微波輔助晶相控制有機電致發光器件制備方法與流程
本發明涉及的技術領域屬于有機/配合物光電材料與器件領域，本發明是關于一種配合物小分子三（8-羥基喹啉）鋁（Alq3）單一材料器件制備方法，尤其是通過無定形膜微波輔助技術分別制備具有電子（經式結構）和空穴傳輸能力（面式結構）的薄膜，并最終制得單一材料晶相可控有機電致發光器件。
背景技術：
有機半導體發光材料在有機電致發光，場效應晶體管以及太陽能電池等眾多領域中發揮著至關重要的作用，Alq3作為經典的有機半導體發光材料一直受到廣泛的關注和研究。作為一個典型的配合物，Alq3分子具有經式和面式兩種同分異構體結構（見圖1和圖2）。有關研究證明Alq3分子通常情況下以經式結構存在，而面式Alq3分子可以通過高溫熱處理經式Alq3來獲得（J. Physics: Condensed Matter, 2005, 17, 6271-6283, Paramagnetic defect centres in crystalline Alq3; Advanced Functional Materials, 2003, 13, 108-112, Preparation and characterization of blue-luminescent tris(8-hydroxyquinaline)aluminum (Alq3)）。最近幾年有一些關于Alq3納微米材料的報道（Advanced Functional Materials，2006，16，1985-1991，Photoluminescence and electroluminescence from tris(8-hydroxyquinoline)aluminum nanowires prepared by adsorbent-assisted physical vapor deposition；Advanced Functional Materials，2006，16，819-823，Crystallization of amorphous tris(8-hydroxyquinoline)aluminum nanoparticles and transformation to nanowires; Advanced Materials, 2008, 20, 2747-2750, Alq3 nanorods: Promising building blocks for optical devices.），目前的器件制備及應用過程中，Alq3往往被用于電子傳輸材料和綠光發光材料。如何制備具有空穴傳輸能力的Alq3的納微薄膜材料，尤其是面式Alq3納微米薄膜材料也是一個非常重要的問題，因為面式Alq3納微米薄膜材料可以用于一些光電器件的制備和組裝。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種微波輔助晶相控制有機電致發光器件制備方法，提供空穴傳輸能力的面式結構的三（8-羥基喹啉）鋁（fac-Alq3）薄膜的制備方法進而實現單一材料的晶相可控有機電致發光器件。
為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供了一種微波輔助晶相控制有機電致發光器件制備方法，采用無定形膜微波處理的方法對事先制備完成的Alq3無定形膜進行微波處理，再通過對面對面緊密放置的表面沉積有Alq3膜的基片進行退火，使Alq3實現納微米材料的生長以及晶相的轉變，從而制備了面式或經式Alq3薄膜材料，包括以下具體步驟：
步驟1：以石英玻璃或硅片為基底，基底上預先制備好電極，在基底上真空沉積制備Alq3無定形膜；
步驟2：將兩片Alq3無定形膜的基底相對疊放在一起，并安放在一個玻璃容器中，在氮氣氛圍下放置于微波發生器中，在950兆赫至2450兆赫強度下處理5分鐘；
步驟3：停止微波處理，即可在兩片基底表面上分別得到面式或經式Alq3納微米薄膜；
步驟4：制備基于面式或經式Alq3納微米結構超薄膜的單載流子傳輸器件。
在本發明一個較佳實施例中，所述的Alq3無定形膜是采用高真空5*10-4 Pa 大氣壓蒸鍍的方式制備得到的。
在本發明一個較佳實施例中，所述的Alq3無定形膜的厚度為50-2000 nm。
在本發明一個較佳實施例中，所述的面式或經式Alq3納微米薄膜的厚度為100 nm以下。
在本發明一個較佳實施例中，所述的石英玻璃包括金薄膜和導電高分子材料基底。
本發明的有益效果是：本發明的一種微波輔助晶相控制有機電致發光器件制備方法，可以制備具有空穴傳輸能力的面式結構的Alq3薄膜以及具有電子傳輸能力的經式Alq3薄膜材料，因此解決了Alq3應用于器件的障礙，本發明提供的Alq3納微米薄膜材料可以用于有機光電器件的組裝或制備。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：
圖1 是經式(mer-)結構Alq3的分子結構；
圖2是面式(fac-)結構Alq3的分子結構；
圖3是面式Alq3納微薄膜的伏安特性曲線；
圖4是經式Alq3納微薄膜的伏安特性曲線。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例包括：
一種微波輔助晶相控制有機電致發光器件制備方法，采用無定形膜微波處理的方法對事先制備完成的Alq3無定形膜進行微波處理，再通過對面對面緊密放置的表面沉積有Alq3膜的基片進行退火，使Alq3實現納微米材料的生長以及晶相的轉變，從而制備了面式或經式Alq3薄膜材料，包括以下具體步驟：
步驟1：以石英玻璃（包括金薄膜和導電高分子材料基底）或硅片為基底，基底上預先制備好電極，在基底上真空沉積制備厚度為50-2000nm的Alq3無定形膜；
步驟2：將兩片Alq3無定形膜的基底相對疊放在一起（即Alq3無定形膜面對面疊放），并安放在一個玻璃容器中，在氮氣氛圍下放置于微波發生器中，在950兆赫至2450兆赫強度下處理5分鐘；
步驟3：停止微波處理，即可在兩片基底表面上分別得到面式或經式Alq3納微米薄膜；
步驟4：制備基于面式或經式Alq3納微米結構超薄膜的單載流子傳輸器件。
上述Alq3無定形薄膜是采用高真空（5*10-4 Pa 大氣壓）蒸鍍的方式制備，在微波處理階段以氮氣作為保護氣體，將兩片已制得的Alq3的無定形膜面對面放置在微波發生器中，并持續5分鐘。如果微波處理強度在2450兆赫左右，則得到面式Alq3的薄膜材料（具有空穴傳輸能力）；如果微波處理強度在950兆赫左右，則得到經式Alq3的納米材料（具有電子傳輸能力）。因此通過微波處理溫度的控制，本發明可以提供不同相態的Alq3納米材料。因此本發明提供了一種能夠真正意義上制備100納米以下Alq3薄膜材料的方法。需要說明的是，本發明提供的方法不僅僅適合制備Alq3薄膜材料，還適合制備其它有機或配合物分子構成的納米材料，如苯基吡啶或其衍生物銥配合物、Gaq3、卟啉化合物、酞菁化合物等。
由于本發明提供的方法可以制備具有空穴傳輸能力的面式結構Alq3的薄膜，因此解決了面式Alq3應用于器件的障礙，本發明提供的面式Alq3納微材料（包括薄膜材料）可以用于有機光電器件的組裝或制備。本發明提供了一種有機薄膜微波處理方法，該方法通Alq3蒸鍍薄膜材料在高強度微波場下的的處理來制備面式Alq3納微米材料及薄膜材料。通過熱處理溫度和時間的控制可以獲得高質量的面式Alq3納微米材料及薄膜材料。而且證明本發明所提供的面式Alq3納微米材料具有空穴傳輸特性。
實施例1：制備面式Alq3納微米薄膜
1：利用經式Alq3為原料制備Alq3無定形薄膜
將Alq3固體原料經過常規的真空升華方法進行提純，室溫沉積后用于制備無定形薄膜，該提純方法可以制備出純凈的經式Alq3粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀（真空度約為10-5~10-6 帕）在230℃（±10 ℃）的溫度條件下加熱蒸發上述經式Alq3粉末，從而通過真空沉積的方法在基底上制備得到厚度為50~2000 nm的Alq3無定形膜；
2：面式Alq3納微米薄膜的制備
將兩片鍍有Alq3無定形膜的石英玻璃基底面對面放置于玻璃容器中，容器底部有一定量（100~500 mg）的經式Alq3固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然后充入氮氣，將容器放置于微波發生器中，微波處理強度在2450兆赫情況下，保持該強度5分鐘，之后停止加熱，并自然冷卻至室溫，即可在兩片石英玻璃基底表面上分別得到面式Alq3薄膜材料。上述整個過程（從開始加熱到冷卻到室溫）保持容器內處于氮氣氣氛保護下。
實施例2：以面式Alq3納微米結構薄膜為活性層的單載流子傳輸器件
1：制作Alq3無定形膜方法如實施例1所述；
2：制備面式Alq3薄膜如實施例1所述；
3：制備基于面式Alq3納微米結構超薄膜的單載流子傳輸器件
器件結構為：[PEDOT:PSS/面式Alq3 (1000nm)/ Au(2000nm)]。在ITO表面制備面式Alq3納微米薄膜、以PEDOT:PSS為陽極、Au為復合陰極。導電性能測試證明面式Alq3納微薄膜具有良好的空穴注入及傳輸性質，器件性能的具體的實驗數據如圖3所示。隨著電壓的增加，器件的電流逐漸增大，當電場強度達到16×104伏/厘米時，電流密度達到300毫安/平方厘米，說明面式Alq3納微米材料具有良好的空穴傳輸能力。
實施例3：雙基片法制備經式Alq3納微米薄膜
1：利用經式Alq3為原料制備Alq3無定形薄膜
將Alq3固體原料經過常規的真空升華方法進行提純，室溫沉積的樣品用于制備無定形薄膜，該提純方法可以制備出純凈的經式Alq3粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀（真空度為10-5 ~ 10-6 帕）在230 ℃（±10 ℃）的溫度條件下加熱蒸發Alq3，通過真空沉積的方法制備厚度為50~2000nm的Alq3無定形膜；
2：經式Alq3納微米材料的制備
將兩片鍍有Alq3無定形膜的石英玻璃基底面對面放置于玻璃容器中，容器底部有一定量（100 ~ 500 mg）的經式Alq3固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然后充入氮氣，微波處理強度在950兆赫情況下，保持該強度5分鐘，即可在兩片石英玻璃基度表面上分別得到經式Alq3超薄膜結構。上述整個過程保持容器內處于氮氣氣氛保護下。
實施例4：以經式Alq3超薄膜為活性層的單載流子傳輸器件
1：合成Alq3無定形膜方法如實施例1所述
2：制備Alq3納微米薄膜如實例1所述
3：制備基于經式Alq3超薄膜的單載流子傳輸器件
器件結構為：[PEDOT:PSS/經式Alq3 (1000nm)/LiF(15nm)/Au(2000nm)]。在ITO表面制備面式Alq3納微米薄膜、以ITO為陽極、LiF和Au為復合陰極。導電性能測試證明面式Alq3納微薄膜的空穴傳輸能力很差，器件性能的具體的實驗數據如圖4所示。隨著電壓的增加，器件的電流逐漸增大很緩慢，當電場強度達到16×104伏/厘米時，電流密度達到30×10-7毫安/平方厘米，說明面式Alq3納微米材料具有良好的電子傳輸能力。
實施例5: 以面式，經式Alq3超薄膜為活性層制備有機電致發光器件
1：合成Alq3無定形膜方法如實施例1所述；
2：制備Alq3無定型薄膜如實例1所述；
3:制備面式Alq3超薄膜如實例1所述；
4：在已制得的面式Alq3超薄膜基底上制備經式Alq3超薄膜，如實例三所述；
5：制備基于Alq3超薄膜器件，器件結構為PEDOT:PSS/fac-Alq3/mer- Alq3/LiF/Al。
綜上所述，本發明的一種微波輔助晶相控制有機電致發光器件制備方法，可以制備具有空穴傳輸能力的面式結構的Alq3薄膜以及具有電子傳輸能力的經式Alq3薄膜材料，因此解決了Alq3應用于器件的障礙，本發明提供的Alq3納微米薄膜材料可以用于有機光電器件的組裝或制備。
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
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