CN103354277A - 电活性器件用电极层叠体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种具有吸气层(16)的阴极层叠体(10)。该阴极层叠体包括电子注入层(12)、覆盖层(14)和吸气层(16)。本发明还披露了一种有机电活性器件，其包括具有吸气层的阴极层叠体。本发明还披露了一种制造电活性器件的方法，该电活性器件具有包括吸气层的阴极层叠体。

Description

电活性器件用电极层叠体及其制造方法
本发明申请是基于申请日为2006年12月12日，申请号为200680047336.7(国际申请号为PCT/US2006/047419)，发明名称为“电活性器件用电极层叠体及其制造方法”的专利申请的分案申请。
关于联邦政府资助研究和开发的声明
本发明依据国家标准技术研究所授予的合同号70NANA3H3030在政府的支持下完成。政府享有本发明中的一定权利。
背景技术
本发明总体上涉及电活性器件用电极。本发明具体涉及有机电活性器件用电极。
有机电活性器件包括有机发光器件和有机光伏器件。有机电活性器件通过注入电荷而工作，电荷结合，从而在发光器件中造成能量辐射或者在光伏器件中造成电荷分离。电活性器件的有效工作取决于穿过电极和相邻介质之间的界面有效地传输电荷，等等。
具有低功函(期望低于4.0eV)的金属例如碱金属和碱土金属通常用作阴极材料以促进电子注入。用于促进电子注入的阴极材料例如钙、锂和铯通常为活性金属，对水分和氧气敏感，暴露于环境时劣化。因而，需要气密封以避免这些阴极材料暴露于氧气和水分。按照惯例，通常将使用这些金属作为阴极材料的器件封装，以避免氧气和水分接触器件的活性组分。此外，使用包含活性较低的金属例如铝的覆盖层覆盖和保护含有这些阴极材料的层。不利地，覆盖层可能易于产生针孔和缺陷，从而允许水分和氧气渗入到达活性阴极材料。
因而，需要解决电活性器件例如有机电活性器件的前述问题中的一个或多个问题的方法。
发明内容
简言之，根据本发明的方面，提供电活性器件用阴极层叠体。该阴极层叠体包括电子注入层、覆盖层和吸气层(getter layer)，该吸气层在阴极层叠体的内部。
根据本发明的另一些方面，提供电活性器件。电活性器件包括阴极层叠体和至少一层电活性层，所述阴极层叠体包括吸气层，该吸气层在阴极层叠体的内部。
根据本发明的另一些方面，提供包括吸气层的阴极层叠体的制造方法。该方法包括以层叠结构提供电子注入层、覆盖层和吸气层，其中覆盖层的至少一部分设置为与电子注入层的至少一部分接触，并且其中吸气层的至少一部分设置为与覆盖层的至少一部分接触。
根据本发明的再一些方面，提供包括具有吸气层的阴极层叠体的有机电活性器件的制造方法。该方法包括提供包括基底和至少一层电活性层的第一子结构和提供包括阴极层叠体的第二子结构，其中第二子结构设置为与第一子结构的至少一部分接触，并且其中阴极层叠体包括电子注入层、覆盖层和吸气层。
本发明包括以下实施方式：
实施方式1.一种有机电活性器件用阴极层叠体，包括：
电子注入层，
设置在所述电子注入层上的覆盖层；和
设置在所述覆盖层上的吸气层，其中所述吸气层位于所述阴极层叠体内部。
实施方式2.实施方式1的阴极层叠体，其中所述覆盖层的至少一部分设置在所述电子注入层的至少一部分上，以及其中所述吸气层的至少一部分设置在所述覆盖层的至少一部分上。
实施方式3.实施方式1的阴极层叠体，包括设置在所述吸气层上的第二覆盖层。
实施方式4.实施方式1的阴极层叠体，其中所述吸气层嵌在所述覆盖层中。
实施方式5.实施方式1的阴极层叠体，其中所述吸气层的两个或更多个侧面由所述覆盖层包围。
实施方式6.实施方式1的阴极层叠体，其中所述吸气层由所述覆盖层包封。
实施方式7.实施方式1的阴极层叠体，其中所述电子注入层包括下述材料，所述材料包括碱金属、碱土金属、碱金属卤化物或碱土金属卤化物或上述物质的任意组合。
实施方式8.实施方式1的阴极层叠体，其中所述电子注入层包括下述材料，所述材料包括锂、钙、氟化锂、氟化钙、氟化钠、氟化钾及其组合。
实施方式9.实施方式1的阴极层叠体，其中所述覆盖层包括Al、Ag、Au、In、Sn、Zn、Zr、Sc、Y、Mn、Pb、镧系金属或者它们的任意混合物或任意合金。
实施方式10.实施方式1的阴极层叠体，其中所述吸气层包括钙、钡、锶、镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡或氧化镁、或者它们的任意组合。
实施方式11.一种有机电活性器件，包括：
至少一层电活性层；和
阴极层叠体，其中所述阴极层叠体包括：
电子注入层；
覆盖层；和
吸气层，其中所述吸气层位于所述阴极层叠体内部。
实施方式12.实施方式11的有机电活性器件，其中至少一个覆盖层的至少一部分设置在所述电子注入层的至少一部分上，以及其中所述吸气层的至少一部分设置在所述覆盖层的至少一部分上。
实施方式13.实施方式12的有机电活性器件，其中所述电活性器件包括有机发光器件。
实施方式14.实施方式12的有机电活性器件，其中所述电活性器件包括有机光伏器件。
实施方式15.实施方式12的有机电活性器件，还包括空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子传输层、电子注入增强层、电致发光层、光吸收层、阳极层或基底层、或者它们的任意组合。
实施方式16.实施方式11的有机电活性器件，还包括空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子传输层、电子注入增强层、电致发光层、光吸收层、阳极层或基底层、或者它们的任意组合。
实施方式17.实施方式11的有机电活性器件，还包括耐磨层、粘结层、耐化学腐蚀层、光致发光层、辐射吸收层、电致变色层、光致变色层、辐射反射层、阻挡层、平化层或光学扩散层、或者它们的任意组合。
实施方式18.实施方式11的有机电活性器件，其中所述电子注入层的厚度为约0.1-100nm。
实施方式19.实施方式11的有机电活性器件，其中所述覆盖层的厚度为约20-200nm。
实施方式20.实施方式11的有机电活性器件，其中所述吸气层的厚度为约10-200nm。
实施方式21.实施方式11的有机电活性器件，其中所述有机电活性器件具有串列结构。
实施方式22.一种制造阴极层叠体的方法，该方法包括：
按照层叠结构提供电子注入层、覆盖层和吸气层；
其中所述覆盖层的至少一部分设置为与所述电子注入层的至少一部分接触，以及其中所述吸气层的至少一部分设置与所述覆盖层的至少一部分接触。
实施方式23.一种制造有机电活性器件的方法，该方法包括：
提供第一子结构，其包括基底和至少一层电活性层；和
提供第二子结构，其包括阴极层叠体，其中所述第二子结构设置为与所述第一子结构的至少一部分接触，以及其中所述阴极层叠体包括电子注入层、覆盖层和吸气层。
实施方式24.实施方式23的方法，其中提供包括阴极层叠体的第二子结构包括沉积所述电子注入层、所述覆盖层和所述吸气层。
实施方式25.实施方式23的方法，其中沉积所述阴极层叠体包括将覆盖层的至少一部分设置为与所述电子注入层的至少一部分接触以及将所述吸气层的一部分设置为与所述覆盖层的至少一部分接触。
实施方式26.实施方式23的方法，其中所述电活性层包括阳极层、空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子传输层、电子注入增强层、光吸收层或电致发光层、或者它们的任意组合。
实施方式27.实施方式23的方法，其中提供第二子结构还包括提供空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子传输层、电子注入增强层、光吸收层、电致发光层或阳极层、或者它们的任意组合。
实施方式28.实施方式23的方法，还包括将所述第一器件子结构和所述第二器件子结构层压在一起。
附图说明
参考附图阅读下述详细说明时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优势，其中在附图中相同的标记始终表示相同的部分，其中：
图1为根据本发明各方面的阴极层叠体的示范性实施方案的截面图；
图2为根据本发明各方面的阴极层叠体的另一种示范性实施方案的截面图；
图3为根据本发明各方面的阴极层叠体的另一种示范性实施方案的截面图；
图4为根据本发明各方面包括阴极层叠体的有机发光器件的另一种示范性实施方案的截面图；
图5为根据本发明各方面包括阴极层叠体的有机发光器件的另一种示范性实施方案的截面图；
图6根据本发明各方面包括阴极层叠体的有机发光器件的另一种示范性实施方案的截面图；
图7为根据本发明各方面的有机发光器件的另一种实施方案的截面图；
图8为根据本发明各方面的有机发光器件的效率随电流密度变化的示意图；和
图9为根据本发明各方面的有机发光器件的工作寿命的曲线图。
具体实施方式
本发明各实施方案披露具有吸气层的阴极层叠体、包括所述阴极层叠体的电活性器件和具有所述阴极层叠体的器件的制造方法。
在以下说明和随后的权利要求中，将参考定义为具有下述含义的大量术语。单数形式“一”“一种”等包括复数对象，除非文中另作明确规定。如本申请所用，术语“电活性”是指材料(1)能够传输、阻挡或存储电荷(正电荷或负电荷)，(2)能够吸收或发射光，通常为荧光，但不是必需的，和/或(3)用于生成光致电荷，和/或(4)施加偏压时具有变化的颜色、反射率、透射率。“电活性器件”为包括电活性材料的器件。在本文中，电活性层为用于电活性器件的层，该层包括至少一种电活性材料或至少一种电极材料。如本申请所用，术语“有机材料”可指小分子有机化合物或者高分子有机化合物，包括但不限于树枝状大分子或大分子聚合物，包括具有2-10个重复单元的低聚物和重复单元多于10个的聚合物。
如本申请所用，术语“设置在……之上”或“沉积在……之上”是指直接设置或沉积在……之上并且接触……，或者设置或沉积在……之上但之间具有中间层。
如本发明各实施方案中所用，术语“脂族烃基(alkyl)”旨在表示线形脂族烃基、支链脂族烃基、芳基脂族烃基、环脂族烃基、二环脂族烃基、三环脂族烃基和多环脂族烃基，其包括碳原子和氢原子，并且任选地包含除碳和氢之外的原子，例如选自周期表15族、16族和17族的原子。脂族烃基可以是饱和的或不饱和的，并且可包括例如乙烯基或烯丙基。术语“脂族烃基”还包括脂族烃氧基的脂族烃基部分。除非另外指出，在各种实施方案中直链脂族烃基和支链脂族烃基包含1-约32个碳原子并且包括作为示例性非限制性实例的C1-C32脂族烃基(任选被选自C1-C32脂族烃基、C3-C15环脂族烃基或芳基中的一个或多个基团取代)；和C3-C15环脂族烃基(任选被选自C1-C32脂族烃基或芳基中的一个或多个基团取代)。一些示例性非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基。环脂族烃基和双环脂族烃基的一些具体的示例性非限制性实例包括环丁基、环戊基、环己基、甲基环己基、环庚基、双环庚基和金刚烷基。在各种实施方案中芳脂族烃基包括含7～约14个碳原子的芳脂族烃基；这些芳脂族烃基包括但不限于苯甲基、苯丁基、苯丙基和苯乙基。如本发明各种实施方案中所用，术语“芳基”旨在表示包括6～20个环碳原子的取代或未取代的芳基。芳基的一些示例性非限制性实例包括C6-C20芳基(任选被选自以下基团中的一个或多个基团取代：C1-C32脂族烃基、C3-C15环脂族烃基、芳基和包括选自周期表15、16和17族中的原子的官能团)。芳基的一些具体的示例性非限制性实例包括取代或未取代的苯基、联苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和联萘基。
根据本发明的一种实施方案，提供电活性器件用阴极层叠体，其中该阴极层叠体包括其内的至少一个吸气层。如本申请所用，术语“吸气层”是指氧气和水分的阻挡层，其能够吸收、阻挡、消耗氧气和水分和/或与氧气和水分反应，否则氧气和水分将渗入吸气层以下的层中。参考图1，示例了包括多个阴极层的阴极层叠体10的第一示范性实施方案。在所示例的实施方案中，阴极层叠体10示为包括电子注入层12、设置在电子注入层12上的覆盖层14和设置在覆盖层上的吸气层16。电子注入层可有助于电子迁移穿过阴极和相邻材料(未示出)之间的界面。根据该示范性实施方案，阴极层叠体10包括内吸气层16，该内吸气层16防止水分和氧气透过覆盖层14到达电子注入层12。如以下进一步所讨论的，通过提供阴极层叠体内部的吸气层16，可获得更耐用的有机电子器件。
在一种实例中，覆盖层可为导电层。在非限制性实例中，电子注入层包括电子注入材料例如氟化钠，覆盖层包括覆盖层材料例如铝，吸气层包括吸气层材料例如氧化钙。如以下进一步描述的，其它材料可用于电子注入层12、覆盖层14和吸气层16。如本领域技术人员所理解的，在本发明的替换性实施方案中，可存在多个电子注入层或覆盖层或吸气层。
在阴极层叠体中，根据本发明的一种实施方案，覆盖层的至少一部分设置在电子注入层的至少一部分上。在另一实施方案中，吸气层的至少一部分设置在覆盖层的至少一部分上。
在本发明的一种实施方案中，阴极层叠体的一个或多个层可为反射性的，以提供基本为反射性的阴极，从而当用于有机电活性器件例如有机发光器件时，阴极层叠体将从发光层接收到的光反射回去，使之穿过器件在器件的阳极侧射出。术语“基本为反射性”是指反射以小于或等于10度的入射角入射在阴极层叠体上的可见光的至少50%，优选至少80%，更优选至少90%。在其它实施方案中，阴极层叠体可为基本透明的，从而能够使从发光层接收到的光透出。术语“基本透明”是指允许可见光的至少50%，优选至少80%，更优选至少90%以小于或等于10度的入射角透过阴极层叠体。可对阴极层叠体层中一层或多层的厚度进行选择，以提供所需的光学透明度。
适宜的电子注入层材料包括碱金属、碱土金属、碱金属卤化物例如氟化钠和氟化钾、以及碱土金属卤化物例如氟化镁。
覆盖层材料的非限制性实例包括金属例如Al、Ag、Au、In、Sn、Zn、Zr、Sc、Y、Mn、Pb、镧系金属，以及所述金属的混合物和合金。
适宜的吸气层材料包括金属例如但不限于钙、钡、锶和镁，金属氧化物例如氧化钙、氧化锶、氧化钡和氧化镁。在一种实施方案中，吸气层材料的选择可取决于材料有效抑制水分和氧气向其后各层迁移的能力。
可用于阴极层叠体的其它适宜的材料包括但不限于氧化铟锡、氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化铟锌、氧化锌铟锡、氧化锑、碳纳米管和它们的混合物。
根据本发明的另一种实施方案，阴极层叠体包括夹在两个覆盖层之间的至少一个吸气层。参考图2，示例了阴极层叠体10的另一种示范性实施方案。在所示实施方案中，阴极层叠体10示为包括第一电子注入层12以及设置在两个覆盖层14和15之间的吸气层16。如所理解的，图2的示范性实施方案可能适于应用，其中该示范性实施方案通过在吸气层上设置覆盖层可有利地保护吸气层。
根据本发明的另一种实施方案，阴极层叠体包括嵌在覆盖层中的至少一个吸气层。参考图3，示例了阴极层叠体10的另一种示范性实施方案。在所示实施方案中，阴极层叠体10示为包括第一电子注入层12和嵌在覆盖层14中的吸气层16。在一些实施方案中，覆盖层包围吸气层的两个或更多个侧面。在另一些实施方案中，覆盖层可以封装一个或多个吸气层。在另一些实施方案中，两个或更多个吸气层或吸气区可嵌在覆盖层中。
根据本发明的一种实施方案，提供包括阴极层叠体的有机电活性器件，所述阴极层叠体具有至少一个吸气层。参考图4，示例了有机电活性器件20的第一示范性实施方案。在所示实施方案中，有机电活性器件20包括设置在阳极层22上的电活性层24和设置在电活性层24上的具有吸气层的阴极层叠体10。该阴极层叠体包括至少一个电子注入层、至少一个覆盖层和至少一个吸气层，并且可包括以上结合图1-3所述的结构中的任一种。如本领域技术人员所理解的，在本发明的替换性实施方案中，可存在多个电活性层。
电活性层的非限制性实例包括电子传输层、空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子注入增强层、光吸收层、光致发光层、电极层和电致发光层。
在一种实施方案中，有机电活性器件包括至少一个有机电活性层。有机电活性器件的非限制性实例包括有机发光器件和有机光伏器件。在一种实施方案中，有机活性层24为发光层，从而如本领域技术人员所理解的，在由电源26施加电压时，分别通过阴极层叠体10和阳极22注入电子和空穴，电子和空穴在发光层或电致发光层结合，从而发光。
在一种实施方案中，电子注入层的厚度为约0.1-100nm。在一些实施方案中，电子注入层的厚度为约0.1-10nm。
在一种实施方案中，覆盖层的厚度为约20-200nm。在一些实施方案中，覆盖层的厚度为约20-100nm。
在一种实施方案中，吸气层的厚度为约10-100nm。在一些实施方案中，吸气层的厚度为约30-60nm。
参考图5，示例了包括阴极层叠体10的有机电活性器件20的另一种示范性实施方案。在所示实施方案中，有机电活性器件20包括设置在阳极层22和阴极层叠体10之间的电活性层24和28。阴极层叠体包括至少一个电子注入层、至少一个覆盖层和至少一个吸气层，并且可包括以上结合图1-3所述的结构中的任一种。在非限制性实例中，电子注入层为氟化钠层，覆盖层为铝层，吸气层为钙层。在非限制性实例中，电活性层24为发光层，电活性层28为空穴传输层。在一种实施方案中，阳极层为基本透明的层。
参考图6，示例了包括阴极层叠体的有机电活性器件20的另一种示范性实施方案。在所示实施方案中，有机电活性器件20包括设置在阳极层22和阴极层叠体10之间的电活性层24和28。该实施方案还包括设置在阴极层叠体上的玻璃盖片或金属箔30。可使用粘结剂32将玻璃盖片或金属箔30粘结在阴极层叠体10上。阴极层叠体包括至少一个电子注入层、至少一个覆盖层和至少一个吸气层，并且可包括以上结合图1-3所述的结构中的任一种。
参考图7，示例了包括阴极层叠体10的有机电活性器件20的另一种示范性实施方案。在所示实施方案中，有机电活性器件20包括设置在阳极层22和阴极层叠体10之间的电活性层24和28。该阴极层叠体10包括至少一个吸气层，并且可包括以上结合图1-3所述的结构中的任一种。器件20包括设置在阴极层叠体10上的玻璃盖片或金属箔30。可利用粘结剂32将玻璃盖片或金属箔30粘结在阴极层叠体10上。该器件还包括基底34。例如，基底为玻璃层。在一些实施方案中，阳极和基底可作为组合层存在。在一种实施方案中，基底为基本透明的基底。在本发明的一种实施方案中，包括具有吸气层的阴极层叠体的有机发光器件(OLED)的工作寿命大于约1000小时。将OLED器件的工作寿命(也称为半衰减时间)定义为其亮度降至初始亮度值的50%时的时间。
可用于空穴或电子传输层的电荷传输层材料的非限制性实例包括低-中分子量(例如小于约200,000)有机分子、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)、聚苯胺、聚(3,4-亚丙基二氧噻吩)(PProDOT)、聚苯乙烯磺酸酯(PPS)、聚乙烯等，以及它们的组合。
空穴传输层材料的非限制性实例包括三芳基二胺、四苯基二胺、芳族叔胺、包括氨基的
Figure BDA00003479990100101
二唑衍生物、腙衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、聚噻吩，等等。适于用作空穴阻挡层的材料包括咔唑(PVK聚(N-乙烯基咔唑))等及其组合。
空穴注入增强层材料的非限制性实例包括亚芳基类化合物，例如3,4,9,10-二萘嵌苯四羧酸二酐、二(1,2,5-噻二唑)-对醌二(1,3-二硫杂环戊二烯)等及其组合。
用于电子注入增强层材料和电子传输层材料的材料包括金属有机配合物，例如
Figure BDA00003479990100102
二唑衍生物、二萘嵌苯衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯基醌衍生物、硝基取代芴衍生物等及其组合。
可用于发光层的材料的非限制性实例包括聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)及其衍生物；聚芴及其衍生物如聚(烷基芴)，例如聚(9,9-二己基芴)、聚(二辛基芴)或聚(9,9-二(3,6-二
Figure BDA00003479990100103
庚基)-芴-2,7-二基)；聚(对亚苯基)(PPP)及其衍生物，例如聚(2-癸基氧-l,4-亚苯基)或聚(2,5-二庚基-l,4-亚苯基)；聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)及其衍生物，例如二烷氧基取代的PPV和氰基取代的PPV；聚噻吩及其衍生物，例如聚(3-烷基噻吩)、聚(4,4'-二烷基-2,2'-联噻吩)、聚(2,5-亚噻吩基亚乙烯基)；聚(吡啶亚乙烯基)及其衍生物；聚喹喔啉及其衍生物；和聚喹啉及其衍生物。在一种具体实施方案中，适宜的发光材料为N,N-二(4-甲基苯基)-4-苯胺封端的聚(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)。还可使用上述聚合物的混合物或者基于上述聚合物中一种或多种以及其它聚合物的共聚物。
另一类适宜用于发光层的材料为聚硅烷。通常，聚硅烷为被多个烷基和/或芳基侧基取代的线形硅主链聚合物。聚硅烷为沿聚合物主链具有离域σ共轭电子的准一维材料。聚硅烷的实例包括聚(二-正丁基硅烷)、聚(二-正戊基硅烷)、聚(二-正己基硅烷)、聚(甲基苯基硅烷)和聚(二(对丁基苯基)硅烷)。
适用于有机电活性器件的阳极材料通常包括具有高功函值的材料。阳极材料的非限制性实例包括但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化铟锌、镍、金等及其组合。
基底的非限制性实例包括热塑性聚合物(聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、丙烯酸酯、聚烯烃)、玻璃、金属等及其组合。
本发明的有机电活性器件可包括附加层，例如但不限于下述中的一种或多种：耐磨层、粘结层、耐化学腐蚀层(chemically resistant layer)、光致发光层、辐射吸收层、电致变色层、光致变色层、辐射反射层、阻挡层、平化层、光学漫射层及其组合。
在本发明的一些实施方案中，有机电活性器件具有串列结构，其中将多个OLED层叠在一起。例如，将第一OLED和第二OLED层叠在一起，构造成使光透过第一OLED的基底耦合射出。将第一OLED的阴极构造为至少部分透明，该阴极可为诸如Na、Li等金属的薄层，以使第二OLED发出的光透过第一OLED，从而与第一OLED发出的光一起透过第一OLED的基底射出。将吸气层设置为第二OLED中阴极层叠体的一部分。
本发明的一种实施方案为阴极层叠体的制造方法。该方法包括例如如图1、2和3所示按照层叠结构提供电子注入层、覆盖层和吸气层。在一些实施方案中，将覆盖层的至少一部分设置为与电子注入层的至少一部分接触，将吸气层的至少一部分设置为与覆盖层的至少一部分接触。
本发明的另一种实施方案为具有包括吸气层的阴极层叠体的电活性器件的制造方法。该方法包括提供基底和在基底上设置或沉积至少一层电活性层。在沉积随后各层之前，可对基底进行紫外/臭氧表面处理。基底的非限制性实例为ITO或聚合物基底。该方法还包括如图4-7所示在电活性层上设置或沉积阴极层叠体。在一种实施方案中，可如下沉积阴极层叠体：首先将电子注入层沉积在具有电活性层的基底上，然后沉积覆盖层，并将吸气层沉积在覆盖层上。在另一种实施方案中，将附加覆盖层沉积在吸气层上，从而如图2所示将吸气层夹在两个覆盖层之间。在其它实施方案中，采用掩蔽法(masking technique)将吸气层沉积在覆盖层上，从而在吸气层上另外沉积覆盖层材料后，如图3所示吸气层嵌在或包封在覆盖层材料中。有利地，在阴极层叠体中使用吸气层能够实现在真空中制造整个有机电活性器件，从而避免使活性阴极材料暴露于外界环境。
该方法还包括在基底上设置空穴传输层材料、空穴注入层材料、电子传输层材料、电子注入层材料、光吸收层材料、阴极层材料、阳极层材料或电致发光层材料及其任意组合。
如本申请所用，器件子结构可包括一个或多个基底层、一个或多个电极层、一个或多个电活性层、或者一个或多个附加层(例如但不限于粘结层和阻挡层)。在一些实施方案中，两个或更多个器件子结构可相互沉积或设置于对方之上，从而形成有机电活性器件。在另一些实施方案中，可利用例如但不限于层压法将两个或更多个器件子结构组合，从而形成有机电活性器件。
层的沉积或设置方法包括例如但不限于旋涂、浸涂、逆向辊涂、绕线或迈尔棒涂、直接或补偿槽辊涂布、狭缝式口模涂布、刮涂、热熔体涂布、帘涂、刀辊涂、挤出、气刀涂、喷涂、旋转筛涂布、多层坡流涂布(multilayer slidecoating)、共挤出、液面涂布(meniscus coating)、Comma涂布和微凹版式涂布、平版印刷法、朗缪尔法和闪蒸、气相沉积、等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)、射频等离子体增强化学气相沉积(“RFPECVD”)、膨胀热等离子体化学气相沉积(“ETPCVD”)、溅射包括但不限于反应溅射、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(“ECRPECVD”)、感应耦合等离子体化学气相沉积(“ICPECVD”)等及其组合。
在不进行进一步详细说明的情况下，应当理解的是本领域技术人员能够利用本申请的描述最大程度的应用本发明。以下实施例旨在为本领域技术人员实施本发明提供额外的指导。所提供的实施例仅仅为贡献于本发明教导的代表性工作。因而，这些实施例不以任何方式限制本发明，本发明如所附权利要求所限定。
实施例
如下制造三个有机发光器件(OLED)，即样品A、B和C。预先涂覆有氧化铟锡(ITO)(Applied Films)的玻璃用作所有三个样品的基底。对ITO基底进行了臭氧处理。经由旋涂将厚约65nm的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT)(Bayer Corporation)层沉积在三个经紫外-臭氧处理的ITO基底各自之上，然后在空气中于约180℃烘干约1小时。然后将厚约65nm的绿光发射聚合物(LEP)(获自Dow Chemicals的Lumation1304)层旋涂在所有三个样品的PEDOT层上。然后将三个样品转移到充有氩气的手套箱(氧气和水分的含量小于约1ppm)中。在约2×10-6torr的基本真空下，将NaF(约4nm厚)/Al(约100nm厚)双层层叠体热蒸镀在所有三个样品的LEP层上。接着，在不破坏真空的情况下使用相同的蒸镀仪在样品B和C的双层层叠体上热蒸镀钙(Ca)吸气层。第一器件即样品A用作参照物并且没有Ca吸气层。在样品B中，在厚约30nm的Ca吸气层上覆盖厚约100nm的Al层。在样品C上，在厚约60nm的Ca吸气层上覆盖厚约100nm的Al层。使用盖玻片以脱气光学透明粘结剂(获自Norland Products，Cranbury，New Jersey，USA的Norland optical adhesive68)密封，将所有三个样品A、B和C封装。
通过测量OLED样品A、B和C的电流-电压-亮度特性，表征它们的电致发光效率。图8的曲线40示例了效率44随电流密度42的变化。样品A(46)、B(48)和C(50)的效率44与电流密度42的关系图相似，由于所有样品A、B和C具有相同的NaF/Al双层层叠体，从而表明引入吸气层对器件效率没有不利影响。
此外，测量了三个OLED样品A、B和C的工作寿命和长期稳定性。所有样品均在恒定的电流密度10mA/cm2下工作，相应于约1000堪/m2的初始亮度，测量样品的相应亮度随时间的变化。将OLED器件的工作寿命(也称作半衰减时间)定义为器件亮度降至初始亮度值的50%时的时间。各OLED样品相对初始亮度(56)的归一化亮度随工作时间(54)的变化如图10中曲线52所示。可见与参照样品A(没有吸气层)的衰减曲线(58)相比，样品B(60)和样品C(62)(包括Ca吸气层)的衰减曲线呈现出较慢的衰减速率(等价于较长的工作寿命)。另外，相对于具有较薄(30nm)的Ca吸气层的器件，具有较厚(60nm)的Ca吸气层的器件呈现出较慢的衰减速率。
本发明的前述实施方案具有许多优势，包括为电活性器件提供阴极层叠体，从而提高稳定性并延长工作寿命。
尽管本申请仅对本发明的一些特征进行了示例和描述，但本领域技术人员可做出各种改进和改变。因而，应当理解的是所附权利要求意图覆盖落在本发明真正构思内的全部改进和改变。

Claims (18)

1.一种有机电活性器件用阴极层叠体，包括：
电子注入层，
设置在所述电子注入层上的覆盖层；和
设置在所述覆盖层上的吸气层，其中所述吸气层位于所述阴极层叠体内部；其中所述吸气层的超过2个侧面由所述覆盖层包围，其中所述吸气层嵌在所述覆盖层中。
2.权利要求1的阴极层叠体，其中所述覆盖层的至少一部分设置在所述电子注入层的至少一部分上，以及其中所述吸气层的至少一部分设置在所述覆盖层的至少一部分上。
3.权利要求1的阴极层叠体，包括设置在所述吸气层上的第二覆盖层。
4.权利要求1的阴极层叠体，其中所述电子注入层包括下述材料，所述材料包括碱金属、碱土金属、碱金属卤化物或碱土金属卤化物或上述物质的任意组合。
5.权利要求1的阴极层叠体，其中所述电子注入层包括下述材料，所述材料包括锂、钙、氟化锂、氟化钙、氟化钠、氟化钾及其组合。
6.权利要求1的阴极层叠体，其中所述覆盖层包括Al、Ag、Au、In、Sn、Zn、Zr、Sc、Y、Mn、Pb、镧系金属或者它们的任意混合物或任意合金。
7.权利要求1的阴极层叠体，其中所述吸气层包括钙、钡、锶、镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡或氧化镁、或者它们的任意组合。
8.一种有机电活性器件，包括：
至少一层电活性层；和
阴极层叠体，其中所述阴极层叠体包括：
电子注入层；
覆盖层；和
吸气层，其中所述吸气层位于所述阴极层叠体内部；其中所述吸气层的超过2个侧面由所述覆盖层包围，其中所述吸气层嵌在所述覆盖层中。
9.权利要求8的有机电活性器件，其中至少一个覆盖层的至少一部分设置在所述电子注入层的至少一部分上，以及其中所述吸气层的至少一部分设置在所述覆盖层的至少一部分上。
10.权利要求9的有机电活性器件，其中所述电活性器件包括有机发光器件。
11.权利要求9的有机电活性器件，其中所述电活性器件包括有机光伏器件。
12.权利要求9的有机电活性器件，还包括空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子传输层、电子注入增强层、电致发光层、光吸收层、阳极层或基底层、或者它们的任意组合。
13.权利要求8的有机电活性器件，还包括空穴传输层、空穴注入层、空穴注入增强层、电子传输层、电子注入增强层、电致发光层、光吸收层、阳极层或基底层、或者它们的任意组合。
14.权利要求8的有机电活性器件，还包括耐磨层、粘结层、耐化学腐蚀层、光致发光层、辐射吸收层、电致变色层、光致变色层、辐射反射层、阻挡层、平化层或光学扩散层、或者它们的任意组合。
15.权利要求8的有机电活性器件，其中所述电子注入层的厚度为0.1-100nm。
16.权利要求8的有机电活性器件，其中所述覆盖层的厚度为20-200nm。
17.权利要求8的有机电活性器件，其中所述吸气层的厚度为10-200nm。
18.权利要求8的有机电活性器件，其中所述有机电活性器件具有串列结构。
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