CN101599532A - 一种有机光电器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机光电器件，包括衬底、第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层之间设置有功能层，所述功能层为电子传输层、发光层、空穴传输层、电子给体层、激子产生层、电子受体层、绝缘层和有机半导体层中的一种或者多种，所述电子传输层、电子受体层或者有机半导体层的材料为电子受体材料，它具有传输电子的能力，能提高器件内部的电子迁移率，增加器件的寿命。

Description

一种有机光电器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子元器件中有机光电技术领域，具体涉及一种含有电子受体材料的有机光电器件及其制备方法。
背景技术
本说明中使用的术语“有机光电器件”是指一种需要使用空穴和/或电子在电极和有机材料之间进行能量交换的器件。该有机光电器件根据其工作原理可大体分成如下两种类型：一类为具有从外部光源流入器件在有机层中形成激子并且该激子被分离成电子与空穴，形成的电子与空穴被分别传输至不同的电极并作为电源的组态的光电器件。另一类为具有将空穴和/或电子注入有机半导体材料，通过施加电压或电流到两个或多个电极与电极形成界面以使器件依靠注入的电子或空穴运行的组态的光电器件。
有机光电器件的实例包括有机电致发光器件、有机太阳能电池和有机场效应管。在下文中将主要针对有机电致发光器件详细加以说明。
有机电致发光是指有机发光材料构成的薄膜在电场作用下，受到电流和电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。据此原理制成的器件称为有机电致发光器件，简称OLED。其发光机制简单地说是由阴极注入的电子和阳极注入的空穴在电场的作用下而相向跳跃传导。当两种电荷达到一个单分子时，就可能形成分子的激发态，即所谓的激子。激子从激发态回到基态时，将其能量差以光子的形式释放出来。不同的能量差对应不同的发光波长，因而表现出不同的发光颜色。
有机电致发光研究开始于20世纪60年代。1963年，美国纽约大学的Pope等人首次报道了有机材料单晶蒽的电致发光现象，但是由于单晶发光层的厚度达20μm，其驱动电压高达400V，因此未能引起广泛的研究兴趣，但是该工作揭开了有机电致发光研究的序幕。1982年，Vincett研究小组制备成功厚度为0.6μm的蒽单晶膜，将工作电压降到30V内，不过器件的量子效率依然很低，所以仍然没有受到人们的重视。
直到1987年，美国柯达公司邓青云博士等在总结前人的基础上发明了三明治结构超薄结构的器件：他们采用荧光效率很高、电子传输性能且成膜性能好的有机小分子材料8-羟基喹啉铝(Alq3)，与具有空穴传输特性的芳香族二胺(diamine)衍生物制成低驱动电压(＜10V)，高量子效率(1％)，高亮度(＞1000cd/m2)的有机EL器件，这一突破性进展重新激发了人们对于有机EL的热情，使人们看到了有机电致发光器件作为新一代平板显示器件的曙光。从此，有机电致发光走上了迅猛发展的道路，人们在材料合成、器件结构设计、载流子传输等诸多方面进行了深入的研究，使得有机电致发光器件的性能逐渐接近实用化水平。1990年Richard Friend小组报道了在低电压下高分子电致发光现象，揭开了高分子有机平板显示研究的新领域；同年，剑桥大学发现导电高分子材料PPV具有良好的电致发光性能并利用旋涂法制成聚合物OLED器件，将有机电致发光材料的研发推广到高分子聚合物领域；1997年，Stephan Forrest等发现磷光电致发光现象，突破了有机电致发光材料量子效率低于25％的限制，使有机平板显示器件的研究进入一个新时期......短短的10年中，有机电致发光技术走过了无机显示材料30多年的发展历程，并且产业化势头异常迅猛。
尽管近年来OLED技术已取得长足的进步，但是，目前的技术在有机电致发光领域中仍然存在很多问题。因此，很有必要对OLED技术进行更加深入的研究。目前，OLED的研究主要在提高器件效率和寿命等性能以及寻找新的、改进的发光材料和载流子传输材料。发光材料、空穴传输材料的研究方面近年来有着长足的进步，但是电子传输材料还有很大的差距。目前使用的电子传输材料的传输性能总的来说落后于空穴传输材料，而且传统的电子传输材料具有较低的热稳定性，使用它们的有机电致发光器件在其亮度和发光效率方面与器件寿命的相容性方面还不足够，稳定而高效的电子传输材料还没有完全开发出来，因此，需要持续开发新材料。所述的其他有机光电器件同样也需要这种材料的开发。
发明内容
本发明所要解决的问题是：如何提供一种有机光电器件及其制备方法，目的是利用一种新型的电子受体材料，作为功能层中的电子传输层或电子受体层或有机半导体层，该材料具有传输电子的能力和良好的热稳定性，能提高器件内部的电子迁移率，增加高器件的寿命。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种有机光电器件，包括衬底、第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层之间设置有功能层，所述功能层为电子传输层、发光层、空穴传输层、电子给体层、激子产生层、电子受体层、绝缘层和有机半导体层中的一种或者多种，所述电子受体层或者有机半导体层的材料为电子受体材料，它具有传输电子的能力，能提高器件内部的电子迁移率，化学结构式如下：
Figure A20091005990500151
其中R1、R2、R3为相同或不同的电子受体基团，为以下电子受体基团中的一种或多种：
Figure A20091005990500152
         式1                                    式2
Figure A20091005990500153
          式3                                式4
Figure A20091005990500161
          式5                                式6
Figure A20091005990500162
          式7                                式8
Figure A20091005990500163
          式9                                式10
          式11                               式12
Figure A20091005990500165
          式13                               式14
Figure A20091005990500171
           式15                                    式16
Figure A20091005990500172
           式17                                    式18
           式19                                    式20
Figure A20091005990500174
           式21                                    式22
Figure A20091005990500175
           式23                                    式24
Figure A20091005990500176
           式25                                    式26
              式27                                 式28
Figure A20091005990500182
              式29                                 式30
Figure A20091005990500183
              式31                                 式32
Figure A20091005990500184
              式33                                 式34
Figure A20091005990500185
              式35                                 式36
               式37                                  式38
Figure A20091005990500192
               式39                                  式40
Figure A20091005990500193
               式41                                  式42
Figure A20091005990500194
               式43                                  式44
Figure A20091005990500195
               式45                                  式46
Figure A20091005990500201
              式47                                     式48
Figure A20091005990500202
              式49                                     式50
Figure A20091005990500203
              式51                                     式52
Figure A20091005990500204
              式53                                     式54
              式55                                     式56
Figure A20091005990500211
              式57                              式58
Figure A20091005990500212
              式59                              式60
Figure A20091005990500213
              式61                              式62
Figure A20091005990500214
              式63                              式64
Figure A20091005990500215
              式65                              式66
              式67                               式68
              式69                               式70
Figure A20091005990500223
              式71                               式72
Figure A20091005990500224
              式73                               式74
              式75                               式76
Figure A20091005990500231
           式77                         式78
Figure A20091005990500232
           式79                         式80
           式81                         式82
           式83
其中R为C1-30烷基、C2-30烯基、C1-30烷氧基、C6-30芳基、C6-30芳氧基、C3-30杂芳基、C1-30杂烷基，X为O、S、或NR’，R’为C1-30烷基、C6-30芳基、C3-30杂芳基、C1-30杂烷基或其组合。
上述电子受体材料的总结构式与专利CN200580042418.8和专利CN200580044718.X中的电荷传输材料结构类似，但这些电荷传输材料与本发明的电子受体材料存在差异。本发明提供的电子受体材料结构中的R1、R2、R3可以互不相同，可以是上述不同的电子受体基团，也可以是由这些基团组合而成，这一特点是具有类似结构的电荷传输材料所不具备的，同时与本发明提供的电子受体材料可用于有机电致发光器件、有机太阳能电池和有机场效应管，而那些具有类似结构电荷传输材料只应用于有机电致发光器件。
按照本发明所提供的有机光电器件，其特征在于，该器件是有机电致发光器件、有机太阳能电池或有机场效应管。
按照本发明所提供的有机电致发光器件和有机太阳能电池，其特征在于，所述衬底可以是玻璃或者柔性基片或者金属薄片等，其中柔性基片可以是超薄玻璃、聚酯类或聚酞亚胺类化合物等；所述第一电极层为阳极层，可以是金属氧化物薄膜或者金属薄膜，该金属氧化物薄膜可以是ITO薄膜或者氧化锌薄膜或氧化锡锌薄膜，该金属薄膜也可以是金、铜、银等功函数较高的金属薄膜；所述第一电极层也可以是PEDOT:PSS或PANI类有机导电聚合物；所述第二电极层为阴极层，是金属薄膜或合金薄膜，对于有机电致发光器件，该金属薄膜可以是锂或镁或钙或锶或铝或铟等功函数较低的金属薄膜或它们与铜或金或银等的合金薄膜；对于有机太阳能电池，该金属薄膜可以是金或银或铝或铟等功函数较高的金属薄膜或它们的合金薄膜。
按照本发明所提供的有机电致发光器件和有机太阳能电池，其特征在于，所述发光层材料和激子产生层材料可以是有机小分子化合物或高分子聚合物。有机小分子化合物能够用真空蒸镀方法成膜，如N，N’-双(3-萘基)-N，N’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺(NPB)、9，10-二-(2-萘基)蒽(ADN)、喹吖啶酮(QA)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7，-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTB)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、红荧烯(Rubrene)；高分子聚合物能够用旋涂和喷墨打印等方法成膜，如聚对苯撑乙烯(PPV)、聚噻吩(PTV)。
按照本发明所提供的有机电致发光器件和有机太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层和电子给体层材料具有低的最高被占用轨道(HOMO)能级的无机或有机化合物。所述化合物可以是酞氰铜(CuPc)，N，N’-双-(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯基]-4，4’-二胺(TPD)或者N，N’-双(3-萘基)-N，N’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺(NPB)，所述星形三苯胺化合物可以是三-[4-(5-苯基-2-噻吩基)苯]胺(PTDATA系列)，聚乙烯咔唑(PVK)。
按照本发明所提供的有机场效应管，其特征在于，所述衬底是刚性衬底或者柔性衬底，为Si、超薄玻璃、聚合物薄膜和金属箔中的一种。
按照本发明所提供的有机场效应管，其特征在于，所述第一电极层为栅极，其材料为金、银、铝、镍和铟锡氧化物中的一种。所述第二电极层为漏电极和源电极，其材料为金属或者导电薄膜，如Al金属、Au金属、Cu金属、Cr金属等，或者是具有良好的物理性质、化学性质和与例如氧化铟锡(ITO)或氧化锌锡(IZO)等导电薄膜。
按照本发明所提供的有机场效应管，其特征在于，所述绝缘层材料没有特别限制，并且绝缘层可以由从下列材料形成的绝缘膜形成：无机绝缘材料如二氧化硅，氮化硅，含氧的二氧化硅，和含氧的氮化硅，有机绝缘材料如丙烯酸类或聚酰亚胺，或由硅和氧的键形成的骨架结构组成的材料(其中至少含有氢的有机基团(如烷基或芳族烃)、氟代基团、或至少含有氢和氟基团的有机基团作为取代基包括在内)，即硅氧烷型材料。
一种有机电致发光器件和有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
②将衬底在真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极包括第一电极层或者第二电极层；
③将制备好电极的衬底移入真空室中，在氧气压环境下进行预处理；
④将处理后的衬底在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀，按照器件结构依次蒸镀有机功能层，所述有机功能层包括激子产生层或发光层、电子受体层或电子传输层、电子给体层或空穴传输层，其中电子传输层、电子受体层材料结构式为：
Figure A20091005990500251
⑤在有机层蒸镀结束后在真空蒸发室中进行另一个电极的制备；
⑥将做好的器件在手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围；
⑦测试器件的电流-电压-亮度特性、发光光谱参数或器件的暗电流、光电流。
一种有机电致发光器件和有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹于；
②将衬底在真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极包括第一电极层或者第二电极层；
③将制备好电极的衬底移入真空室，在氧气压环境下进行预处理；
④将处理后的衬底在旋涂机中进行有机薄膜的旋涂，按照器件结构依次旋涂有机功能层，所述有机功能层包括发光层或激子产生层、电子传输层或电子受体层、空穴传输层或电子给体层，其中电子受体层材料结构式为：
Figure A20091005990500261
⑤在有机层旋涂结束后在高真空度的蒸发室中进行另一个电极的制备；
⑥将做好的器件在手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围；
⑦测试器件的电流-电压-亮度特性、发光光谱参数或器件的暗电流、光电流。
一种有机场效应管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用H2SO4∶H2O2＝7∶3、H2O∶NH3＝5∶1的混合溶液和超纯水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
②在基板的表面通过真空蒸镀或者旋涂或者溅射的方法制备栅电极；
③通过光刻的方法刻蚀栅电极的图形；
④在镀有栅电极基板的表面通过真空蒸镀或者旋涂或者溅射的方法制备绝缘层和有机半导体层，其中有机半导体层材料的结构式为：
Figure A20091005990500271
⑤然后在有机半导体层上通过蒸镀或者旋涂或者溅射的方法制备源电极，漏电极；
⑥通过光刻形成源电极、漏电极图案。
本发明所提供的电子受体材料可以应用在有机电致发光器件、有机太阳能电池或者有机场效应管中，在有机电致发光器件中起到电子传输层或者发光层或者空穴阻挡层或者激子阻挡层的作用，在有机太阳能电池中起到电子受体层或者激子产生层或者激子分离层或者激子阻挡层的作用，在有机场效应管中起到n型有机层的作用。它具有良好的传输电子能力和电化学稳定性，通过对所提供的电子传输基团的选择，对该材料的结构进行设计、组装和裁剪，可以实现各种不同的小分子或高分子电子受体材料，能够满足有机电致发光器件、有机太阳能电池和有机场效应管对材料的不同需求；所用电子受体材料为高分子聚合物时，在其结构上加入甲基基团可以增加该材料的溶解性，使用湿法可制备有机光电器件，能有效简化机光电器件的制备过程和控制成本，便于大规模生产。
附图说明
图1是本发明所提供的有机电致发光器件的结构示意图；
图2是本发明所提供的有机太阳能电池的结构示意图；
图3是本发明所提供的有机场效应管的结构示意图；
图4是本发明所提供的电子受体材料的结构示意图；
图5是本发明所提供的实施例1-2的结构示意图；
其中，1、衬底，2、阳极层，3、有机功能层，31、空穴传输层，32发光层，33、电子传输层，4、阴极层，5、外加电源。
图6是本发明所提供的实施例3-4的结构示意图；
其中，1、衬底，2、阳极层，34、有机混合层，4、阴极层，5、外加电源。
图7是本发明所提供的实施例5的结构示意图；
其中，1、衬底，2、阳极层，61、电子给体层兼激子产生层，62、电子受体层，7、阴极层。
图8是本发明所提供的实施例6的结构示意图；
其中，8、Si基板，9、栅电极，10、绝缘层，11、有机半导体层，12、源电极，13、漏电极。
图9是两种不同器件的性能对比图，器件A的结构为玻璃衬底/ITO/NPB(20nm)/Alq3(60nm)Mg:Ag(100nm)，器件B为本发明所提供的实施例1的器件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
本发明的技术方案是提供一种电子受体材料作为电子传输层或电子受体层或有机半导体层的有机光电器件，如图5所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阳极层2位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层包括空穴传输层31，发光层32和电子传输层33，器件在外加电源5的驱动下器件发光。
如图6所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机混合层34，阴极层4，其中阳极层2位于衬底1表面，有机混合层34位于阳极层2和阴极层4之间，有机混合层可以是空穴传输层、发光层和电子传输层材料的混合体，器件在外加电源5的驱动下器件发光。
如图7所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，电子给体层兼激子产生层61，电子受体层62，，阴极层7器件在光照下电极产生电压。
如图8所示，器件的结构包括衬底8，栅极9，绝缘层10，有机半导体层11，源电极12，漏电极13。
本发明中的有机电致发光器件和有机太阳能电池中衬底1为电极和有机薄膜层的依托，它在可见光区域有着良好的透光性能，有一定的防水汽和氧气渗透的能力，有较好的表面平整性，它可以是玻璃或柔性基片，柔性基片采用聚酯类、聚酞亚胺化合物中的一种材料或者较薄的金属。
本发明中的有机电致发光器件和有机太阳能电池中阳极层2作为有机电致发光器件正向电压的连接层，它要求有较好的导电性能、可见光透明性以及较高的功函数。通常采用无机金属氧化物(如氧化铟锡ITO，氧化锌ZnO等)、有机导电聚合物(如PEDOT：PSS，PANI等)或高功函数金属材料(如金、铜、银、铂等)。
本发明中的有机电致发光器件阴极层4作为器件负向电压的连接层，它要求具有较好的导电性能和较低的功函数，阴极通常为锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它们与铜、金、银的合金；或者一层很薄的缓冲绝缘层(如LiF、MgF2等)和前面所提供的金属或合金。
本发明中的有机太阳能电池中阴极层7作为器件负向电压的连接层，它要求具有较好的导电性能和较高的功函数，通常为金、银、铝、铟等较高功函数的金属或是它们的合金。
本发明中的有机电致发光器件和有机太阳能电池中空穴传输层31和电子给体层兼激子产生层61材料具有低的最高被占用轨道(HOMO)能级的无机或有机化合物。所述化合物可以是酞氰铜(CuPc)，N，N’-双-(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯基]-4，4’-二胺(TPD)或者N，N’-双(3-萘基)-N，N’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺(NPB)，所述星形三苯胺化合物可以是三-[4-(5-苯基-2-噻吩基)苯]胺(PTDATA系列)，聚乙烯咔唑(PVK)。
本发明中的有机电致发光器件中发光层32可以是有机小分子化合物或高分子聚合物。有机小分子化合物能够用真空蒸镀方法成膜，如N，N’-双(3-萘基)-N，N’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺(NPB)、9，10-二-(2-萘基)蒽(ADN)、喹吖啶酮(QA)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7，-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTB)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、红荧烯(Rubrene)；高分子聚合物能够用旋涂和喷墨打印等方法成膜，如聚对苯撑乙烯(PPV)、聚噻吩(PTV)。
本发明中的有机场效应管中衬底8是刚性衬底或者柔性衬底，为Si、超薄玻璃、聚合物薄膜和金属箔中的一种。
本发明中的有机场效应管中栅极9材料为金、银、铝、镍和铟锡氧化物中的一种。源电极12和漏电极13为金属或者导电薄膜，如Al金属、Au金属、Cu金属、Cr金属等，或者是具有良好的物理性质、化学性质和与例如氧化铟锡(ITO)或氧化锌锡(IZO)等导电薄膜。
本发明中的有机场效应管中绝缘层10材料也没有特别限制，并且绝缘层可以由从下列材料形成的绝缘膜形成：无机绝缘材料如二氧化硅，氮化硅，含氧的二氧化硅，和含氧的氮化硅，有机绝缘材料如丙烯酸类或聚酰亚胺，或由硅和氧的键形成的骨架结构组成的材料(其中至少含有氢的有机基团(如烷基或芳族烃)、氟代基团、或至少含有氢和氟基团的有机基团作为取代基包括在内)，即硅氧烷型材料。
本发明中的有机光电器件中电子传输层33或电子受体层62或有机半导体层11的材料为新型电子受体材料，该材料具有良好的传输电子能力和电化学稳定性。下文列出的是本发明的电子受体材料的具体例，但是本发明并不局限于这些具体例。
Figure A20091005990500301
          材料1                             材料2
Figure A20091005990500311
         材料3                           材料4
Figure A20091005990500312
         材料5                           材料6
采用本发明制备的有机光电器件结构举例如下：
玻璃/ITO/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极层
玻璃/ITO/空穴注入层/空穴传输层发光层/阴极层
玻璃/ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
玻璃/ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极层
玻璃/ITO/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
玻璃/导电聚合物/空穴传输层/发光层/阴极层
玻璃/导电聚合物/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极层
玻璃/导电聚合物/空穴注入层/空穴传输层/发光层/阴极层
玻璃/导电聚合物/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
玻璃/导电聚合物/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
柔性基板/ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
柔性基板/ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极层
柔性基板/ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极层
柔性基板/ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极层
玻璃/ITO/电子给体层兼激子产生层/电子受体层/阴极层
实施例1
如图5所示，器件的空穴传输层31材料为NPB，发光层32材料为Alq3，电子传输层33材料为材料1，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/NPB(20nm)/Alq3(30nm)/材料1(30nm)/Mg:Ag(100nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为10Ω/□，膜厚为180nm。
②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W。
③将处理后的基片在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上所述器件结构依次蒸镀的空穴传输材料NPB为20nm，发光层材料Alq3层30nm，材料1层30nm。各有机层的蒸镀速率0.1nm/s，蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控。
④在有机层蒸镀结束后进行金属电极的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～1nm/s，合金中Mg，Ag比例为～10∶1，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
⑥测试器件的电流-电压-亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例2
器件的空穴传输层31材料为m-TDATA，发光层32材料为Alq3，电子传输材料层33为材料2，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/m-TDATA(15nm)/Alq3(50nm)/材料2(15nm)/Mg:Ag(100nm)
器件的制备流程与实施例1相似。
实施例3
如图6所示，器件的有机混合层34为空穴传输层兼发光层材料PVK和电子传输层材料材料3的混合体，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/PVK：材料3(70nm)/Mg:Ag(100nm)
器件的制备方法如下：
①利用乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为10Ω/□，膜厚为180nm。
②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W。
③将处理后的基片旋涂机中进行有机薄膜的旋涂，按照器件结构旋涂PVK：材料3层70nm。该有机层的旋涂转速为2000rpm。
④在有机层旋涂结束后进行金属电极的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～1nm/s，合金中Mg，Ag比例为～10∶1，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控。
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
⑥测试器件的电流-电压-亮度特性，同时测试器件的发光光谱参数。
实施例4
如图6所示，器件的有机混合层3为空穴传输层兼发光层材料PVK和电子传输层材料材料4的混合体，阴极层用Mg:Ag合金。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/PVK：材料4(70nm)/Mg:Ag(100nm)
器件的制备流程与实施例3相似。
实施例5
如图7所示，器件的电子给体层兼激子产生层61材料为CuPc，电子受体层62材料为材料5，阴极层为Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/CuPc(30nm)/材料5(30nm)/Ag(100nm)
器件的制备流程与实施例1相似。
实施例6
如图8所示，器件的结构中的基板8材料为Si，栅电极9材料为Au，绝缘层10材料为PVP，有机半导体层11材料为材料6，源电极12、漏电极13材料为Au。
制备方法如下：
①.将Si基板放入热的H2SO4∶H2O2(7∶3)中超声1小时，后使用超纯水清洗；
②.将H2O∶NH3(5∶1)加热70℃后，加入1体积H2O2，加入基片浸泡15min后，使用超纯水清洗，最后用干燥氮气吹干；
③.在Si基板的表面通过真空蒸镀或者溅射的方法蒸镀栅电极Au；
④.通过光刻的方法刻蚀栅电极的图形；
⑤.在镀有栅电极的Si板的另一侧通过旋涂的方法旋涂上有机绝缘层PVP，有机绝缘层PVP可以一次旋涂成膜，也可以分多次旋涂于Si基板上；
⑥.放入真空蒸发有机半导体膜材料6，其气压为3×10-4Pa，蒸镀速率0.1nm/s，蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控。
然后在有机半导体层上蒸镀源电极，漏电极Au。通过光刻形成源电极、漏电极图案。

Claims (5)

1、一种有机光电器件，包括衬底、第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层之间设置有功能层，所述功能层为电子传输层、发光层、空穴传输层、电子给体层、激子产生层、电子受体层、绝缘层和有机半导体层中的一种或者多种，所述电子传输层、电子受体层或者有机半导体层的材料为电子受体材料，它具有传输电子的能力，能提高器件内部的电子迁移率，化学结构式如下：
Figure A2009100599050002C1
其中R1、R2、R3为相同或不同的电子受体基团，为以下电子受体基团中的一种或多种：
式1                                      式2
Figure A2009100599050002C3
式3                                      式4
Figure A2009100599050002C4
式5                                      式6
Figure A2009100599050003C1
式7                                     式8
Figure A2009100599050003C2
式9                                     式10
Figure A2009100599050003C3
式11                                    式12
式13                                    式14
Figure A2009100599050003C5
式15                                    式16
Figure A2009100599050004C1
式17                                 式18
Figure A2009100599050004C2
式19                                 式20
Figure A2009100599050004C3
式21                                 式22
式23                                 式24
Figure A2009100599050004C5
式25                                 式26
式27                                 式28
Figure A2009100599050005C1
式29                                      式30
Figure A2009100599050005C2
式31                                      式32
Figure A2009100599050005C3
式33                                      式34
Figure A2009100599050005C4
Figure A2009100599050005C5
式35                                      式36
Figure A2009100599050005C6
式37                                      式38
Figure A2009100599050006C1
式39                                       式40
式41                                       式42
式43                                       式44
Figure A2009100599050006C4
式45                                       式46
式47                                       式48
Figure A2009100599050007C1
式49                                    式50
式51                                    式52
Figure A2009100599050007C3
式53                                    式54
Figure A2009100599050007C4
式55                                    式56
式57                                    式58
Figure A2009100599050008C1
式59                                    式60
式61                                    式62
式63                                    式64
Figure A2009100599050008C4
式65                                    式66
Figure A2009100599050008C5
Figure A2009100599050008C6
式67                                    式68
Figure A2009100599050009C1
式69                                  式70
式71                                  式72
式73                                  式74
Figure A2009100599050009C4
式75                                  式76
Figure A2009100599050009C5
式77                                  式78
Figure A2009100599050009C6
式79                                式80
Figure A2009100599050010C1
式81                                式82
Figure A2009100599050010C2
式83，
其中R为C1-30烷基、C2-30烯基、C1-30烷氧基、C6-30芳基、C6-30芳氧基、C3-30杂芳基、C1-30杂烷基，X为O、S、或NR”，R’为C1-30烷基、C6-30芳基、C3-30杂芳基、C1-30杂烷基或其组合。
2、根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，该器件是有机电致发光器件、有机太阳能电池或有机场效应管。
3、一种有机电致发光器件和有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
②将衬底在真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极包括第一电极层或者第二电极层；
③将制备好电极的衬底移入真空室中，在氧气压环境下进行预处理；
④将处理后的衬底在高真空度的蒸发室中，开始进行有机薄膜的蒸镀，按照器件结构依次蒸镀有机功能层，所述有机功能层包括激子产生层或发光层、电子受体层或电子传输层、电子给体层或空穴传输层，其中电子传输层、电子受体层材料结构式为：
Figure A2009100599050011C1
⑤在有机层蒸镀结束后在真空蒸发室中进行另一个电极的制备；
⑥将做好的器件在手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围；
⑦测试器件的电流-电压-亮度特性、发光光谱参数或器件的暗电流、光电流。
4、一种有机电致发光器件和有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
②将衬底在真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极包括第一电极层或者第二电极层；
③将制备好电极的衬底移入真空室，在氧气压环境下进行预处理；
④将处理后的衬底在旋涂机中进行有机薄膜的旋涂，按照器件结构依次旋涂有机功能层，所述有机功能层包括发光层或激子产生层、电子传输层或电子受体层、空穴传输层或电子给体层，其中电子受体层材料结构式为：
Figure A2009100599050011C2
⑤在有机层旋涂结束后在高真空度的蒸发室中进行另一个电极的制备；
⑥将做好的器件在手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围；
⑦测试器件的电流-电压-亮度特性、发光光谱参数或器件的暗电流、光电流。
5、一种有机场效应管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用H2SO4∶H2O2＝7∶3、H2O∶NH3＝5∶1的混合溶液和超纯水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
②在基板的表面通过真空蒸镀或者旋涂或者溅射的方法制备栅电极；
③通过光刻的方法刻蚀栅电极的图形；
④在镀有栅电极基板的表面通过真空蒸镀或者旋涂或者溅射的方法制备绝缘层和有机半导体层，其中有机半导体层材料的结构式为：
Figure A2009100599050012C1
⑤然后在有机半导体层上通过蒸镀或者旋涂或者溅射的方法制备源电极，漏电极；
⑥通过光刻形成源电极、漏电极图案。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102280585A (zh) * 2011-05-20 2011-12-14 电子科技大学 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法
CN102569654A (zh) * 2012-01-13 2012-07-11 暨南大学 一种磷光染料掺杂的有机太阳能电池
CN111190312A (zh) * 2020-01-08 2020-05-22 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种阵列基板及阵列基板的电学特性的测量方法

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