CN103422055A - 导电薄膜、其制备方法及应用 - Google Patents

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王平
陈吉星
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Abstract

一种导电薄膜，包括层叠的ZnO层，金层及MoO3层。上述导电薄膜通过在ZnO层的表面沉积金属金作为导电层，在金属金层表面沉积高功函的MoO3层制备导电薄膜，既能保持ITO层的良好的导电性能，透光率又使导电薄膜的功函数得到了显著的提高。本发明还提供一种导电薄膜的制备方法及应用。

Description

导电薄膜、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及半导体光电材料，特别是涉及导电薄膜、其制备方法、使用该导电薄膜的有机电致发光器件的基底、其制备方法及有机电致发光器件。 
背景技术
导电薄膜电极是有机电致发光器件(OLED)的基础构件，其性能的优劣直接影响着整个器件的发光效率。目前商业化的各种透明导电薄膜，如ITO、ZNO、ATO以及超薄金属薄膜等，要在保持透明度和导电性的前提下，提高薄膜的表面功函数，则需要比较复杂的工序，而且效果不是很明显，而且稳定性不高。 
发明内容
基于此，有必要针对导电薄膜功函数较低的问题，提供一种功函数较高的导电薄膜、其制备方法、使用该导电薄膜的有机电致发光器件的基底、其制备方法及有机电致发光器件。 
一种导电薄膜，包括层叠的ZnO层，金层及MoO3层。 
在其中一个实施例中，所述ZnO层的厚度为30nm～100nm，所述金层的厚度为5nm～50nm，所述MoO3层的厚度为0.5nm～5nm。 
一种导电薄膜的制备方法，包括以下步骤： 
将ZnO、金和MoO3及衬底装入蒸镀设备的钼舟中，其中，蒸镀设备的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-6Pa； 
在所述衬底表面蒸镀ZnO层，蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为1～50nm/min； 
在所述ZnO层表面蒸镀金层，蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为0.5～20nm/min； 
在所述金层表面蒸镀MoO3层，蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为1～10nm/min；及 
剥离所述衬底，得到所述导电薄膜。 
在其中一个实施例中，所述蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为10nm/min；蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min；蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。 
一种有机电致发光器件的基底，包括依次层叠的衬底、ZnO层，金层及MoO3层。 
在其中一个实施例中，所述所述ZnO层的厚度为30nm～100nm，所述金层的厚度为5nm～50nm，所述MoO3层的厚度为0.5nm～5nm。 
一种有机电致发光器件的基底的制备方法，包括以下步骤： 
将ZnO、金和MoO3及衬底装入蒸镀设备的钼舟中，其中，蒸镀设备的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-6Pa；； 
在所述衬底表面蒸镀ZnO层，蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为1～50nm/min； 
在所述ZnO层表面蒸镀金层，蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为0.5～20nm/min； 
在所述金层表面蒸镀MoO3层，蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为1～10nm/min。 
在其中一个实施例中，所述蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为10nm/min；蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min；蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。 
一种有机电致发光器件，包括依次层叠的阳极、发光层以及阴极，所述阳极包括层叠的ZnO层，金层及MoO3层。 
在其中一个实施例中，所述ZnO层的厚度为30nm～100nm，所述金层的厚度为5nm～50nm，所述MoO3层的厚度为0.5nm～5nm。 
上述导电薄膜通过在ZnO层的表面沉积金层作为导电层，在金属金层表面沉积高功函的MoO3层制备导电薄膜，既能保持ZnO层层的良好的导电性能， 透光率又使导电薄膜的功函数得到了显著的提高，导电薄膜在300～800nm波长范围可见光透过率82％～93％，方块电阻范围6～30Ω/□，表面功函数5.8～6.1eV；上述导电薄膜的制备方法工艺较为简单；使用该导电薄膜作为有机电致发光器件的阳极，导电薄膜的表面功函数与一般的有机发光层的HOMO能级之间差距较小，降低了载流子的注入势垒，可显著的提高发光效率。 
附图说明
图1为一实施方式的导电薄膜的结构示意图； 
图2为一实施方式的有机电致发光器件的基底的结构示意图； 
图3为一实施方式的有机电致发光器件的结构示意图； 
图4为实施例1制备的导电薄膜的透射光谱谱图； 
图5为实施1制备的ZnO-Au-MoO3透明导电薄膜的XRD曲线。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对导电薄膜、其制备方法、使用该导电薄膜的有机电致发光器件的基底、其制备方法及有机电致发光器件进一步阐明。 
请参阅图1，一实施方式的导电薄膜100包括层叠的ZnO层10，金层20及MoO3层30。 
ZnO层10的厚度为30nm～100nm，优选的为80nm； 
金层20的厚度为5nm～50nm，优选的为25nm； 
MoO3层30的厚度为0.5nm～5nm，优选的为2nm。 
上述导电薄膜100通过在ZnO层10的表面沉积导电金层20及高功函的MoO3层30制备导电薄膜，既能保持ZnO层10的良好的导电性能和透光率，又使导电薄膜100的功函数得到了显著的提高，导电薄膜100在300～800nm波长范围可见光透过率82％～93％，方块电阻范围6～30Ω/□，表面功函数5.8～6.1eV。 
上述导电薄膜100的制备方法，包括以下步骤： 
S110、将ZnO、金和MoO3及衬底装入蒸镀设备的钼舟中，其中，蒸镀设备的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-6Pa； 
衬底为玻璃衬底。优选的，衬底在使用前用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗。 
本实施方式中，真空腔体的真空度优选为5×10-4Pa。 
步骤S 120、在所述衬底表面蒸镀ZnO层10，蒸镀所述ZnO层10的工艺参数为：蒸发速率为1～50nm/min； 
优选的，所述蒸镀所述ZnO层10的工艺参数为：蒸发速率为10nm/min； 
形成的ZnO层10的厚度为30nm～100nm，优选为80nm。 
步骤S130、在所述ZnO层10表面蒸镀金层，蒸镀所述金层20的工艺参数为：蒸发速率为0.5～20nm/min。 
优选的，蒸镀所述金层20的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。 
形成的金层20的厚度为5nm～50nm，优选为25nm。 
步骤S140、在所述金层20表面蒸镀MoO3层30，蒸镀所述MoO3层30的工艺参数为：蒸发速率为1～10nm/min； 
优选的，蒸镀所述MoO3层30的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。 
优选的，所述MoO3层30的厚度为0.5nm～5nm，优选为2nm。 
步骤S150、剥离衬底，得到导电薄膜100。 
上述导电薄膜的制备方法，仅仅使用磁控溅射镀膜设备即可连续制备ZnO层10及沉积在ZnO层10表面的金层20，在金层20表面沉积MoO3层30，工艺较为简单。 
请参阅图2，一实施方式的有机电致发光器件的基底200，包括层叠的衬底201、ZnO层202，金层203及MoO3层204。 
衬底201为石英片，单晶硅片和蓝宝石等硬质衬底。衬底201的厚度为0.1mm～3.0mm，优选为1.0mm。 
ZnO层202的厚度为30nm～100nm，优选的为80nm。 
金层20203的厚度为5nm～50nm，优选的为25nm。 
MoO3层204的厚度为0.5nm～5nm，优选的为2nm。 
上述有机电致发光器件的基底200通过在ZnO层202的表面沉积导电金层203及高功函的MoO3层204制备导电薄膜，既能保持ZnO层202的良好的导 电性能和透光性，又使基底200的功函数得到了显著的提高，基底200在300～800nm波长范围可见光透过率82％～93％，方块电阻范围6～30Ω/□，表面功函数5.8～6.1eV。 
上述有机电致发光器件的基底200的制备方法，包括以下步骤： 
S210、将ZnO、金和MoO3及衬底装入蒸镀设备的钼舟中，其中，蒸镀设备的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-6Pa。 
衬底为玻璃衬底。优选的，衬底在使用前用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗。 
本实施方式中，真空腔体的真空度优选为5×10-4Pa。 
步骤S220、在所述衬底表面蒸镀ZnO层202，蒸镀所述ZnO层202的工艺参数为：蒸发速率为1～50nm/min。 
优选的，所述蒸镀所述ZnO层202的工艺参数为：蒸发速率为10nm/min。 
形成的ZnO层202的厚度为30nm～100nm，优选为80nm。 
步骤S230、在所述ZnO层202表面蒸镀金层203，蒸镀所述金层203的工艺参数为：蒸发速率为0.5～20nm/min。 
优选的，蒸镀所述金层203的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。 
形成的金层203的厚度为5nm～50nm，优选为25nm。 
步骤S240、在所述金层203表面蒸镀MoO3层204，蒸镀所述MoO3层204的工艺参数为：蒸发速率为1～10nm/min； 
优选的，蒸镀所述MoO3层204的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。 
优选的，所述MoO3层204的厚度为0.5nm～5nm，优选为2nm。 
上述有机电致发光器件的基底200的制备方法，仅仅使用磁控溅射镀膜设备即可连续在衬底201上制备ZnO层202及沉积在ZnO层202表面的金层203，在金层203表面沉积MoO3层204，工艺较为简单。 
请参阅图3，一实施方式的有机电致发光器件300包括依次层叠的衬底301、阳极302、发光层303以及阴极304。阳极302由导电薄膜100制成，包括层叠的ZnO层10，金层20及MoO3层30。衬底301为玻璃衬底，可以理解，根据有机电致发光器件300具体结构的不同，衬底301可以省略。发光层303及阴 极304的材质为Ag，Au，Al，Pt或Mg/Ag合金。 
ZnO层10的厚度为30nm～100nm，优选的为80nm； 
金层层20的厚度为5nm～50nm，优选的为25nm； 
MoO3层30的厚度为0.5nm～5nm，优选的为2nm。 
可以理解，上述有机电致发光器件300也可根据使用需求设置其他功能层。 
上述有机电致发光器件300，使用导电薄膜100作为有机电致发光器件的阳极，导电薄膜的表面功函数5.8～6.1eV，与一般的有机发光层的HOMO能级(典型的为5.7～6.3eV)之间差距较小，降低了载流子的注入势垒，可提高发光效率。 
下面为具体实施例。 
实施例1 
选用纯度为99.9％的粉体，将ZnO，Au，MoO3放入蒸镀设备的钼舟中，用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽至2.0×10-4Pa，先后蒸镀ZnO，Au膜和MoO3薄膜，其中蒸镀ZnO膜的蒸发速度为10nm/min，得到ZnO膜的厚度为80nm，蒸镀Au膜的蒸发速度为3nm/min，得到Au膜的厚度为25nm，蒸镀MoO3膜的蒸发速度为3nm/min，得到MoO3膜的厚度2nm，得到ZnO-Au-MoO3透明导电薄膜，方块电阻范围8Ω/□，表面功函数6.0eV，可见光平均透过率为85％。 
请参阅图4，图4所示为得到的透明导电薄膜的透射光谱，使用紫外可见分光光度计测试，测试波长为300～800nm。由图4可以看出薄膜在可见光470～790nm波长范围平均透过率已经达到89％。 
图5为实施1制备的ZnO-Au-MoO3透明导电薄膜的XRD曲线，对照PDF卡片，34°和73°衍射峰对应是ZnO的特征峰，26°对应是MoO3，45°是金膜的特征峰，没有出现其它杂质的衍射峰。 
实施例2 
选用纯度为99.9％的粉体，将ZnO，Au，MoO3放入蒸镀设备的钼舟中，用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽至2.0×10-4Pa，先后蒸镀ZnO，Au膜和MoO3薄膜，其中蒸镀ZnO膜的蒸发速度为1nm/min，得到ZnO膜的厚度为30nm， 蒸镀Au膜的蒸发速度为20nm/min，得到Au膜的厚度为50nm，蒸镀MoO3膜的蒸发速度为1nm/min，得到MoO3膜的厚度0.5nm，得到ZnO-Au-MoO3透明导电薄膜，方块电阻范围6Ω/□，表面功函数5.8eV，可见光平均透过率为82％。 
实施例3 
选用纯度为99.9％的粉体，将ZnO，Au，MoO3放入蒸镀设备的钼舟中，用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽至2.0×10-4Pa，先后蒸镀ZnO，Au膜和MoO3薄膜，其中蒸镀ZnO膜的蒸发速度为50nm/min，得到ZnO膜的厚度为100nm，蒸镀Au膜的蒸发速度为0.5nm/min，得到Au膜的厚度为5nm，蒸镀MoO3膜的蒸发速度为10nm/min，得到MoO3膜的厚度5nm，得到ZnO-Au-MoO3透明导电薄膜，方块电阻范围30Ω/□，表面功函数6.1eV，可见光平均透过率为93％。 
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (10)

1.一种导电薄膜，其特征在于，包括层叠的ZnO层，金层及MoO3层。
2.根据权利要求1所述的导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述ZnO层的厚度为30nm～100nm，所述金层的厚度为5nm～50nm，所述MoO3层的厚度为0.5nm～5nm。
3.一种导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将ZnO、金和MoO3及衬底装入蒸镀设备的钼舟中，其中，蒸镀设备的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-6Pa；
在所述衬底表面蒸镀ZnO层，蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为1～50nm/min；
在所述ZnO层表面蒸镀金层，蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为0.5～20nm/min；
在所述金层表面蒸镀MoO3层，蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为1～10nm/min；及
剥离所述衬底，得到所述导电薄膜。
4.根据权利要求3所述的导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为10nm/min；蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min；蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。
5.一种有机电致发光器件的基底，其特征在于，包括依次层叠的衬底、ZnO层，金层及MoO3层。
6.根据权利要求5所述的有机电致发光器件的基底，其特征在于，所述所述ZnO层的厚度为30nm～100nm，所述金层的厚度为5nm～50nm，所述MoO3层的厚度为0.5nm～5nm。
7.一种有机电致发光器件的基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将ZnO、金和MoO3及衬底装入蒸镀设备的钼舟中，其中，蒸镀设备的真空度为1.0×10-3Pa～1.0×10-6Pa；；
在所述衬底表面蒸镀ZnO层，蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为1～50nm/min；
在所述ZnO层表面蒸镀金层，蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为0.5～20nm/min；
在所述金层表面蒸镀MoO3层，蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为1～10nm/min。
8.根据权利要求7所述的有机电致发光器件的基底的制备方法，其特征在于，所述蒸镀所述ZnO层的工艺参数为：蒸发速率为10nm/min；蒸镀所述金层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min；蒸镀所述MoO3层的工艺参数为：蒸发速率为3nm/min。
9.一种有机电致发光器件，包括依次层叠的阳极、发光层以及阴极，其特征在于，所述阳极包括层叠的ZnO层，金层及MoO3层。
10.根据权利要求9所述有机电子发光器件，其特征在于，所述ZnO层的厚度为30nm～100nm，所述金层的厚度为5nm～50nm，所述MoO3层的厚度为05nm～5nm。
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