基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式oled及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED及其制作方法，采用甚高頻增強型等離子體化學氣相沉積技術制備P型摻雜納米晶硅薄膜材料，并使其與ITO一起構成OLED的復合陽極，此復合陽極具有吸收率低、近似半反半透的光學特性，與高反射率的陰極Al使OLED產生了微腔效應，使得器件出光強度增大，電流效率和功率效率均有顯著提高；而且，微腔的色坐標較常規OLED器件的色坐標有很大的改善，更加接近于標準值。這說明由于微腔效應使器件出光的色純度更好，這有利于三基色合成彩色的實現。
【專利說明】基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機發光二極管，特別是一種微腔式OLED及其制作方法。
【背景技術】
[0002]有機電致發光器件，又稱有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)。OLED具有自發光的特性，采用非常薄的有機薄膜材料和基板，當電流通過時，有機材料就會發光，而且OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠顯著節省電能，因為此OLED屏幕具備了許多LCD不可比擬的優勢。有機電致發光器件(OLED)因較之其它顯示、照明技術的顯著性能優勢和低成本，被視為具有巨大應用前景的新一代顯示與照明技術。
[0003]OLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物(ITO)，與正極相連，再加上另一個金屬陰極，形成如三明治的結構。整個結構層中包括了:玻璃襯底、ITO陽極、空穴傳輸層(HTL)、發光層(EL)與電子傳輸層(ETL)、金屬陰極。
[0004]但是，常規結構的OLED器件，不僅器件發光效率與發光亮度都較低，而且其發光光譜半高寬較寬，紅、綠、藍色坐標與標準值有一定偏差，這使得由紅、綠、藍三種OLED器件發光合成彩色易形成偏差，不利于三基色合成彩色的實現。
【發明內容】
[0005]基于以上常規器件的出光效率以及色純度等方面存在的不足，本發明的目的在于提供一種出光強度增大，電流效率和功率效率均有顯著提高的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED及其制作方法。
[0006]本發明解決其問題所采用的技術方案是:
[0007]基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式0LED，包括具有基板并包含形成于陰極和陽極組成的兩個電極之間的微腔，所述微腔包括多個有機層，所述有機層有至少一個發光層，所述的陽極由P型摻雜納米晶硅薄膜和銦錫氧化物(ITO)層復合制成，所述P型摻雜納米晶硅薄膜位于基板的上方。
[0008]進一步，所述微腔包括位于陽極之上的空穴注入層，位于空穴注入層之上的空穴傳輸層，位于空穴傳輸層之上陰極之下的有機發光層。
[0009]進一步，所述的空穴注入層為氧化鑰(MoO3)層。
[0010]進一步，所述空穴傳輸層為NPB層。
[0011 ] 進一步，所述的有機發光層為Alq層。
[0012]進一步，所述的陰極由氟化鋰(LiF)層和金屬鋁(Al)層復合而成。
[0013]用于制造上述基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED的方法，該OLED具有基板并包含形成于陰極和陽極組成的兩個電極之間的微腔，所述微腔包括多個有機層，所述有機層有至少一個發光層，該方法特征其特征在于，所述陽極采用以下方法制成:通過甚高頻增強型等離子體化學氣相沉積技術，制備P型摻雜納米晶硅薄膜(P+-nc-S1:H)，并使其與銦錫氧化物(ITO)層一起構成OLED的復合陽極。[0014]進一步，所述P型摻雜納米晶硅薄膜的沉積采用PECVD沉積系統，以光學玻璃為襯底，激發頻率為60MHz，電極為平行板電容式結構，電極間距為2.1cm，摻雜劑為B2H6。
[0015]作為上述的進一步改進，上述P型摻雜納米晶硅薄膜的制備條件為:硅烷濃度為2%，襯底溫度為230°C，沉積壓強為0.7Torr，功率的變化范圍為12?20w，硼摻雜濃度為
0.8%。
[0016]本發明的有益效果是:本發明采用的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式0LED，所述的陽極由P型摻雜納米晶硅薄膜和銦錫氧化物(ITO)層復合制成，此復合陽極具有吸收率低、近似半反半透的光學特性，與高反射率的陰極Al使OLED產生了微腔效應，使得器件出光強度增大，電流效率和功率效率均有顯著提高；而且，微腔的色坐標較常規OLED器件的色坐標有很大的改善，更加接近于標準值。這說明由于微腔效應使器件出光的色純度更好，這有利于三基色合成彩色的實現。
[0017]本發明采用的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED的制作方法，采用甚高頻增強型等離子體化學氣相沉積技術制備P型摻雜納米晶硅薄膜材料，并使其與銦錫氧化物(ITO)層一起構成OLED的復合陽極，此復合陽極具有吸收率低、近似半反半透的光學特性，與高反射率的陰極Al使OLED產生了微腔效應，使得器件出光強度增大，電流效率和功率效率均有顯著提高；而且，微腔的色坐標較常規OLED器件的色坐標有很大的改善，更加接近于標準值。這說明由于微腔效應使器件出光的色純度更好，這有利于三基色合成彩色的實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。
[0019]圖1是本發明OLED的結構示意圖。
[0020]圖2是本發明P型摻雜納米晶硅薄膜的拉曼譜及三峰擬合結果測試圖。
[0021]圖3是本發明P型摻雜納米晶硅薄膜的XRD衍射測試圖。
[0022]圖4是本發明與對比器件歸一化后的發光光譜比較圖。
[0023]圖5是本發明與對比器件的發光光譜比較圖。
【具體實施方式】
[0024]參照圖1，本發明基于納米硅薄膜復合陽極3的微腔式0LED，包括具有基板I并包含形成于陰極2和陽極3組成的兩個電極之間的微腔4，所述微腔4包括多個有機層，所述有機層有至少一個發光層，所述的陽極3由P型摻雜納米晶硅薄膜31和銦錫氧化物(ITO)層32復合制成，所述P型摻雜納米晶硅薄膜31位于基板I的上方，其中該陽極3可表示為“P+-nc-S1:H/IT0”。陰極2和陽極3組成的兩個電極之間形成微腔4的原因在于，P-nc-S1:H薄膜材料具有近似半反半透的光學特性，它與高反射率的陰極2使OLED產生了微腔效應，可以使發光光譜窄化，半寬高由126nm窄化到33nm，出光強度增大了 25倍，電流效率和功率效率均有顯著提高。
[0025]作為本發明的【具體實施方式】，本實施例中所述的基板I具體為玻璃基板，所述陽極3由P型摻雜納米晶硅薄膜31和銦錫氧化物(ITO)層32復合而成，其中P型摻雜納米晶硅薄膜31的厚度為40nm，銦錫氧化物(ITO)層32的厚度為80nm，微腔4包括位于陽極3之上的空穴注入層41，位于空穴注入層41之上的空穴傳輸層42，位于空穴傳輸層42之上陰極2之下的有機發光層43。其中空穴注入層41為氧化鑰(MoO3)層，具體的厚度為
0.5nm，氧化鑰(MoO3)層具有很強的空穴注入能力。所述的空穴傳輸層42為NPB層，具體的厚度為108nm，NPB材料的中文化學名稱為N，N' - 二苯基-N，N' _(1_萘基)_1，1 -聯苯-4，4' - 二胺，為小分子空穴傳輸材料，采用NPB作為空穴傳輸層42，具有較好的成膜性和穩定性。所述的有機發光層43為Alq層，具體的厚度為65nm，Alq的中文化學名稱為8-羥基喹啉鋁，為OLED的基礎發光材料，有一定的電子傳輸能力、可以真空蒸鍍成致密的薄膜、具有較好的穩定性、有較好的熒光量子效率，滿足了 OLED對發光材料的要求。所述的陰極2由氟化鋰(LiF)層21和金屬鋁(Al)層22復合而成，其中氟化鋰(LiF)層21的厚度為lnm，金屬鋁(Al)層22的厚度為lOOnm。該OLED具體結構可以表示為:Glass/P+-nc_S1:H(40nm)/ITO (80nm) /MoO3 (0.5nm) /NPB(108nm)/Alq (65nm)/LiF(lnm)/Al (IOOnm)。
[0026]上述基于納米硅薄膜復合陽極3的微腔式OLED，其陽極3采用以下方法制成:通過甚高頻增強型等離子體化學氣相沉積技術，制備P型摻雜納米晶硅薄膜31(P+-nc-S1:H)，并使其與銦錫氧化物(ITO)層32 —起構成OLED的復合陽極3。所述P型摻雜納米晶硅薄膜31的沉積采用PECVD沉積系統，以光學玻璃為襯底，激發頻率為60MHz，電極為平行板電容式結構，電極間距為2.1cm,摻雜劑為132!16。最終選定的最優制備條件為:娃烷濃度為2%，襯底溫度為230°C，沉積壓強為0.7Torr，功率的變化范圍為12-20w，硼摻雜濃度為0.8%。通過上述一系列的優化，得到了性能良好的納米硅薄膜材料。
[0027]本發明采用了經上述方法制作而成的P型摻雜納米晶硅薄膜31與銦錫氧化物(ITO)層32復合制作而成的復合陽極3，此復合陽極3具有吸收率低、近似半反半透的光學特性，與高反射率的陰極2A1使OLED產生了微腔效應，使得器件出光強度增大，電流效率和功率效率均有顯著提高；而且，微腔4的色坐標較常規OLED器件的色坐標有很大的改善，更加接近于標準值。這說明由于微腔效應使器件出光的色純度更好，這有利于三基色合成彩色的實現。
[0028]參照圖2、圖3所示，為P型摻雜納米晶硅薄膜31的拉曼譜及三峰擬合結果和XRD衍射測試圖。薄膜〈111>、〈220〉和〈311 >三個晶向上的晶粒大小分別為15nm、17nm和2 lnm。測量樣品的電導率為o=5.86S/cm。40nm的P型摻雜納米晶硅薄膜31材料在可見光范圍內具有一定的反射率、透射率，且有很小的吸收率的的光學特性。這些表明40nm的P型摻雜納米晶硅薄膜31薄膜在可見光波段良好的光學特性表明它非常適合作微腔式聚合物有機發光二極管(MPLED)的復合陽極3材料，可很好地形成微腔效應。
[0029]為了更能體現出使用P型摻雜納米晶硅薄膜31與銦錫氧化物(ITO)層32復合制作而成的陽極3的效果，現在通過另一 OLED結構進行對比，該對比OLED結構與上述實施例中的結構不同的是，其陽極并沒有采用P型摻雜納米晶硅薄膜31與銦錫氧化物(ITO)層32復合制作而成，只是單獨使用銦錫氧化物(ΙΤ0)層32作為陽極，只有陽極不同，其余結構與上述實施例一致。該OLED的具體結構表示為:
[0030]Glass/ITO (80nm) /MoO3 (0.5nm) /NPB (108nm) /Alq (65nm) /LiF (In m) /Al (IOOnm)。
[0031]參照圖4所示，為兩種器件歸一化后的發光光譜比較圖，從圖4可以看出，以P型摻雜納米晶硅薄膜31與銦錫氧化物(ITO)層32為復合陽極3的器件其光譜較單獨以ITO為陽極3的器件得到了明顯窄化，由126nm窄化為33nm。兩種器件的發光光譜的中心波長均在550nm處，為典型的綠光發光中心。圖5為兩種器件的發光光譜比較圖，微腔4的發光強度大幅度增加，以P型摻雜納米晶硅薄膜31與銦錫氧化物(ITO)層32為復合陽極3的微腔4器件的發光強度約為以ITO為陽極3器件的發光強度的25倍。
[0032]表I為兩種陽極材料器件的色坐標比較。從表中可以看出，微腔4的色坐標較常規OLED器件的色坐標有很大的改善，更加接近于標準值。這說明由于微腔效應使器件出光的色純度更好，這有利于三基色合成彩色的實現。
[0033]
【權利要求】
1.基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED，包括具有基板(I)并包含形成于陰極(2)和陽極(3)組成的兩個電極之間的微腔(4)，所述微腔(4)包括多個有機層，所述有機層有至少一個發光層，其特征在于:所述的陽極(3)由P型摻雜納米晶硅薄膜(31)和銦錫氧化物(ITO)層(32)復合制成，所述P型摻雜納米晶硅薄膜(31)位于基板(I)的上方。
2.根據權利要求1所述的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式0LED，其特征在于:所述微腔(4)包括位于陽極(3)之上的空穴注入層(41)，位于空穴注入層(41)之上的空穴傳輸層(42),位于空穴傳輸層(42)之上陰極(2)之下的有機發光層(43)。
3.根據權利要求2所述的基于納米硅薄膜復合陽極(3)的微腔式0LED，其特征在于:所述的空穴注入層(41)為氧化鑰(MoO3)層。
4.根據權利要求2所述的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式0LED，其特征在于:所述空穴傳輸層(42)為NPB層。
5.根據權利要求2所述的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式0LED，其特征在于:所述的有機發光層(43)為Alq層。
6.根據權利要求2所述的基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式0LED，其特征在于:所述的陰極(2)由氟化鋰(LiF)層(21)和金屬鋁(Al)層(22)復合而成。
7.用于制造權利要求1至6任一基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED的方法，該OLED具有基板(I)并包含形成于陰極(2 )和陽極(3 )組成的兩個電極之間的微腔(4 )，所述微腔(4)包括多個有機層，所述有機層有至少一個發光層，該方法特征其特征在于，所述陽極(3)采用以下方法制成:通過甚高頻增強型等離子體化學氣相沉積技術，制備P型摻雜納米晶硅薄膜(31)，并使其與銦錫氧化物(ΙΤ0)層(32) —起構成OLED的復合陽極(3)。
8.根據權利要求7所述的用于制造基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED的方法，其特征在于:所述P型摻雜納米晶硅薄膜(31)的沉積采用PECVD沉積系統，以光學玻璃為襯底，激發頻率為60MHz，電極為平行板電容式結構，電極間距為2.1cm，摻雜劑為B2H6。
9.根據權利要求7所述的用于制造基于納米硅薄膜復合陽極的微腔式OLED的方法，其特征在于:上述P型摻雜納米晶硅薄膜(31)的制備條件為:硅烷濃度為2 %，襯底溫度為2300C，沉積壓強為0.7Torr，功率的變化范圍為12?20w，硼摻雜濃度為0.8%。
【文檔編號】H01L51/52GK103441222SQ201310304148
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月17日 優先權日:2013年7月17日
【發明者】李陽 申請人:五邑大學