CN102306709A

CN102306709A - 一种有机电致发光器件及其制备方法

Info

Publication number: CN102306709A
Application number: CN201110284666A
Authority: CN
Inventors: 秦国刚; 罗剑兴; 魏峰; 徐万劲
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2012-01-04

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件及其制备方法，属于光电技术领域。该有机电致发光器件的阳极由一个或多个p型多晶硅层和金属硅化物层组成，该阳极采用电子束蒸发沉积等方法淀积金属薄膜和p型非晶硅薄膜，利用金属诱导非晶硅晶化制得。本发明通过调节金属层厚度和沉积p型非晶硅所用硅靶的电阻率，可优化有机电致发光器件的发光效率。

Description

一种有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件制备技术，具体是一种以纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜为阳极的有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

实现硅基光电集成长期以来一直是人们追求的目标，但作为光电子集成核心元件的硅基发光器件的性能至今仍未能达到实用要求。自从有机发光在1987年获得重大突破以来，有机发光二极管因具有主动发光、高对比度、低功耗、响应速度快等优点，被认为是继半导体集成电路后，又一个具有应用前景的电子器件产业。因此，研究硅基有机电致发光器件具有重要意义。

申请人首先成功地将p型单晶硅与有机材料结合实现了国际上最高效率的硅基有机发光。p型单晶硅作为有机电致发光的阳极有许多优点，最主要的是通过调节单晶硅电阻率可大范围地控制空穴注入电流以满足载流子注入平衡的要求，获得高的发光效率。但p型单晶硅阳极衬底对可见光有强的吸收，进而导致发光效率的下降。纳米厚度多晶硅薄膜可以大幅减少可见光吸收，但由于方块电阻太大导致串联电阻和损耗较大，发光效率受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜阳极，利用金属诱导非晶硅晶化，优化有机电致发光器件的发光效率。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种有机电致发光器件阳极，其特征在于，由一个或多个p型多晶硅层和金属硅化物材料层叠加构成纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜。

一种有机电致发光器件，包括反射镜、透明衬底、纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和透光阴极层。

其中，反射镜为铝或银等金属，其厚度为50-1000纳米；透明衬底为石英或透明玻璃，其厚度为50-1000微米；阳极为纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜；发光层为高分子化合物、金属配合物、小分子有机荧光化合物或磷光化合物的一种；阴极采用铝、钙、镁等低功函数金属，或其与银等贵金属的合金。以上有机电致发光器件还可包括：作为空穴注入/控制层的五氧化二钒等，其厚度为1-15纳米；作为电子注入/控制层的氟化物或碳酸铯等，其厚度为1-15纳米。

本发明提供的一种纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜制备步骤如下：

1)在清洗好的透明衬底(如玻璃、石英等)上沉积一层或多层阻挡层，用以防止透明衬底中杂质元素往复合阳极或者后续实验中的有机层中扩散。

2)在阻挡层上依次沉积多个p型非晶硅层和金属层，金属层用于诱导非晶硅晶化，可以是Fe、Au、Ni、Al、Ti、Pt中的任意一种。

3)在400-550℃氮气保护条件下，进行5-30分钟退火处理，形成p型多晶硅和金属硅化物复合材料。

步骤1)中所述沉积的阻挡层总厚度为50-300纳米。

步骤2)中所述沉积的金属层的总厚度为1-50纳米，p型非晶硅层的总厚度为5-500纳米，沉积p型非晶硅层所用硅靶电阻率为0.0001-1000Ω·cm。

步骤2)中所述沉积过程可以是依次沉积p型非晶硅、金属和p型非晶硅，或金属和p型非晶硅多层，或把金属p型非晶硅混合沉积为一层。

步骤1)和步骤2)中所述沉积方法包括但不限于电子束蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的任意一种。

本发明的优点如下：

复合阳极薄膜对可见光的吸收小得多，可以大幅度提高器件的出光效率；复合阳极薄膜的耗硅量远低于体硅的耗硅量，极大地节约资源；通过调节诱导硅晶化金属层的厚度，来控制非晶硅晶化程度和复合阳极薄膜方块电阻，从而优化发光效率；同时，在制备阳极过程中通过硅靶电阻率来调节阳极空穴浓度，最大程度优化发光效率。

附图说明

图1为本发明实施例中复合阳极薄膜沉积结构示意图；

图2为本发明实施例中以纳米厚度多晶硅/金属硅化物复合薄膜为阳极的有机电致发光器件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明有机电致发光器件的制备作进一步详细描述：

首先将玻璃基底按如下步骤清洗：

步骤1)采用SPM(浓H₂SO₄∶H₂O₂＝4∶1)洗液在120℃清洗10分钟后去离子水洗净以去除有机污染物。

步骤2)采用APM(NH₃·H₂O∶H₂O₂∶H₂O＝1∶1∶4)洗液在70-80℃清洗10分钟后去离子水洗净以去除固体颗粒物。

步骤3)采用HPM(浓HCl∶H₂O₂∶H₂O＝1∶1∶5)洗液在70-80℃清洗10分钟后去离子水洗净以去除重金属离子。

步骤4)用丙酮、乙醇先后超声洗涤10分钟，再用氮气枪吹干。

将清洗后玻璃基底放入电子束蒸发腔体，当背底真空优于于5×10^-4帕时，分别沉积50纳米的二氧化硅、10纳米的硅、3纳米(或4、5、6、7纳米)的镍和10纳米的硅，其生长结构如图1所示。其中沉积p型非晶硅层所用硅靶电阻率为0.001Ω·cm、0.01Ω·cm、0.1Ω·cm、1Ω·cm、10Ω·cm、40Ω·cm。

将上述衬底在氮气气氛下经500摄氏度退火10分钟，并在氮气气氛下冷却至室温。

随后，采用真空热蒸镀的方法在衬底背面蒸镀150纳米Al，以形成反射镜。

有机发光二极管的具体实施步骤：

有机材料和阴极均在同一真空腔内热蒸镀完成，背底真空优于5×10^-4帕。材料的生长厚度和生长速率是由石英振子膜厚仪来实时控制的。

步骤1)蒸发厚度为5纳米的V₂O₅作为空穴注入/控制层；

步骤2)蒸发厚度为60纳米的NPB作为空穴传输层；

步骤3)蒸发厚度为60纳米的AlQ作为电子传输层和发光导；

步骤4)通过金属掩模依次在高真空条件下蒸镀Sm和Au，厚度均为15纳米。

图2为本实例中复合阳极有机电致发光器件结构示意图。

上面描述的实施例并非用于限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可做各种的变换和修改，因此本发明的保护范围视权利要求范围所界定。

Claims

1.一种有机电致发光器件阳极，其特征在于，由多个p型多晶硅层和金属硅化物材料层叠加构成。

2.如权利要求1所述有机电致发光器件阳极，其特征在于，包括两层p型多晶硅层和一层金属硅化物层，其中金属硅化物层位于两层p型多晶硅之间。

3.权利要求1所述的有机电致发光器件阳极的制备方法，步骤包括：

1)在透明衬底上沉积一层或多层阻挡层；

2)在阻挡层上依次沉积一个或多个p型非晶硅层和金属层；

3)在400-550℃氮气保护条件下，进行5-30分钟退火处理，形成p型多晶硅和金属硅化物叠加结构。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述沉积的阻挡层总厚度为50-300纳米。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述沉积金属层用于诱导非晶硅晶化，是Fe、Au、Ni、Al、Ti、Pt中的任意一种，金属层的总厚度为1-50纳米，沉积p型非晶硅层的总厚度为5-500纳米。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中沉积p型非晶硅层所用的硅靶电阻率范围为0.0001-1000Ω·cm。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中所述沉积方法包括但不限于电子束蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的任意一种。

8.一种有机电致发光器件，包括反射镜、透明衬底、阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层和透光阴极层，其特征在于，所述阳极由一个或多个p型多晶硅层和金属硅化物材料层叠加构成。