穿插凸槽，凸、凹槽厚度均為7nm±0.2nm，發光層整體厚度為37nrn 士0.2nm;
III、蒸鍍陰極層鋁
將主掩膜板上的小掩膜槽通過轉盤、轉換擋塊對準導電玻璃正面，開啟盛有 鋁的坩堝，使其升溫至沸點溫度2250°C±10°C，鋁氣態分子在發光層上沉積生 長，成單面穿插結構層，gp:三個陰極穿插凸槽，厚度為7nm±0.2nm，然后 蒸鍍陰極層的平面層，陰極層成單面穿插結構層，陰極層整體厚度為30nm± 0.2nrn;
在制備過程中，石英測厚探頭測量蒸鍍厚度，并由顯示屏顯示其厚度值；
在制備過程中，坩堝內N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-l,r-聯苯-4,4'-二胺、8-羥基喹啉鋁，在爐腔真空度為《0.002Pa 、爐腔溫度50。C士2。C狀態下，將發生 形態變化，由固態一氣態一固態；
在制備過程中，坩堝內的鋁，在爐腔真空度為《0.002Pa、爐腔溫度5(TC土2 "C狀態下，將發生形態變化，由固態一液態一氣態一固態；
在制備過程中，蒸鍍材料在導電玻璃陽極層氧化銦錫上進行氣相沉積，薄膜 生長，生成產品，即穿插交互結構綠光二極管；
鋁氣相沉積速率為0.2-0.3nm/s;
^^_二(1_萘基)_^^_二苯基-1,1'_聯苯_4，4'-二胺、8-羥基喹啉鋁氣相沉積速 率為0.1-0.2nm/s;
真空狀態下隨爐冷卻
關閉蒸鍍爐加熱器、坩堝加熱器，在真空狀態下，使爐內溫度由50。C土2。C 冷卻至20。C士2。C;
⑩收集產品穿插交互結構綠光二極管
關閉真空分子泵、真空機械泵，打開蒸鍍爐，取出導電玻璃，即產品穿插 交互結構綠光二極管；
(7) 切制、成型產品
將導電玻璃取下，激光切制成型二極管器件，成穿插交互結構綠光二極管；
(8) 檢測、分析、表征 對制備的穿插交互結構綠光二極管的電學性能、發光亮度、色純度、色坐標
進行測試；
用ST-900M型光度計進行發光亮度測量；
用SPR-920D型光譜輻射分析儀進行色坐標、色純度及電致發光光譜測量；
用2400數字源表進行電學性能測量； (9)封裝儲存
對制備的穿插交互結構綠光二極管用環氧樹脂材料封裝，密閉避光儲存，陰 涼、干燥、潔凈環境，防水、防潮、防氧化、防酸堿鹽侵蝕，溫度20'C土2'C， 相對濕度《15%。
所述的穿插交互結構綠光二極管的制備是在真空蒸鍍爐中進行的，真空蒸鍍 爐31下部為控制臺32，真空蒸鍍爐31內為蒸鍍腔33，蒸鍍腔33內頂部為石英 測厚探頭34，底部為原料坩堝29、 30、 49、 50;蒸鍍腔33內設有蒸鍍架39， 蒸鍍架39四周由支桿35、 36、 37、 38支撐并聯接控制臺32，在蒸鍍架39上部 設有轉盤40，轉盤40通過導輪53、 54與蒸鍍架39聯接，轉盤40中下部設有 吊桿41、 42、 43、 44，吊桿41、 42、 43、 44上部設有基片支架20，下部設置主 掩膜板21及其上的副掩膜板24，基片支架20上置放導電玻璃1，主掩膜板21 左部與轉換擋塊48轉換聯接，轉換擋塊48聯接下部的檔桿47，檔桿47固定在 控制臺32上；控制臺32上設有液晶顯示屏51，并顯示蒸鍍數據，控制臺32上 部并排設有控制器52，操縱各功能動作，控制臺32下部設有真空機械泵56、真 空分子泵57，并由控制器52控制；轉盤40做正、反向轉動；坩堝29、 49、 50 內置放鋁、8-羥基喹啉鋁、N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-聯苯-4，4'-二胺固體 粉末；觀察窗55觀察爐腔33內蒸鍍轉換狀況。
所述的穿插交互結構綠光二極管的制備，是以導電玻璃為基層，以氧化銦錫 ITO為陽極層，以N，N'-二(l-萘萄-N，N'-二苯基-1,1'-聯苯-4,4'-二胺為空穴傳輸層， 以8-羥基喹啉鋁為綠光發光層，以鋁為陰極層，以鹽酸、鋅為導電玻璃刻蝕劑， 以丙酮、無水乙醇、去離子水為超聲清洗劑，以不銹鋼板為主、副掩膜板，以透 明膠帶為粘結帶。
所述的穿插交互結構綠光二極管的制備是在真空蒸鍍爐爐腔內進行的、真空 度為《0.002Pa、溫度為50°C±2°C、 ^]^'-二(1-萘基)-^[^陽二苯基-1,1'隱聯苯-4,4'-二胺升華溫度為290°C±10°C， 8-羥基喹啉鋁升華溫度為270°C±10°C，鋁蒸鍍
沸點溫度為2250°C±10°C。
有益效果
本發明與背景技術相比具有明顯的先進性，綠光二極管采用穿插交互結構設 計，基層導電玻璃層、陽極層氧化銦錫層均為雙平面層，空穴傳輸層N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-l，l'-聯苯-4,4'-二胺層為單平面層，其上部設有穿插凸槽，綠光 發光層8-羥基喹啉鋁層為雙凸、凹槽層，上部為凸槽，下部為凹槽，陰極層鋁層 為單平面層，下部為穿插凸槽，上部為平面，各部凸槽與凹槽對應吻合、穿插交 互，形成膜層，這種穿插交互結構可增大載流子的復合界面及金屬陰極層與發光 層的接觸界面，提高電子注入、平衡空穴和電子在界面處的數量，增加載流子復 合幾率，降低二極管啟亮電壓，提高發光效率，穿插交互結構凸、凹膜層的形成 是由主、副掩膜板交互位移形成的，副掩膜板上掩膜槽透過或遮蓋形成凸、凹槽 型，膜層生成是在真空蒸鍍腔內，在《0.002Pa的真空狀態下、在5(TC腔溫下通 過原料分子固態一氣態一固態的形態轉化、氣相沉積、生成膜層，此制備方法工 藝流程短、制作成本低、發光效率高，比現有技術提高70%、啟亮電壓低，為 2.7V、綠光色純度好，為0.4829、色坐標為x=0.2707， "0.5267,是十分理想的穿 插交互結構綠光二極管的制備方法，填補了此類產品結構的科研空白。


圖1為制備工藝流程圖
圖2為穿插交互結構綠光二極管結構圖
圖3為主掩膜板主視圖
圖4為主掩膜板俯視圖
圖5為副掩膜板主視圖
圖6為副掩膜板俯視圖
圖7為主、副掩膜板固定狀態圖
圖8為穿插交互結構綠光二極管蒸鍍狀態圖
圖9為穿插交互結構綠光二極管電致發光光譜
圖IO為穿插交互結構綠光二極管電流密度一電壓坐標關系圖
圖11為穿插交互結構綠光二極管流明效率一電流密度坐標關系圖 圖12為穿插交互結構綠光二極管色坐標圖 圖中所示，附圖標記清單如下
1、基層導電玻璃，2、陽極層氧化銦錫，3、空穴傳輸層NPB, 4、綠光 發光層8-羥基喹啉鋁，5、陰極層鋁，6、傳輸層穿插凸槽，7、傳輸層穿插凸槽， 8、傳輸層穿插凸槽，9、傳輸層穿插凸槽，10、發光層穿插凹槽，11、發光層穿 插凹槽，12、發光層穿插凹槽，13、發光層穿插凸槽，14、發光層穿插凸槽，15、 發光層穿插凸槽，16、發光層穿插凸槽，17、陰極層穿插凸槽，18、陰極層穿插 凸槽，19、陰極層穿插凸槽，20、基片支架，21、主掩膜板，22、大掩膜槽，23、 小主掩膜板，24、副掩膜板，25、掩膜槽，26、掩膜槽，27、掩膜槽，28、掩膜 槽，29、坩堝，30、坩堝，31、蒸鍍爐，32、控制臺，33、蒸鍍腔，34、石英測 厚探頭，35、支桿，36、支桿，37、支桿，38、支桿，39、蒸鍍架，40、轉盤， 41、吊桿，42、吊桿，43、吊桿，44、吊桿，45、 轉動桿，46、電機，47、 檔 桿，48、轉換擋塊，49、坩堝，50、坩堝，51、液晶顯示屏，52、控制器，53、 導輪，54、導輪，55、觀察窗，56、真空機械泵，57、真空分子泵，58、透明 膠帶，59、透明膠帶。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明做進一步說明-
圖1所示，為制備工藝流程圖，要嚴格按制備工藝參數進行，按步驟操作。
制備所需的化學物質的量值，是在預先設置的范圍內確定的，以克、毫升、 毫米、微米、納米為計量單位，當工業化制備時，以千克、升、毫米、微米、納 米為計量單位，其綠光二極管的平面層、凸凹層厚度均以納米為計量單位。
制備所需的N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-l,l'-聯苯-4，4'-二胺、8-羥基喹啉鋁、 鋁要嚴格稱量，并進行細度、純度控制，不得有雜質介入，以防生成副產物，在 蒸鍍過程中，均是在真空度為《0.002Pa狀態下進行的，并進行形態轉換，艮P; 固態一氣態一固態、固態一液態一氣態一固態。
圖2所示，為穿插交互結構綠光二極管結構圖，此二極管共5層，第l層為 基層，即雙平面玻璃層，第1層上部為第2層，雙平面陽極層，即氧化銦錫層，
第2層上部為第3層，單平面+凸槽空穴傳輸層，即N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基 -1，1'-聯苯-4,4'-二胺層，由穿插凸槽6、 7、 8、 9組成；第3層上部為第4層，凸 槽+凹槽綠光發光層，即8-羥基喹啉鋁層，由穿插凹槽10、 11、 12、凸槽13、 14、 15、 16組成；第4層上部為第5層，單平面+凸槽層，即鋁層，由凸槽17、 18、 19+平面組成，各凸、凹槽對應吻合、穿插交互、與平面層結合，形成陰、 陽極電路回路。
圖3、 4所示，為主掩膜板結構圖，主掩膜板21用不銹鋼材料制作，上下面 平行，外形及槽內周邊圓滑，表面粗糙度為Ra0.032—0.064pm,中間設有大掩膜 槽22，右部設有4個小掩膜槽23。
圖5、 6所示，為副掩膜板結構圖，副掩膜板24用不銹鋼材料制作，上下面 平行，外形及槽內周邊圓滑，表面粗糙度為Ra0.032—0.064pm,中間設有4個尺 寸一樣的矩形掩膜槽25、 26、 27、 28。
圖7所示，為主、副掩膜板固定狀態圖，主掩膜板21的大掩膜槽22內安裝 副掩膜板24，并用透明膠帶58、 59固定。
圖8所示，為穿插交互結構綠光二極管蒸鍍狀態圖，蒸鍍是在蒸鍍爐31內 的蒸鍍腔33內完成的，轉盤40、吊桿41、 42、 43、 44聯接主、副掩膜板21、 24，并由轉換擋塊48、檔桿47推動主、副掩膜板往返位移置換，凸、凹槽及平 面蒸鍍轉換由轉換擋塊48的三角形凸輪完成，轉盤40的轉動由轉動桿45、電 機46完成。
蒸鍍架39裝在爐腔內控制臺32上部，由支桿35、 36、 37、 38支撐。 基片支架20上的導電玻璃1要正面向下，位置正確。 坩堝29、 49、 50內的原材料粉末要按序升溫、降溫。 石英測厚探頭34測量膜層厚度，并由液晶顯示屏51顯示。 觀察窗55觀察蒸鍍狀態。
蒸鍍溫度、厚度、真空度、步驟均由控制器52控制，液晶顯示屏51顯示。 圖9所示，為穿插交互結構綠光二極管電致發光光譜，縱坐標為相對強度，橫坐標為波長nm，圖中可知綠光二極管電致光譜主峰位于507.8nm處。
圖IO所示，為穿插交互結構綠光二極管電流密度一電壓坐標關系圖，圖中可知縱坐標為電流密度mA/cm 橫坐標為電壓V，穿插交互結構綠光二極管電流
密度與電壓變化成正比，表現出二極管整流特性。
圖11所示，為穿插交互結構綠光二極管流明效率一電流密度坐標關系圖， 圖中可知縱坐標為流明效率cd/A，橫坐標為電流密度mA/cm2，穿插交互結構 綠光二極管流明效率達到57cd/A，并且能夠保持穩定。
圖12所示，為色坐標圖，圖中可知色坐標為x=0.2707， y=0.5267，位 于綠光區，色純度為0.4829。
權利要求
1.具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法，其特征在于使用的化學物質材料為鋁、8-羥基喹啉鋁、N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺、鹽酸、丙酮、無水乙醇、鋅、去離子水、不銹鋼板、導電玻璃、氧化銦錫、透明膠帶以克，毫升，毫米為計量單位鋁Al5g±0. 01g8-羥基喹啉鋁Alq32g±0.01gN，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺NPB C44H32N20.5g±0.01g鹽酸HCl100ml±5ml丙酮CH3COCH3200ml±5ml無水乙醇CH3CH2OH1000ml±5ml鋅Zn5g±0. 1g去離子水H2O2000ml±5ml不銹鋼板228×70×1mm不銹鋼板30×9×1mm導電玻璃40×40×1mm氧化銦錫ITO透明膠帶200×45×0.08mm制備方法如下(1)精選化學物質對制備所需的化學物質材料要進行精選，并進行純度、細度、精度控制鋁固態粉體99. 99％粉體粒徑≤38μm8-羥基喹啉鋁固態粉體99.99％粉體粒徑≤38μmN，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺固態粉體99.99％粉體粒徑≤38μm鹽酸液態液體濃度35％丙酮液態液體99.5％無水乙醇液態液體99.5％鋅固態粉體99. 5％去離子水液態液體99.99％不銹鋼板表面粗糙度Ra0.032-0.064μm不銹鋼板表面粗糙度Ra0.032-0.064μm導電玻璃固態固體透射率95％氧化銦錫固態薄膜方阻20Ω/□透明膠帶無色透明(2)制作主掩膜板①主掩膜板用不銹鋼材料制作，外形尺寸為228×70×1mm，周邊圓滑，上、下平面表面粗糙度Ra0.032-0.064μm；②激光切制矩形大掩膜槽80×20×1mm，槽內周邊圓滑；激光切制矩形小掩膜槽四個12×4×1mm，槽內周邊圓滑；(3)制作副掩膜板①副掩膜板用不銹鋼材料制作，外形尺寸30×9×1mm，周邊圓滑，上、下平面表面粗糙度Ra0.032-0.064μm；②激光切制四個矩形掩膜槽，每個尺寸為20×0.7×1mm，槽內周邊圓滑；(4)超聲清洗主、副掩膜板①將主、副掩膜板置于超聲波清洗器內，放入無水乙醇400ml；②開啟超聲清洗器清洗，清洗時間10min；③清洗后晾干；(5)刻蝕、清洗、烘干導電玻璃+氧化銦錫①用去離子水500ml清洗導電玻璃，然后晾干；②將導電玻璃氧化銦錫面確定為正面；③用45×45×0. 08mm透明膠帶粘貼導電玻璃正面；④在導電玻璃邊緣12mm處平行劃割40×2mm膠帶，并揭去，在另一側12mm處平行劃割40×2mm膠帶，并揭去；⑤配制刻蝕液將鹽酸50ml置于燒杯中，加入鋅5g，成鹽酸+鋅刻蝕液；⑥將貼有透明膠帶的導電玻璃置于燒杯中，并浸沒刻蝕兩處40×2mm部位，時間為5min±0.2min；⑦刻蝕后取出導電玻璃，用去離子水沖洗；⑧揭去透明膠帶；⑨超聲清洗刻蝕后的導電玻璃三次；將刻蝕后的導電玻璃置于超聲波清洗器中，加入無水乙醇50ml，超聲清洗10min；將導電玻璃再次置于超聲波清洗器中，加入丙酮50ml，超聲清洗10min；將導電玻璃再次置于超聲波清洗器中，加入去離子水50ml，超聲清洗10min；⑩將清洗后的導電玻璃置于真空干燥箱中烘干，真空度50KPa，干燥溫度40℃±2℃，干燥時間20min±1min；(6)真空蒸鍍、制備穿插交互結構綠光二極管，圖8所示①置放導電玻璃將導電玻璃置于基片支架中部凹槽內，導電玻璃氧化銦錫面向下；②配置主、副掩膜板在主掩膜板的大掩膜槽內置放副掩膜板，并定位，然后用二條透明膠帶粘貼，使主、副掩膜板固牢；③置放主、副掩膜板打開真空蒸鍍爐，將主、副掩膜板置于轉盤下的四個吊桿下方固定；④按用量分別置放蒸鍍材料鋁、8-羥基喹啉鋁、N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺于蒸鍍爐底部的左、右坩堝中；⑤真空離子轟擊關閉蒸鍍爐并密封，開啟機械真空泵，抽取爐內真空，抽真空時間5min±1min，爐內真空度為15Pa；開啟轟擊電流控制器，電流為50mA，轟擊導電玻璃、主、副掩膜板，轟擊時間10min±1min，以提高陽極功函數；⑥開啟分子真空泵，使爐內真空度持續保持在≤0.002Pa；⑦開啟蒸鍍爐加熱器，爐腔溫度由20℃升至50℃±2℃；⑧開啟轉盤、吊桿、電機，使其轉動，主、副掩膜板隨之轉動，轉數為20r/min；⑨開啟測厚儀、石英測厚探頭；⑩蒸鍍二極管膜層I、蒸鍍空穴傳輸層N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺將主掩膜板上大掩膜槽中沒有粘貼副掩膜板的部分通過轉盤、轉換擋塊對準導電玻璃，開啟盛有N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺的坩堝，使其升溫至290℃±10℃，N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺氣態分子在導電玻璃正面掩膜槽內沉積生長，成平面層，厚度為23nm±0.2nm；然后將主掩膜板內的副掩膜板的四個掩膜槽通過轉盤、轉換擋塊對準導電玻璃，蒸鍍傳輸層穿插凸槽，厚度為7nm±0.2nm，空穴傳輸層整體厚度為30nm±0.2nm；II、蒸鍍綠光發光層8-羥基喹啉鋁將主掩膜板上大掩膜槽中沒有粘貼副掩膜板的部分通過轉盤、轉換擋塊對準導電玻璃，開啟盛有8-羥基喹啉鋁的坩堝，使其升溫至270℃±10℃，8-羥基喹啉鋁氣態分子在空穴傳輸層上沉積生長，成雙面穿插結構層，即三個穿插凹槽，四個穿插凸槽，凸、凹槽厚度均為7nm±0.2nm，發光層整體厚度為37nm±0.2nm；III、蒸鍍陰極層鋁將主掩膜板上的小掩膜槽通過轉盤、轉換擋塊對準導電玻璃正面，開啟盛有鋁的坩堝，使其升溫至沸點溫度2250℃±10℃，鋁氣態分子在發光層上沉積生長，成單面穿插結構層，即三個陰極穿插凸槽，厚度為7nm±0.2nm，然后蒸鍍陰極層的平面層，陰極層成單面穿插結構層，陰極層整體厚度為30nm±0.2nm；在制備過程中，石英測厚探頭測量蒸鍍厚度，并由顯示屏顯示其厚度值；在制備過程中，坩堝內N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺、8-羥基喹啉鋁，在爐腔真空度為≤0.002Pa、溫度50℃±2℃狀態下，將發生形態變化，由固態—氣態—固態；在制備過程中，坩堝內的鋁，在爐腔真空度為≤0.002Pa、溫度50℃±2℃狀態下，將發生形態變化，由固態—液態—氣態—固態；在制備過程中，蒸鍍材料在導電玻璃陽極層氧化銦錫上進行氣相沉積，薄膜生長，生成產品，即穿插交互結構綠光二極管；鋁氣相沉積速率為0.2-0.3nm/s；N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-聯苯-4，4′-二胺、8-羥基喹啉鋁氣相沉積速率為0.1-0.2nm/s；真空狀態下隨爐冷卻關閉蒸鍍爐加熱器、坩堝加熱器，在真空狀態下，使爐內溫度由50℃±2℃冷卻至20℃±2℃；收集產品穿插交互結構綠光二極管關閉真空分子泵、真空機械泵，打開蒸鍍爐，取出導電玻璃，即產品穿插交互結構綠光二極管；(7)切制、成型產品將導電玻璃取下，激光切制成型二極管器件，成穿插交互結構綠光二極管；(8)檢測、分析、表征對制備的穿插交互結構綠光二極管的電學性能、發光亮度、色純度、色坐標進行測試；用ST-900M型光度計進行發光亮度測量；用SPR-920D型光譜輻射分析儀進行色坐標、色純度及電致發光光譜測量；用2400數字源表進行電學性能測量；(9)封裝儲存對制備的穿插交互結構綠光二極管用環氧樹脂材料封裝，密閉避光儲存，陰涼、干燥、潔凈環境，防水、防潮、防氧化、防酸堿鹽侵蝕，溫度20℃±2℃，相對濕度≤15％。
2.根據權利要求1所述的具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法，其 特征在于所述的穿插交互結構綠光二極管的制備是在真空蒸鍍爐中進行的，真 空蒸鍍爐(31)下部為控制臺(32)，真空蒸鍍爐(31)內為蒸鍍腔(33)，蒸鍍 腔(33)內頂部為石英測厚探頭(34)，底部為原料坩堝(29、 30、 49、 50);蒸 鍍腔(33)內設有蒸鍍架(39)，蒸鍍架(39)四周由支桿(35、 36、 37、 38) 支撐并聯接控制臺(32)，在蒸鍍架(39)上部設有轉盤(40)，轉盤(40)通過 導輪(53、 54)與蒸鍍架(39)聯接，轉盤(40)中下部設有吊桿(41、 42、 43、 44)，吊桿(41、 42、 43、 44)上部設置基片支架(20)，下部設置主掩膜板(21) 及其上的副掩膜板(24)，基片支架(20)上置放導電玻璃(1)，主掩膜板(21)左部與轉換擋塊(48)轉換聯接，轉換擋塊(48)聯接下部的檔桿(47)，檔桿 (47)固定在控制臺(32)上；控制臺(32)上設有液晶顯示屏(51)，并顯示 蒸鍍數據，控制臺(32)上部并排設有控制器(52)，并操縱各功能動作，控制 臺(32)下部設有真空機械泵(56)、真空分子泵(57)，并由控制器(52)控制； 轉盤(40)做正、反向轉動；坩堝(29、 49、 50)內置放鋁、8-羥基喹啉鋁、N,N'-二(l -萘基)-N,N'-二苯基-1 ， 1 '-聯苯-4,4'-二胺固體粉末。
3. 根據權利要求1所述的具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法，其 特征在于所述的穿插交互結構綠光二極管的制備是以導電玻璃為基層，以氧化 銦錫ITO為陽極層，以N，N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-聯苯-4，4'-二胺為空穴傳 輸層，以8-羥基喹啉鋁為綠光發光層，以鋁為陰極層，以鹽酸、鋅為導電玻璃刻 蝕劑，以丙酮、無水乙醇、去離子水為超聲清洗劑，以不銹鋼板為主、副掩膜板， 以透明膠帶為粘結帶。
4. 根據權利要求1所述的具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法，其 特征在于所述的穿插交互結構綠光二極管的制備是在真空蒸鍍爐爐腔內進行 的、真空度為《0.002Pa、溫度為50°C±2°C、 N，N'-二(l-萘基)-N，N'-二苯基-l,l'-聯苯-4，4'-二胺的升華溫度為290°C±10°C， 8-羥基喹啉鋁蒸鍍升華溫度為270°C ±10°C，鋁蒸鍍沸點溫度為2250。C士1()。C。
5. 根據權利要求1所述的制備方法，所制備的穿插交互結構綠光二極管為5 層結構，由基層、陽極層、空穴傳輸層、綠光發光層、陽極層組成；在基層導電 玻璃上部為陽極層氧化銦錫，在陽極層上部為空穴傳輸層N,N'-二(l-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-聯苯-4，4'-二胺，在空穴傳輸層上部為綠光發光層8-羥基喹啉鋁，在 綠光發光層上部為陰極層鋁；陰極層為單向穿插槽、發光層為雙向穿插槽、傳輸 層為單向穿插槽，陽極層為雙平面層、基層為雙平面層。
全文摘要
本發明涉及一種具有穿插交互結構的綠光二極管及制備方法，二極管采用穿插交互結構設計，導電玻璃陽極層為雙平面層，空穴傳輸層為單平面+凸槽層，發光層為凹槽+凸槽層，陰極層為單平面+凸槽層，各部凸槽與凹槽對應吻合，穿插交互，形成平面+凸層+凹層+平面層結構，穿插交互結構可擴大載流子復合界面及金屬陰極層的接觸界面，提高電子注入，減少陽離子產生，增加載流子復合幾率，凸凹膜層由主、副掩膜板交互位移成膜，真空蒸鍍爐內，真空度≤0.002Pa、溫度50℃，蒸鍍材料由固態—氣態—固態轉換生成膜層，此方法工藝流程短，器件發光效率可提高70％，啟亮電壓低，為2.7V，綠光色純度好，為0.4829，色坐標為X＝0.2707，Y＝0.5267，填補了發光二極管此類結構的科研空白。
文檔編號H01L51/56GK101369636SQ20081007935
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月5日 優先權日2008年9月5日
發明者張志強, 房曉紅, 樊文浩, 華 王, 許并社, 郝玉英 申請人:太原理工大學