CN102163696A - 一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道与最低占有轨道能级都被对应包含在主体材料的能级内。该器件克服了使用常规掺杂发光层结构的有机电致发光器件稳定性差且载流子传输不平衡的缺点，实现了发光层电子和空穴的注入平衡，有效地提高载流子复合率，同时降低了三重态激子淬灭几率，有效地提高了器件的发光效率，并简化了制作工艺。

Description

一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及电子元器件中有机电致发光技术领域，具体涉及一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件。

背景技术

有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)属于载流子双注入型发光器件，在外界电压驱动下，带负电的电子与带正电的空穴在有机层作相向运动，当它们相遇时便可能发生复合而放出能量，并将能量传递给有机发光材料分子，使其受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制作流程较简单等优异特性，因此有着“梦幻显示器”之称的OLED被认为是新一代的平面显示器新兴应用技术，并以其优异的性能和低廉的生产成本吸引了全球有多家企业研发和生产。

早在1987年，柯达公司的C.W.Tang等人发明了三明治结构的有机电致发光器件，使人们看到了有机电致发光器件作为继液晶显示器之后的具有创新一代平板显示器件的希望。1998年，Princeton大学的Baldo和

教授等人发现磷光电致发光的现象，突破了有机电致发光材料量子效率低于25％的限制，甚至可趋近至100％。使得有机电子发光显示器件的研究进入了一个全新的时期。

OLED的工作原理如下：当电压施加于阳极和阴极之间时，空穴从阳极通过空穴注入层和空穴传输层注入到发射层中，同时电子从阴极通过电子注入层和电子传输层注入到发射层中，注入到发射层中的空穴和电子在发光层复合，从而产生激子(exciton)，在从激发态转变为基态的同时，这些激子发光。目前有机电致磷光发光器件中的发光层，几乎都是使用主客体系统的结构，即在主体发光材料中掺杂客体发光材料，由能量较大的主体发光材料传递能量给客体发光材料来发光。

量子阱结构首先是在无机半导体材料中被提出，其基本理论已经成熟。量子阱、量子线以及量子点结构对无机半导体光电器件性能的改进起到了非常重要的作用。量子阱结构是一个能带工程，材料符合能带理论是量子阱结构研究的基础。能带理论的基础是材料的长程有序，但有机材料是短程有序的，目前的研究认为在有机材料禁带中存在很多深能级，作为近似，仍然利用能带理论来分析有机薄膜材料和器件的发光特性。

对于有机量子阱结构器件的研究始于1989年，So和

等人首次报道了由聚合物PTCDA和NTCDA交替构成的有机量子阱结构器件。随后国内外开展了关于有机量子阱结构器件的大量研究，在对有机量子阱结构器件的研究中得到了类似无机材料的激子限制效应，并得到了光谱的蓝移和窄化现象，根据无机量子阱的研究，将这些现象归因于量子尺寸效应。

在有机量子阱结构中，由于有机分子间是靠微弱的范德华力束缚，这就允许使用大多数不同晶格常数的有机分子构成层状结构，以致在界面处不会存在较大的应力而产生位错，而有机材料有助于构成这种结构。其主要特性有：发射效率高、发射谱带窄、可调节发射区域、有效提高载流子平衡。

在这种结构中存在着势阱层向势垒层的能量传递，这种能量传递发生的几率正比于势垒层发射光谱与势阱层吸收光谱的交叠程度，这种能量传递为

能量传递。当势阱层的厚度变薄时，发光光谱的半波宽会随着阱厚度变小而变窄，峰值波长也会随着阱厚度变小而蓝移，这种能量移动与阱宽的关系符合量子尺寸效应的结果，能量移动的多少与阱宽平方的倒数成正比。

有机量子阱结构在有机电致发光器件中的应用研究也已经开展多年，目前对于阱结构的研究主要是利用这种结构来提高器件发光的亮度和效率。在有机量子阱结构器件的研究中还存在着许多问题有待解决，比如影响阱层与垒层之间能量传递的影响因素还不是十分清楚，只能通过吸收光谱和发光光谱的重叠来简单判断。今后对这种器件结构的研究可以围绕以下几方面展开：深入研究器件和材料的发光机理；利用阱结构器件光谱色坐标可调的特性实现全色显示；材料的性能是影响器件特性的最直接因素，因而需要合成更加高效的有机材料；利用阱结构器件对载流子的限制效应，提升器件的稳定性，从而提高器件的寿命。

制作有机电致磷光发光器件的方法普遍是采用共蒸掺杂的手段，不仅制备工艺复杂、耗时长且掺杂浓度不易控制，这种缺点严重影响了器件的稳定性和发光效率。因此，磷光OLED领域的研究重点之一是，采用性能优良的有机半导体材料，利用主客体材料超薄层堆叠的方法代替掺杂，利用结构尽量简单的器件实现单色光或白光。

利用主客体材料超薄层堆叠的方法代替掺杂制作发光层，不仅可以达到掺杂的效果，而且工艺简单，所以备受研究者们青睐。但超薄层堆叠作发光层，一般采用的简单结构有以下两种：

1.阳极/空穴传输层/主体超薄层/客体超薄层/电子传输层/阴极；

2.阳极/空穴传输层/客体超薄层/主体超薄层/电子传输层/阴极。

这两种结构均易导致载流子传输和三重态能量传递不平衡，从而发光不稳定，导致外部量子效率低。

现在人们远不能满足掺杂磷光有机电致发光器件的研究，转而寻求其他方式来得到高效器件。综合有机量子阱和超薄层替代共蒸掺杂的优缺点，将两者优势互补于是提出本发明。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种以量子阱结构作为发光层的有机电致发光器件，该器件克服了使用常规掺杂发光层结构的有机电致发光器件稳定性差且载流子传输不平衡的缺点，实现了发光层电子和空穴的注入平衡，有效地提高载流子复合率，同时降低了三重态激子淬灭几率，有效地提高了器件的发光效率，并简化了制作工艺。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，包括透明衬底、阳极层、阴极层和设置在阳极和阴极层之间的有机功能层，所述阳极层或阴极层位于透明衬底表面，所述有机功能层包括发光层，其特征在于，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道(HOMO)与最低占有轨道(LUMO)能级都被对应包含在主体材料的HOMO/LUMO能级内。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述主体材料层材料是4，4’-二(咔唑-9-yl)联苯、4，4’-二(咔唑-9-yl)-2，2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺、1，3-二(咔唑-9-yl)-苯、CBP、CDBP、TCTA、mCP、DCB或具有电子输运性质的主体材料(如BCP、OXD7、TAZ、niBr和BAlq)或1，8-naphthalimide系列、1，3，5-triazine系列、tetra(aryl)silicon系列的主体发光材料。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述客体材料层材料是发出红光、绿光、蓝光和黄光的磷光材料，其中发出红光的磷光材料是PtOEP或(btp)₂Ir(acac)或(DPQ)Pt(acac)或(nazo)₂lr(Fppz)或(nazo)₂lr(Bppz)或(nazo)₂lr(Fptz)或Phqlr或6CPt或Pt(thpy-SiMe₃)或Ir(dpq)₂(acac)或Ir(piq)₃或H-Etpbip(Eu)dbm或Os(fptz)₂(PPh₂Me)₂红色磷光材料系列；发出绿光的磷光材料是Ir(ppy)₃或lr(ppy)₂(acac)或Ir(Bu-ppy)₃或Ir(FPP)₂(acac)或Ir(dmoppy)₃或Bu^tbpyRe(CO)₃CI  或phenRe(CO)₃CI或dmphenRe(CO)₃CI或(pbi)₂Ir(acac)或Cu₄绿色磷光材料系列；所述发出蓝光的磷光材料是Firpic或Ir(ppz)₃或FIr6或fac-lr(pmb)₃或mer-Ir(pmb)₃系列材料；发出黄光的磷光客体材料层材料是(tbt)₂Ir(acac)或(BT)₂Ir(acac)或Ir(3-piq)₂(acac)或Ir(3-cf₃piq)₂(acac)或Ir(3-mf₂piq)₂(acac)或lr(3-f₂piq)₂(acac)或Ir(MDPP)₂(acac)或Ir(DPP)₂(acac)或Ir(BPP)₂(acac)(CF₃-bo)₂Ir(acac)或Ir(DPA-Flpy)₃或Ir(DPA-Flpy)₂(acac)[Cu(phen)(POP)]PF₆系列材料。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述阳极层是金属氧化物薄膜或者金属薄膜或有机导电聚合物薄膜，金属氧化物薄膜是ITO薄膜或者氧化锌薄膜或氧化锡锌薄膜，金属薄膜是金、铜、银的金属薄膜，有机导电聚合物薄膜是PEDOT:PSS或PANI类有机导电聚合物薄膜；所述透明衬底是玻璃或者柔性基片或者金属片，其中柔性基片是聚酯类高分子聚合物、聚烯类高分子聚合物中的一种或金属箔片；所述阴极层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的合金薄膜。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机功能层还包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层、空穴阻挡层、电子注入层，所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层、空穴阻挡层、电子注入层在器件中独立形成功能层。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层材料和电子阻挡层材料主要是芳香族二胺类化合物或者芳香族三胺类化合物，其中芳香族二胺类化合物是N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-联苯胺或者N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-联苯胺或者N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二(苯基)-联苯胺或者N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-二甲基联苯胺，芳香族三胺类化合物是二-[4-(N，N-联甲苯-氨基)-苯基]环己烷。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴阻挡层和电子传输层材料材料是金属有机配合物，吡啶类、邻菲咯啉类、噁二唑类或咪唑类化合物材料中的一种材料，其中金属有机配合物包括8-羟基喹啉铝或二(2-甲基-8-喹啉并)-4-(苯基苯酚)铝，吡啶类化合物包括三[2，4，6-三甲基-3-(吡啶-3-yl)苯基]-硼烷，邻菲咯啉类化合物包括2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲或者4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲，噁二唑类电子传输材料是2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑或1，3-二[(4-三元胺-丁基苯基)-1，3，4-重氮基酸-5-yl]苯，咪唑类电子传输材料是1，3，5-三(N-苯基-苯并咪唑-2)苯等。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴注入层材料是聚(3，4-亚乙二氧噻吩)：聚苯乙烯基苯磺酸或酞菁铜或酞菁锌或4，4’，4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)三苯胺化合物中的一种。

按照本发明所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子注入层材料是碱金属醋酸类(如CH₃COOLi、CH₃COONa、CH₃COOK、CH₃COORb、CH₃COOCs等)或碱金属氟化物类(如LiF、NaF、KF、RbF、CsF等)中的一种。

一种以量子阱层结构作发光层的有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

①分别用金属洗涤剂、丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水对透明衬底进行超声清洗，待清洗工艺完成后用干燥氮气吹干水珠，然后置于干燥柜挂干；

②将透明衬底材料传送至真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极是阳极层或阴极层；

③将制备好电极的透明衬底移入真空室，在氧气压环境下对进行低能氧等离子预处理；

④将处理后的透明基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发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中一种或多种，所述发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道(HOMO)与最低占有轨道(LUMO)能级都被对应包含在主体材料的HOMO/LUMO能级内；

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，所述电极是阴极层或阳极层；

⑥将做好的器件传送到手套箱，在高纯氮气的保护下进行器件封装，避免水汽、氧气对有机材料乃至整个器件的影响；

⑦搭建测试平台，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。

本发明的有机电致发光器件具有以下优点：

i.有效延长有机电致发光器件的寿命。本发明中的发光层采用单个或多个量子阱结构，较之传统的掺杂结构，可以有效的降低三重态激子淬灭几率，延长了磷光材料的寿命，进而有效延长整个器件的寿命；

ii.实现了发光层电子和空穴的注入平衡。本发明中的发光层采用单个或多个“主体材料层/客体材料层/主体材料层”的结构较之常见的发光层结构如“主体材料层/客体材料层”、“客体材料层/主体材料层”具有载流子注入平衡的优点，从以往研究中发现，载流子输入平衡可以提高有机电致发光器件的性能；

iii.有效地提高了器件的发光效率。因为本发明中的发光层采用“主体材料层/客体材料层/主体材料层”的量子阱结构代替了传统掺杂结构，利用量子阱结构的量子限制效应将电子和空穴限制在发光层(阱层)中，从而提高发光层(阱层)中电子和空穴的浓度，增强了发光层(阱层)中激子形成的几率，从而提高了器件中发光层的发光效率；

iv.简化了磷光有机电致发光器件的制作工艺。众所周知，掺杂磷光的有机电致发光器件制备是比较复杂的，掺杂浓度很难控制及调配，本发明采用超薄层结构代替掺杂工艺，使得制作工艺非常容易控制，并且仍然可以达到掺杂的效果，从而得到高效器件。

附图说明

图1是本发明所提供的单个超薄量子阱结构发光层示意图；

图2是本发明所提供的实施例1-3结构示意图；

图3是本发明所提供的实施例1的能级匹配图；

图4是本发明所提供的实施例4-7结构示意图；

图5是本发明所提供的实施例8的结构示意图；

图6是两种有机电致发光器件的性能对比图，其中器件A为实施例3中的有机电致发光器件，器件B为对比实施例1中的有机电致发光器件；

其中，1、透明衬底，2、阳极导电层，3、空穴传输层，4、电子阻挡层，51、主体材料层，52、客体材料层，51、主体材料层，6、空穴阻挡层，7、电子传输层，8、阴极层，9、外加电源，521、发出红光的磷光材料层，522、发出绿光的磷光材料层，523、发出蓝光的磷光材料层，524、发出黄光的磷光材料层。

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以单个或多个量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，如图1所示，器件结构包括透明衬底1，阳极导电层2，空穴传输层3，电子阻挡层4，发光层5，主体材料层51，客体材料层52，主体材料层51，空穴阻挡层6，电子传输层7，阴极层8，发出红光的磷光材料层521，发出绿光的磷光材料层522，发出蓝光的磷光材料层523，发出黄光的磷光材料层524，器件在外加电源9的驱动下发光。

本发明中的透明衬底1为电极和有机功能层的支撑，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，它可以是透明玻璃或柔性衬底，柔性衬底采用聚酯类高分子聚合物、聚烯类高分子聚合物中的一种或金属箔片。

本发明中阳极导电层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)。

本发明中空穴传输层3材料和电子阻挡层4材料主要是芳香族二胺类化合物或者芳香族三胺类化合物，如TPD、Q-NPD(NPB)、TAPC；

本发明中主体材料层51，是采用同一种磷光主体材料，它要求是具有较高的三重态能量高，且能隙需比客体材料大，磷光主体材料是CBP或CDBP或TCTA或mCP或DCB或具有电子输运性质的主体材料(如BCP、OXD7、TAZ、niBr和BAlq)或1，8-naphthalimide系列或1，3，5-triazine系列或tetra(aryl)silicon系列的主体发光材料。部分材料分子式如下：

本发明中客体材料层52，它要求的客体材料的最高占有轨道HOMO与最低占有轨道LUMO能级都被包含在主体发光材料的HOMO/LUMO能级内，红光的磷光客体层、发出绿光的磷光客体层和发出红光的磷光客体层的材料是基于Ir、Pt、Os、Ru、Rh或Cu的配合物发光材料。

本发明中红色磷光材料层521，它要求的发出红光的磷光客体材料层的材料是PtOEP或(btp)₂Ir(acac)或(DPQ)Pt(acac)或(nazo)₂lr(Fppz)或(nazo)₂lr(Bppz)或(nazo)₂lr(Fptz)或Phqlr或6CPt或Pt(thpy-SiMe₃)或Ir(dpq)₂(acac)或Ir(piq)₃或H-Etpbip(Eu)dbm或Os(fptz)₂(PPh₂Me)₂红色磷光材料系列。

本发明中绿色磷光材料层522，它要求的发出绿光的磷光客体材料层材料Ir(ppy)₃或lr(ppy)₂(acac)或Ir(Bu-ppy)₃或Ir(FPP)₂(acac)或Ir(dmoppy)₃或Bu^tbpyRe(CO)₃CI或phenRe(CO)₃CI或dmphen Re(CO)₃CI或(pbi)2Ir(acac)或Cu₄绿色磷光材料系列。

本发明中蓝色磷光材料层523，它要求的发出蓝光的磷光客体材料层材料是Firpic或Ir(即z)₃或FIr6或fac-lr(pmb)₃或mer-Ir(pmb)₃系列材料。

本发明中黄色磷光材料层524，它要求的发出黄光的磷光客体材料层材料是(tbt)₂Ir(acac)或(BT)₂Ir(acac)或Ir(3-piq)₂(acac)或Ir(3-cf₃piq)₂(acac)或Ir(3-mf₂piq)₂(acac)或lr(3-f₂piq)₂(acac)或Ir(MDPP)₂(acac)或Ir(DPP)₂(acac)或Ir(BPP)₂(acac)(CF₃-bo)₂Ir(acac)或Ir(DPA-Flpy)₃或Ir(DPA-Flpy)₂(acac)[Cu(phen)(POP)]PF₆系列材料。

本发明中空穴阻挡层6和电子传输层7材料材料主要是金属有机配合物，吡啶类、邻菲咯啉类、噁二唑类或咪唑类化合物材料，如Alq₃、BAlq、3TPYMB、BCP、Bphen、PBD、OXD-7、TPBI等。

本发明中阴极层8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，阴极通常为低功函数金属材料锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它们与铜、金、银的合金。

采用本发明制备的OLED器件结构举例如下：

1)玻璃/ITO/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

2)玻璃/ITO/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

3)玻璃/ITO/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

4)玻璃/ITO/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/电子注入层/阴极层

5)柔性衬底/ITO/空穴传输层兼作电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

6)玻璃/阳极导电聚合物层/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

7)玻璃/阳极导电聚合物层/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

8)柔性衬底/ITO/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

9)柔性衬底/ITO/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层兼作电子传输层/阴极层

10)柔性衬底/ITO/空穴传输层/电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层兼作电子传输层/阴极层

11)柔性衬底/ITO/空穴传输层兼作电子阻挡层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/客体超薄层/主体超薄层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极层

以下是本发明的具体实施例：

实施例1

如图2所示，器件结构中的发光层，包括发出红光的磷光材料超薄层521，与红色磷光材料超薄层521三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出红光的磷光材料超薄层为Ir(Btp)₂(acac)，与Ir(Btp)₂(acac)三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用CBP，空穴传输层采用NPB，电子阻挡层材料采用TCTA，空穴阻挡层采用BCP，电子传输层采用Alq₃，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/NPB(45nm)/TCTA(15nm)/CBP(2nm)/Ir(Btp)₂(acac)(0.2nm)/CBP(2nm)/BCP(5nm)/Alq₃(35nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的能级匹配图如图3所示。

具体制备方法如下：

①用洗涤剂、丙酮溶液、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，清洗之后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极导电层，ITO膜的方块电阻为10～15Ω/□，膜厚为150nm。

②将上述清洗烘干好的ITO基片移入真空室，在气压为25Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理5分钟，溅射功率为～20W，之后冷却15分钟。

③将处理后的基片在真空度大于1×10^-5Pa的有机腔蒸发室中，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层NPB为45nm，电子阻挡材料TCTA为15nm，主体超薄层材料CBP为2nm，超薄红色发光客体层材料Ir(Btp)₂(acac)为0.2nm，主体超薄层材料CBP为2nm，空穴阻挡层BCP为5nm，电子传输层Alq₃层35nm。超薄层的蒸镀速率为0.01nm/s，其他有机功能层的蒸镀速率0.1nm/s，蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的晶振膜厚仪监控。

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，电极膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的晶振膜厚仪监控。

⑤将做好的器件传送到手套箱，在高纯氮气(99.999％)保护下进行器件封装。

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和色坐标等光学参数。

实施例1中器件在外部电路的驱动下，发出红光。

实施例2

如图2所示，器件结构中的发光层，包括发出绿光的磷光材料超薄层522，与绿色磷光材料超薄层522三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出绿光的磷光材料超薄层为Ir(ppy)₃，与Ir(ppy)₃三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用TCTA，空穴传输层采用m-MTDATA，电子阻挡层材料采用TAPC，空穴阻挡层采用3TPYMB，电子传输层采用Bphen，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/m-MTDATA(55nm)/TAPC(5nm)/TCTA(1nm)/Ir(ppy)₃(0.2nm)/TCTA(1nm)/3TPYMB(5nm)/Bphen(40nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例2中器件在外部电路的驱动下，发出绿光。

实施例3

如图2所示，器件结构中的发光层，包括发出蓝光的磷光材料超薄层523，与蓝色磷光材料超薄层523三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出蓝光的磷光材料超薄层为Firpic，与Firpic三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用mCP，空穴传输层采用TPD，电子阻挡层材料采用TAPC，空穴阻挡层兼作电子传输层采用Bphen，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/TPD(50nm)/TAPC(5nm)/mCP(2nm)/Firpic(0.2nm)/mCP(2nm)/Bphen(30nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例3中器件在外部电路的驱动下，发出蓝光。

对比实施例1

采用mCP∶Firpic(20∶1，4.2nm)为有机电致发光器件的发光层，除此以外，与实施1同样地进行。

实施例4

如图4所示，器件结构中的发光层，包括两个超薄量子阱结构单元，单个超薄量子阱结构单元包括发出红光的磷光材料超薄层521，与红色磷光材料超薄层521三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出红光的磷光超薄层为Ir(piq)₃，与Ir(piq)₃三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用mCP，空穴传输层兼作电子阻挡层材料采用NPB，空穴阻挡层兼作电子传输层采用BCP，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/NPB(45nm)/mCP(2nm)/Ir(piq)₃(0.5nm)/

mCP(2nm)/Ir(piq)₃(0.5nm)/mCP(2.5nm)/BCP(40nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例4中器件在外部电路的驱动下，发出红光。

实施例5

如图4所示，器件结构中的发光层5，包括发出蓝光的磷光材料超薄层523、发出黄光的磷光超薄层524，与蓝色、黄色磷光材料三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出蓝光的磷光材料超薄层为Firpic，发出黄光的磷光材料超薄层为(tbt)₂Ir(acac)，与Firpic、(tbt)₂Ir(acac)三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用mCP，空穴传输层采用TPD，电子阻挡层材料采用TAPC，空穴阻挡层采用3TPYMB，电子传输层采用Bphen，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/TPD(45nm)/TAPC(5nm)/mCP(3nm)/Firpic(1nm)/mCP(3nm)/(tbt)₂Ir(acac)(1nm)/mCP(3nm)/3TPYMB(5nm)/Bphen(35nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例5中器件在外部电路的驱动下，发出白光。

实施例6

如图4所示，器件结构中的发光层，包括发出红光的磷光材料超薄层521，发出蓝色的磷光材料超薄层524，与红色、蓝色磷光材料三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出红光的磷光材料超薄层为Ir(piq)₃，发出蓝光的磷光材料超薄层为FIrpic，与Ir(piq)₃、FIrpic三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用TCTA，空穴传输层兼作电子阻挡层材料采用NPB，空穴阻挡层兼作电子传输层采用BCP，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/NPB(45nm)/TCTA(2nm)/Ir(piq)₃(0.3nm)/TCTA(2.5nm)/FIrpic(0.3nm)/TCTA(2.5nm)/BCP(40nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例6中器件在外部电路的驱动下，发出紫光。

实施例7

如图4所示，器件结构中的发光层，包括发出绿光的磷光材料超薄层522，发出蓝光的磷光材料超薄层524，与绿色、蓝色磷光材料三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出绿光的磷光材料超薄层为Ir(mppy)₃，发出蓝光的磷光材料超薄层为Fir6，与Ir(mppy)₃、Fir6三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用BAlq，空穴传输层兼作电子阻挡层材料采用TAPC，空穴阻挡层兼做电子传输层采用Bphen，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/TAPC(60nm)/BAlq(3nm)/Ir(mppy)₃(0.5nm)/BAlq(3nm)/Fir6(0.5nm)/BAlq(3nm)/Bphen(35nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例7中器件在外部电路的驱动下，发出青光。

实施例8

如图5所示，器件结构中的发光层5，包括发出红光的磷光材料超薄层521、发出绿光的磷光超薄层522，发出蓝光的磷光超薄层523，与蓝色、黄色磷光材料三重态能量相匹配的主体材料超薄层51。

器件的发出红光的磷光材料超薄层为Ir(piq)₃，发出绿光的磷光材料超薄层为Ir(ppy)₃，发出蓝光的磷光材料超薄层为Firpic，与Ir(piq)₃、Ir(ppy)₃、Firpic三重态能量相匹配的主体材料超薄层采用mCP，空穴传输层采用TPD，电子阻挡层材料采用TAPC，空穴阻挡层采用3TPYMB，电子传输层采用Bphen，阴极材料采用Mg、Ag合金。

整个器件结构如下：

玻璃衬底/ITO/TPD(45nm)/TAPC(5nm)/mCP(3nm)/Ir(piq)₃(0.5nm)/mCP(3nm)/Ir(ppy)₃(0.5nm)/mCP(3nm)/Firpic(0.5nm)mCP(3nm)/3TPYMB(5nm)/Bphen(35nm)/Mg:Ag(100nm)

器件的制备流程与实施例1相似。

实施例8中器件在外部电路的驱动下，发出白光。

Claims (9)

1.一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，包括透明衬底、阳极层、阴极层和设置在阳极和阴极层之间的有机功能层，所述阳极层或阴极层位于透明衬底表面，所述有机功能层包括发光层，其特征在于，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道与最低占有轨道能级都被对应包含在主体材料的能级内。

2.根据权利要求1所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述主体材料层材料是4，4’-二(咔唑-9-yl)联苯、4，4’-二(咔唑-9-yl)-2，2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺、1，3-二(咔唑-9-yl)-苯、CBP、CDBP、TCTA、mCP、DCB或具有电子输运性质的主体材料或1，8-naphthalimide系列、1，3，5-triazine系列、tetra(aryl)silicon系列的主体发光材料。

3.根据权利要求1所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述客体材料层材料是发出红光、绿光、蓝光和黄光的磷光材料，其中发出红光的磷光材料是PtOEP或(btp)₂Ir(acac)或(DPQ)Pt(acac)或(nazo)₂lr(Fppz)或(nazo)₂lr(Bppz)或(nazo)₂lr(Fptz)或Phqlr或6CPt或Pt(thpy-SiMe₃)或Ir(dpq)₂(acac)或Ir(piq)₃或H-Etpbip(Eu)dbm或Os(fptz)₂(PPh₂Me)₂红色磷光材料系列；发出绿光的磷光材料是Ir(ppy)₃或lr(ppy)₂(acac)或Ir(Bu-ppy)₃或Ir(FPP)₂(acac)或Ir(dmoppy)₃或Bu^tbpyRe(CO)₃CI或phenRe(CO)₃CI或dmphenRe(CO)₃CI或(pbi)₂Ir(acac)或Cu₄绿色磷光材料系列；所述发出蓝光的磷光材料是Firpic或Ir(ppz)₃或FIr6或fac-lr(pmb)₃或mer-Ir(pmb)₃系列材料；发出黄光的磷光客体材料层材料是(tbt)₂Ir(acac)或(BT)₂Ir(acac)或Ir(3-piq)₂(acac)或Ir(3-cf₃piq)₂(acac)或Ir(3-mf₂piq)₂(acac)或lr(3-f₂piq)₂(acac)或Ir(MDPP)₂(acac)或Ir(DPP)₂(acac)或Ir(BPP)₂(acac)(CF₃-bo)₂Ir(acac)或Ir(DPA-Flpy)₃或Ir(DPA-Flpy)₂(acac)[Cu(phen)(POP)]PF₆系列材料。

4.根据权利要求1所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机功能层还包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层、空穴阻挡层、电子注入层，所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、电子传输层、空穴阻挡层、电子注入层在器件中独立形成功能层。

5.根据权利要求4所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层材料和电子阻挡层材料主要是芳香族二胺类化合物或者芳香族三胺类化合物，其中芳香族二胺类化合物是N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-联苯胺或者N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-联苯胺或者N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二(苯基)-联苯胺或者N，N’-二(萘亚甲基-1-yl)-N，N’-二(苯基)-二甲基联苯胺，芳香族三胺类化合物是二-[4-(N，N-联甲苯-氨基)-苯基]环己烷。

6.根据权利要求4所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴阻挡层和电子传输层材料材料是金属有机配合物，吡啶类、邻菲咯啉类、噁二唑类或咪唑类化合物材料中的一种材料。

7.根据权利要求4所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴注入层材料是聚(3，4-亚乙二氧噻吩)：聚苯乙烯基苯磺酸或酞菁铜或酞菁锌或4，4’，4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)三苯胺化合物中的一种。

8.根据权利要求4所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子注入层材料是碱金属醋酸类或碱金属氟化物类中的一种。

9.一种以量子阱层结构作发光层的有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

①分别用金属洗涤剂、丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水对透明衬底进行超声清洗，待清洗工艺完成后用干燥氮气吹干水珠，然后置于干燥柜挂干；

②将透明衬底材料传送至真空蒸发室中进行电极的制备，所述电极是阳极层或阴极层；

③将制备好电极的透明衬底移入真空室，在氧气压环境下对进行低能氧等离子预处理；

④将处理后的透明基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发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中一种或多种，所述发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道与最低占有轨道能级都被对应包含在主体材料的能级内；

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，所述电极是阴极层或阳极层；

⑥将做好的器件传送到手套箱，在高纯氮气的保护下进行器件封装，避免水汽、氧气对有机材料乃至整个器件的影响；

⑦搭建测试平台，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。

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