CN104143607B - 一种叠层有机电致发光器件以及连接层 - Google Patents

一种叠层有机电致发光器件以及连接层 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种叠层有机电致发光器件的连接层，所述连接层使用的材料是PEDOT:PSS，PEDOT与PSS的质量比是1:18，PEDOT和PSS水溶液的浓度是3％，PH值是1.5，连接层的厚度为10nm‑120nm，使用旋涂成膜的工艺方法制作，解决了目前困扰多年的叠层OLED连接层需要高温镀膜的难题，使叠层有机电致发光器件更易于制造，性能更能得以保证。

Description

一种叠层有机电致发光器件以及连接层
技术领域
本发明属于有机电致发光器件技术领域。
背景技术
有机电致发光器件(OLED，Organic Light-Emitting Device)因具有主动发光、能耗低、效率高、发光谱带宽、品种多样、制造成本低廉、轻薄、无角度依赖性等一系列独特优点而备受瞩目，具有广阔的应用前景。全球有超过160多家企业涉足OLED相关研发，其中囊括了几乎所有的电子和显示产业的巨头。众多国际知名企业，如通用电气、柯达、飞利浦、OSRAM、东芝等国际大公司均投入巨资，参与该领域研发竞争。
经过研发人员近三十年的不懈努力，有机电致发光器件性能已接近无机半导体发光器件的水平。但达到动态全色显示等高信息容量的最终应用目标，器件的发光效率和稳定性还需进一步提高。特别是由于有机材料不耐高温，温度过高，就会导致材料寿命下降，因此有机电致发光器件的发热必须控制在一定范围。减少热损耗，提高器件的发光效率，更成为提高器件稳定性和使用寿命的关键。其中影响OLED寿命重要原因之一是流过器件的大电流导致器件的热致老化。因而，研究一种在低电流下运行的高效率的器件已经刻不容缓。
叠层器件结构是实现低电流、高效率OLED的一种有效途径。
2004年，柯达(KODAK)公司的L.S.Liao等人利用Alq3:Li/NPB:FeCl3作为连接单元，把两个发射层集成在同一个器件成功制成了结构是ITO/NPB(75nm)/Alq3(25nm)/Alq3:Li(25nm)/NPB:FeCl3(60nm)/NPB(25nm)/Alq3:DCJTB(20nm)/Alq3(40nm)/Mg:Ag的叠层有机电致发光器件。与普通标准器件相比，这种器件的优点是在相同的电流密度下，器件的效率是普通器件的两倍。
利用叠层器件结构，Chan-Ching CHANG等已经研制成功电流效率荧光49.2cd/A的叠层器件。后来，中国科学院长春物理所马东阁等人把叠层结构成功应用在白光OLED器件。他们利用BCP:Li/V2O5作为连接层，使这种器件的电流效率达到10.7cd/A。最近，香港城市大学COSDAF实验室的C.W.Law等人分别利用Mg：Alq3和F4-TCNQ：m-MTDATA作为连接单元也使叠层器件的效率提高了一倍。
2011年11月，在湖南召开了第七届全国暨华人有机分子和聚合物发光与激光学术会议。在本届会议上，维信诺显示技术有限公司和四川虹视显示技术有限公司等公司的领导和技术人员一致认为，叠层器件为实现高效有机电致发光照明和显示器件开辟了一种崭新的途径。希望全球OLED科研人员克服现有困难，研制成功适合于生产的叠层器件技术。最近在中国科学院苏州纳米所举办的国际发光会议上，世界OLED顶级科学家L.S.Liao教授也对叠层器件的美好未来做了一个很高的评价。
此前，本发明人研制成功一种在低电流密度下运行的高效率、长寿命叠层有机电致发光器件，参见专利文献CN101794864A。该器件主要特点是以特殊材料(双极性载流子传输材料)构成的薄膜层为器件的连接单元，其连接层包括两个薄膜层，一层采用双极载流子传输材料FPD掺杂Mg或Li，其厚度为9nm，Mg或Li:FPD的掺杂比例是1：10至3：10；另一层是WO3薄膜，其厚度为1nm。该器件结构类似把两个普通的有机电致发光器件连接在一起。这种叠层器件的一个特色是器件电流效率是普通器件的四倍；另一个特色是器件在相对低电流密度下运行，可以降低流过器件的大电流导致器件热致老化的影响，从而提高器件的寿命。但是，正如国内外其他研究的叠层有机电致发光器件技术一样，目前所有的叠层器件采用的连接单元的材料都包含高熔点金属，在制备技术有一个很大的缺点：制备这种高熔点金属薄膜有很大的工艺和成本方面的障碍(制备高熔点金属薄膜需要使用脉冲激光沉积镀膜技术，这种设备价格昂贵，每台高达200万美金以上)。纵观最近几年OLED的发展，实验室研制成功的技术能否达到实用化的要求还是OLED走向市场的一个关键。叠层器件是一种很有发展前景的低电流、高效率器件；这种在低电流下运行的器件必然会减低由于热致老化而使器件寿命降低的不利影响。因而，研究一种不需要高温蒸发镀膜的新型连接层对于叠层有机电致发光器件意义重大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提出一种叠层有机电致发光器件及其连接层，其是以PEDOT：PSS为有效连接单元，采用旋涂成膜的工艺方法制备叠层有机电致发光器件的连接层，解决了目前困扰多年的叠层OLED连接层需要高温镀膜的难题。
本发明的技术方案如下：
本发明目的之一是提出一种叠层有机电致发光器件的连接层，该连接层使用的材料是PEDOT:PSS，使用旋涂成膜的工艺方法制作。
连接层的厚度为10nm-120nm。
连接层旋涂成膜工艺方法如下：将已经镀有空穴传输层和发光层的衬底玻璃吸附在旋转的圆盘，滴上PEDOT：PSS液体，液体在旋转形成的离心力下呈薄膜状分布，液体凝固后形成膜体，膜体的厚度通过调节液体粘度及旋转速率和时间来调整，旋涂之后，进行烘干处理。
本发明进一步提出采用以上连接层的叠层有机电致发光器件结构：阳极/空穴传输层/发光层/连接层/空穴传输层/发光层/阴极，器件的连接层使用的材料是PEDOT:PSS。
本发明的优点在于：采用PEDOT：PSS为有效连接单元，采用旋涂成膜的工艺方法制备叠层有机电致发光器件的连接层，解决了目前困扰多年的叠层OLED连接层需要高温镀膜的难题。
PEDOT:PSS(分子结构式如下)是一种高分子聚合物的水溶液，导电率很高。
从该化合物的名称上可以看出，该产品是由PEDOT和PSS两种物质构成。PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物，这种材料结构较为特殊，其噻吩环3，4位上引入的乙撑二氧基不仅可有效阻止单体二氧乙基噻吩(EDOT)聚合时噻吩环上Cα-Cβ的连接，从而使聚合物分子链更为规整有序，同时还增加了噻吩环上的电子密度，降低了单体的氧化电位和聚合物分子的氧化掺杂电位，使其导电的掺杂状态更稳定。PSS是聚苯乙烯磺酸。在PEDOT：PSS中，PSS有两个方面的功能：(1)作为平衡离子保持PEDOT主链上电荷平衡；(2)PSS使PEDOT在较好的分散在水性溶液中。在PEDOT：PSS的结构中，长链的PSS分子掺杂多个PEDOT短链，并在PEDOT：PSS交叠的核外层形成一层较薄的PSS层。严格来说，PEDOT：PSS并不是溶解于水中，而是生成了易于分散在水中的纳米胶体。不同粒径的胶体分散溶液成膜干燥后的电导率值不同，当纳米粒子的粒径较大时，薄膜的电导率较高；而较小粒径的PEDOT纳米粒子得到的膜电导率值较低。PEDOT：PSS水溶液的形成过程即为一种释放电子的P型掺杂过程。根据孤子理论，掺杂的结果是增加了聚合物体系中载流子数量，因此大大提高了聚合物的导电性能。经过掺杂，共轭型聚合物的导电性能往往会增加几个数量级，甚至l0个数量级以上。
本发明使用的PEDOT:PSS水溶液具体参数为：PEDOT与PSS的质量比是1:18，PEDOT和PSS水溶液的浓度是3％，PH值是1.5。在400nm-800nm，光透过率大于85％。
近些年来，PEDOT：PSS的理论和应用研究均得到广泛开展，主要集中在PEDOT：PSS以及最近几年发展的PEDOT衍生物的化学与电化学聚合，光、电、磁、热等理化性质，聚合物结构，离子在聚合物中的迁移等基础理论研究。目前，PEDOT:PSS作为水溶液导电物主要应用于有机发光器件OLED、有机太阳能电池、有机薄膜晶体管和超级电容器等的空穴传输层。
在本发明人前期的研究工作中，主要研究了PEDOT：PSS薄膜作为ITO阳极修饰层后，器件光电性能的变化。结果表明，器件的电流密度和导电性能由此得到很大提高。究其原因，发现PEDOT：PSS薄膜修饰阳极ITO，其功效主要表现在以下二个方面，首先，薄膜能级约为5.2eV，高于ITO的4.7eV，可较好的与某些电子给体材料LUMO能级相匹配，提高了空穴向阳极的传输效率。第二，由于ITO自身的不稳定特性，在其与有机活性层接触时，易发生降解现象，影响器件的相关性能，PEDOT：PSS薄膜的加入，可以有效避免这一现象的发生。用紫外线对PEDOT：PSS进行预处理，处理过后PEDOT：PSS薄膜的功函数增大，用原子力显微镜(AFM)和光电子能谱技术(XPS)检测，PEDOT：PSS薄膜的核心层结构并没发生大的变化，但其结合能却降低了，这主要是因为薄膜的形态发生了变化。要作为叠层有机电致发光器件的连接层，连接层必须具有高的导电率；要利用旋涂成膜的工艺方法制作叠层有机电致发光器件的连接层，连接层一定不能对已经沉积的有机薄膜层造成破坏。PEDOT：PSS恰好满足了这两个条件。PEDOT：PSS薄膜的导电率高达80S/cm；PEDOT：PSS是水溶液，水溶液不会对已经沉积的有机薄膜层溶解，因此不会造成任何破坏。
由此，发明人提出了以PEDOT：PSS为叠层有机电致发光器件有效连接单元，采用旋涂成膜的工艺方法制备叠层有机电致发光器件的连接层，解决了目前困扰多年的叠层OLED连接层需要高温镀膜的难题，使叠层有机电致发光器件更易于制造，性能更能得以保证，
附图说明
图1(a)普通单层器件(A器件)的结构示意图；
图1(b)本发明提出的叠层器件(B器件)的结构示意图；
图2A和B器件的电流－电压图；
图3A和B器件的亮度－电压图；
图4A和B器件的效率－电流图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明技术做进一步说明：
本发明提出的其器件结构是：阳极/空穴传输层/发光层/连接层/空穴传输层/发光层/阴极，器件的连接单元使用的材料是PEDOT:PSS。制备方法包括衬底处理和薄膜蒸镀：
(1)衬底处理：
所述衬底采用ITO透明导电玻璃，处理过程是先清洗除掉衬底表面的污垢，然后进行臭氧处理；
(2)薄膜蒸镀：
采用电阻加热蒸发镀膜，把高纯的有机粉末材料放在具有精确温度控制系统的束源炉中，在本底真空为10-4Pa时，加热束源炉，使其里面的有机材料升华。衬底距离束源大约45cm，衬底表面垂直于束流，束流大小(即蒸发速率)通过控制束源炉温度来实现，束源炉温度高于有机材料的升华点但低于其化学分解温度，通过连续不断地开关多个束源炉的挡板，实现多种不同的材料生长出多层结构器件。所述有机粉末材料的蒸镀速率是Al电极的蒸镀速率是
(3)旋涂成膜：
镀有发光层和空穴传输层的衬底玻璃在旋转的圆盘上吸附，滴上数滴PEDOT：PSS液体，液体会因为旋转形成的离心力而呈薄膜状分布。在这种状态下，液体凝固后便可形成膜体。膜体的厚度可通过调节液体粘度及旋转速率和时间来调整。旋涂之后，采取烘干的步骤来除去溶剂。使用旋涂成膜的方法制作器件的PEDOT：PSS连接层。
实施例：
以2个典型的器件结构为例，从选用的材料和制备的角度进行详细说明：
①ITO/PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/PEDOT:PSS(连接层)/PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/Al
②ITO/NPB(空穴传输层)/Alq3(发光层)/PEDOT:PSS(连接层)/NPB(空穴传输层)/Alq3(发光层)/Al
1、衬底处理
衬底：
制备叠层有机电致发光器件所需要的衬底是ITO玻璃，它的特点是既透明且导电性又很好。所谓ITO是氧化铟(In2O3)与氧化锡(SnO)两种金属氧化物的混合。一般情况下，锡的含量占10％左右。ITO薄膜通常是以玻璃为基片用溅射的方法沉积而成的。实施例制备器件所使用的衬底基本上都是从玻璃公司直接购买的ITO透明导电玻璃(玻璃厚度为0.8mm)，其出厂检验报告具体的参数如下:
导电层厚度，标准表面形貌仪实测
导电层面电阻，标准<100Ω/口，电阻率仪实测<77.2Ω/口，
透过率，标准T>86％，分光光度计实测T>88.3％,
平整度，标准0.25μm/20mm，表面形貌仪实测0.062μm/20mm。
在ITO玻璃上根据发光区域需要的形状(如正方形、圆等)刻蚀出相应图形。
清洗：
清洗衬底的目的是除掉其表面的污垢，使ITO与有机薄膜能够充分良好的接触，以利于空穴的有效注入和器件寿命的提高。清洗的步骤是先将玻璃在特殊配制的洗液中浸泡，然后超声15分钟，接着再用高纯去离子水(18.25MΩ/cm)反复冲洗。然后再用特殊手套反复搓洗玻璃表面，之后再用同样的高纯去离子水反复冲洗。洗完之后，去离子水应能均匀地附着在玻璃表面，而不能积聚成滴或成股留下。
臭氧处理：
为了提高器件中空穴由ITO到有机膜的注入，ITO应该有较高的功函数。许多科学家很早就发现，臭氧处理可以提高ITO的功函数。处理设备采用臭氧发生器，把烘干的ITO玻璃放入其中，其原理是用微波发生器产生的微波激发水银蒸汽，水银蒸汽发出强紫外线，空气中的氧在紫外线的作用下转换成臭氧，其反应方程式如下：
3O2+hr＝2O3。
2、薄膜蒸镀
蒸镀系统、薄膜速率和厚度的控制方法
发光器件各层薄膜的生长过程主要是将处理好的衬底传入蒸镀系统，加热有机材料到某一适当的恒定温度，利用晶体振荡器测量镀膜的速率和厚度。
薄膜速率和厚度的控制
使用的薄膜速率和厚度的控制设备与镀膜设备连接，利用石英晶体振荡法来控制薄膜速率和厚度。石英晶体振荡法监控膜厚，主要是利用了石英晶体的两个效应，即压电效应和质量负荷效应。通过测定其固有谐振频率与固有谐振频率有关的参量变化来监控沉积薄膜的厚度。
薄膜蒸镀机理
电阻加热蒸发镀膜迄今有百年历史，工艺简单，操作容易，成本低廉，是最常用的蒸发镀膜方式。这种方法是把蒸发材料和衬底置于真空中，加热蒸发材料，使其气化分子沉积在衬底表面。通常镀膜时，材料在高温下大都熔解蒸发，故称蒸发镀膜。
本发明使用镀膜系统，把高纯的有机粉末材料放在具有精确温度控制系统的束源炉中，在本底真空为10-4Pa时，加热束源炉使里面的有机材料升华。衬底距离束源大约45cm，衬底表面垂直于束流，束流大小(即蒸发速率)可以通过控制束源炉温度来实现。一般束源炉温度高于有机材料的升华点但低于其化学分解温度，而且束流的有无可通过控制位于束源炉口挡板的开关，通过连续不断的开关多个束源炉的挡板，实现多种不同的材料生长，制备出本发明的多层结构器件。
使用沉积系统控制有机小分子薄膜厚度、平整度、结构、纯度，这些对叠层发光器件性能都非常关键，而且可以和常规的半导体工艺兼容。Kodak公司的C.W.Tang正是改进了薄膜的生长技术，获得没有缺陷高质量有机小分子发光薄膜并且改善了器件中的各个界面，大大提高了器件的效率。
我们发现，在普通的真空蒸发镀膜过程中(10-4Pa)，Alq3在蒸发过程中是升华的，而NPB却是熔解蒸发的(如蒸发温度高于材料的熔点，则是熔解蒸发的)。源材料的蒸发特性参数包括:饱和蒸气压、蒸发粒子的速率和能量分布、蒸发速率；薄膜的沉积特性包括:沉积速率和凝结系数；膜厚分布主要都取决于蒸发时的残余气体压强，衬底温度，衬底表面清洁程度。我们生长有机薄膜时衬底保持为室温，生长速率也较高，这样有机薄膜一般为无定形的(amorphous)。有机薄膜典型的生长速率为由石英晶体厚度监示器测定。实验结果表明有机薄膜生长速率较快的情况下制备的OLED器件发光效率较高，而有机薄膜生长速率较慢条件下制备的OLED器件的效率却较低。其中的确切原因我们正在研究。但是，我们知道有机半导体发光薄膜本身的结构强烈地影响器件的效率。虽然目前对于有机发光薄膜结构与其发光性能之间关系的研究尚无定论，但是对于真空沉积的小分子OLED器件，其中的有机薄膜包括载流子传输层和发光层两类，人们普遍认识到无定形的(amorphous)、玻璃态的(glassy)、高度结晶(highly crystalline)的有机薄膜可获得高效、低驱动电压的OLED。而多晶结构(polycrystallinity)的发光层会急剧降低载流子迁移率和电致发光(EL)量子产率。比如，芳香族二胺(TPD)，常常被选用作为OLED的空穴传输层(HTL)，是因为它具有良好的成膜性能，可蒸发形成致密平整无针孔的有机薄膜，利用透射电子显微镜和偏光显微镜可以观察到是无定形薄膜(amorphous)。这是因为TPD的二聚的(dimeric)结构降低分子对称性而不能形成结晶的薄膜。Alq3常常被选用作为OLED的电子传输层(ETL)和发光层(EL)，它具有高效的荧光产率和良好的成膜性能，可蒸发形成致密平整无针孔的有机薄膜，一般形成微晶薄膜，其晶粒尺寸小于50nm3。Kodak公司改进了真空生长技术制备出高质量的超细Alq3发光层，其中的杂质和载流子陷阱很少，从而大大提高了有机发光器件的性能和寿命。这是因为用作发光器件的有机小分子薄膜可以利用适当的蒸镀技术，选择适当的热力学条件生长高质量的长程有序的高度结晶薄膜。同时，有规则的分子排列明显减少了缺陷。这样，载流子可以更容易在分子间移动，增加其激子形成和复合发光的几率。
旋涂成膜
已经镀有空穴传输层和发光层的衬底玻璃在旋转的圆盘上(每分钟1200转)吸附，滴上数滴PEDOT：PSS液体，PEDOT与PSS的质量比是1:18，PEDOT和PSS水溶液的浓度是3％，PH值是1.5。在400nm-800nm，光透过率大于85％。PEDOT：PSS液体液体会因为旋转形成的离心力而呈薄膜状分布。在这种状态下，液体凝固后便可形成膜体。膜体的厚度可通过调节液体粘度及旋转速率和时间来调整。旋涂之后，在高纯氮气的保护下，105摄氏度烘烤30分钟，再120摄氏度下烘烤90分钟。使用上述旋涂成膜的方法工艺制作器件的PEDOT：PSS连接层。
本发明人对适合本发明目的的PEDOT与PSS的用量配比进行了研究，不同掺杂比例的PEDOT:PSS的器件性能是不一样的，很多都达不到本发明的作为连接层的效果，因此，本发明选择了PEDOT与PSS的质量比是1:18。下表为一些不同比例的溶液作为连接层的器件性能数据：
不同掺杂比例的PEDOT:PSS的器件性能
PEDOT:PSS 电流效率cd/A
2:18 0.471(电流0.8mA) 3280
1:20 0 0
1:18 3.97(电流0.8mA) 5000
。
本发明使用的材料如下：
PFO
聚芴(PFO)是芴单元刚性共平面的联苯结构，分子结构式如下：
上世纪90年代后,科学家们采用过渡金属催化的芳基偶连反应来进行聚合,为合成结构规整和高分子量的PFO扫清了障碍。其中尤其是Yamamoto反应(二芳基卤的还原偶合),Suzuki反应(芳基硼酸或硼酸酯和芳基卤的交叉偶合)以及Stille反应(通过二锡烷基芳基和二芳基卤的偶合反应)得到了成功的应用。聚芴C-9位置可以方便地引入各种取代基团以改善溶解性能及超分子结构,而不会引起显著的空间位阻影响主链的共轭。聚芴具有很好的热稳定性、光稳定性和化学稳定性；聚芴的光致发光(PL)和电致发光(EL)效率很高,能满足显示技术的各种需求。聚芴的均聚物的最高占据轨道(HOMO)能量约为5.8eV,最低未占轨道(LUMO)能量约为2.12eV。
Alq3
8－羟基喹啉铝(Alq3)是C.W.Tang在1987年第一个电致发光器件中所使用的一种发绿光材料，其分子结构如下：
十几年来，有机电致发光器件的研究已经获得巨大的进展，但这种材料由于其合成容易、稳定性好、玻璃化温度高和易成膜等优良特性，至今仍然是应用最广泛的发光材料和电子传输材料。Alq3在二甲基酰胺(DMF)溶液中的光致发光效率约为11％，在室温下它的固体光致发光效率约为32％，它的电子迁移率大约为10-5cm2/V.s，只有空穴传输材料迁移率(约10-3cm2/V.s)的1/100左右，因此不能算一个最好的发光材料和电子传输材料，但是Alq3本身介于有机物和无机物之间，可以说是一种稳定的金属配合物化合物，将它夹在阴极(金属材料)与空穴传输层(有机物)之间，有助于缓解有机物/无机物界面断裂现象。并且从Alq3单晶的X衍射分析数据看，它的分子立体形状很像一个圆球。从分子设计的角度考虑，他有利于防止与在界面上的有机分子靠近而形成复合物(exciplex)或者电荷转移络合物(charge transfer complex)。Alq3器件的优点是它的稳定性非常好，用10V的驱动电压，在100cd/m2的亮度操作下，其发光器件的寿命已超过5000小时。
Alq3几乎满足了有机电致发光器件对材料的所有要求，因此是一种难得的有机电致发光材料。人们由此希望在Alq3的基础上做出进一步的修饰和改变，以便获得性能更好或同等性能的其他颜色的器件。
NPB
在OLED的各种功能材料中，可用的空穴传输材料的热稳定性较差。因为它们的玻璃化温度一般都很低，最初曾经广泛使用的空穴传输材料TPD的玻璃化温度只有小到80℃，其分子结构如下所示。后来，经过结构改进的另一种空穴传输材料NPB诞生。其玻璃化温度提高了约20℃，是目前使用最广泛的一种可以蒸镀的空穴传输材料。它的化学结构如下：
NPB的空穴迁移率在室温下约为1×10－3cm/v.s，远大于电子在Alq3中的迁移率。NPB的空穴迁移率其随电场强度的变化也比较缓慢，这可能是其内部的较少的载流子陷阱能级所致。NPB除了能用作空穴传输材料之外，还能和适当的电子传输材料搭配发出颜色较为纯正的蓝光，如ITO/NPB(60nm)/PBD(70nm)/LiF(0.5nm)/Al结构中，NPB就可以发出明亮的蓝光。
3、本发明的器件性能电流－亮度－电压特性的测试
测量电流－亮度－电压特性关系的设备是由一台Keithley公司的Keithley2400电源和一台Photo Research公司生产的PR-655型光谱扫描仪组成。Keithley2400电源能在输出一个电压(电流)的同时测量所输出的电流(电压)，并可通过通讯接口RS-232由计算机控制。PR-655型光谱扫描仪也与计算机相接，利用其配套软件完成控制和测量。使用时，只需要将仪器的镜头聚焦到器件的样品发光区就可以用计算机控制测量了。它可以实时测量器件的电致发光光谱、亮度和CIE(Commission International de L'E Clair age)色坐标。
4、对比分析：
普通单层器件和运用PSS：PEDOT作为连接层的叠层器件性能对比
在这里所指的普通单层器件是结构为ITO/PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/Al的有机电致发光器件(为了便于阐述，标记为A器件)。运用PSS：PEDOT作为连接层的叠层器件结构是ITO/PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/PEDOT:PSS(连接层)/PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/Al(为了便于阐述，标记为B器件)。图1(a)和图1(b)是各器件的详细结构示意图。
在A和B两种结构的器件中，空穴传输层PFO的厚度是30nm，发光层PFO的厚度是50nm。连接层PEDOT:PSS的厚度是40nm。Al的厚度是70nm。为了明白起见，A、B结构的器件光电特性简单概括于下表：
器件编号 起亮电压V 起亮电流uA 电流效率cd/A
A 10.8 9.51 0.51(电流0.8mA) 9784
B 12.3 1.39 3.97(电流0.8mA) 5000
其中，这里的开启电压是指器件亮度为1cd/m2时器件两端的电压。从上表可以知道，器件A的电流效率是0.51cd/A，器件B的电流效率是3.97cd/A。叠层器件结构的电流效率是普通器件电流效率的8倍。为了更加透彻地说明器件的物理性能，给出两种器件的电流－电压特性曲线图2。从图2可以看到。在相同电流的情况下，加在器件B的电压明显高于A的电压。很明显，这种高的电压是由于B器件的叠层堆积结构造成的。
下面，我们再研究器件的电压－亮度曲线，从图3可以看到，器件A和B的开启电压分别是10.8V和12.3V。器件B的开启电压是器件A的1.14倍，这与传统叠层器件的“2倍关系”相差很大。器件A和B在20V时亮度达到9784cd/m2和5000cd/m2。
图4是器件A和B的电流－效率曲线。在电流密度0.8mA时，器件A和B的电流效率分别0.51cd/A和3.97cd/A。器件B的效率是器件A的8倍。

Claims (7)

1.一种叠层有机电致发光器件的连接层，其特征在于，所述器件连接层使用的材料是PEDOT:PSS，PEDOT与PSS的质量比是1:18，PEDOT和PSS水溶液的浓度是3%，PH值是1.5，使用旋涂成膜的工艺方法制作；所述连接层的厚度为10 nm-120 nm。
2.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件的连接层，其特征在于，所述旋涂成膜工艺方法如下：将已经镀有空穴传输层和发光层的衬底玻璃吸附在旋转的圆盘，滴上PEDOT：PSS液体，液体在旋转形成的离心力下呈薄膜状分布，液体凝固后形成膜体，膜体的厚度通过调节液体粘度及旋转速率和时间来调整，旋涂之后，进行烘干处理。
3.根据权利要求2所述的叠层有机电致发光器件的连接层，其特征在于，这种连接层是在高纯氮气的保护下，105摄氏度烘烤30分钟，再120摄氏度下烘烤90分钟。
4.一种叠层有机电致发光器件，所述器件结构为：阳极/空穴传输层/发光层/连接层/空穴传输层/发光层/阴极，器件的连接层使用的材料是PEDOT:PSS，PEDOT与PSS的质量比是1:18，PEDOT和PSS水溶液的浓度是3%，PH值是1.5，使用旋涂成膜的工艺方法制作；所述连接层的厚度为10 nm-120 nm。
5.根据权利要求4所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述旋涂成膜工艺方法如下：将已经镀有空穴传输层和发光层的衬底玻璃吸附在旋转的圆盘，滴上PEDOT：PSS液体，液体在旋转形成的离心力下呈薄膜状分布，液体凝固后形成膜体，膜体的厚度通过调节液体粘度及旋转速率和时间来调整，旋涂之后，进行烘干处理。
6.根据权利要求5所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，这种连接层是在高纯氮气的保护下，105摄氏度烘烤30分钟，再120摄氏度下烘烤90分钟。
7.根据权利要求4或5所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于：所述器件结构为：ITO/ PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/PEDOT:PSS（连接层）/ PFO(空穴传输层)/PFO(发光层)/Al；
或者ITO/ NPB(空穴传输层)/Alq3(发光层)/PEDOT:PSS（连接层）/ NPB(空穴传输层)/Alq3(发光层)/Al。
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