CN104282836B - 掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高有机电致发光器件效率的制备方法，特别是制备具有高效率、高亮度的绿色有机电致发光器件的方法，属于有机电致发光器件制备的技术领域。本发明采用的是有机气相沉积的方法，将Cs2CO3和Ag2O同时加热蒸发，然后沉积到ITO玻璃上得到其薄膜。该方法操作简单，可以有效的增强阴极的电子注入，提高OLED器件的效率和亮度。

Description

掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件
技术领域
本发明属于有机电致发光器件制备技术领域，具体的说涉及一种掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件。
背景技术
有机电致发光器件（OLED）具有驱动电压低、响应速度快、高效率、高亮度、机械性能好等优点。因此，自从1987年美国柯达公司的邓青云等人首次对有机电致发光器件做了相关报道以来，有机电致发光也逐步成为了新一代平板显示和照明的行业的研究热点。21世纪有机电致发光器件（OLED）已进入产业化阶段，但仍存在着成品率不高，市场价格较贵，性能稳定性不理想等问题，这些问题，应该从新材料的开发，器件结构和工艺的优化，等途径加以解决。
通过器件结构优化或制作工艺的优化，来改善器件中的载流子注入和传输机制的研究十分广泛[1]，申请人也曾经采用电子阻挡或磁场作用等一些物理手段取得了一些有意义的结果 [2-5]。又如，有人研究了MoO3掺杂CuPc作为空穴注入层的OLED，不仅提高了电流效率，而且降低了启亮电压[6]；还有人采用周期性金属/介质反射的阴极结构制作了提高对比度的柔性顶发射有机发光二极管[7]；另有课题组深入分析了光学微腔谐振模式对有机分子的发光性能的影响等等[8].
改善有机材料中载流子注入的平衡或提高激子形成的几率，是提高器件性能的重要途径，在有机发光器件中，电子是少子，设法增加电子的注入是改善载流子平衡的有效手段，最近，有人研究了用Cs2CO3薄层结构代替LiF做为电子的注入层[9]，有效的提高了OLED的效率和亮度。但在Cs2CO3薄层的基础上，掺杂了Ag2O，共同做为OLED的电子注入层，还没有报道，申请人利用在Cs2CO3薄层中掺杂了Ag2O，做为电子注入层，有效地提高了OLED的效率和亮度。
参考文献
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[3]丁桂英，姜文龙，常喜,汪津。基于不同掺杂浓度双量子阱OLED的磁电阻效应[J]，光电子·激光。2012,23(7):1285-1290。
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[9]Jin-Woong Hong,Chang-Hoon Kim,Hyeon-Seok Han,Yong-Gil Kang andJong-Yong Lee.Dependence of the Efficiency Improvement of Organic Light-emitting Diodes on the Thickness of the Cs2CO3Electron-injection Layer[J].Journal of the Korean Physical Society,2012,60:1611-1655.
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构作为电子注入层的有机电致发光器件，该器件有效地提高了OLED的效率和亮度。
本发明的目的是这样实现的，该器件结构由下至上依次包括ITO玻璃衬底、空穴传输层、电子传输兼发光层、电子注入层、Al阴极层，其特征在于：所述的电子注入层是采用有机气相沉积的方法，将Cs2CO3和Ag2O同时加热蒸发，然后沉积到电子传输兼发光层上，得到Cs2CO3中掺杂Ag2O的薄层结构。
具体制备方法如下：
将ITO玻璃衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水各反复擦洗3次，然后再采用丙酮、乙醇、去离子水各超声处理3次，每次为15分钟，然后放到120℃恒温箱中干燥，器件的制备在多源有机气相分子束沉积系统中进行，将NPB、Alq3、Cs2CO3分别放在不同的蒸发源的石英坩埚中，Ag2O放在蒸发源的钼舟中采用电流加热方式，Al挂在蒸发源的钨丝上，每个蒸发源的温度可以单独控制，按器件结构蒸镀不同的有机材料层，在生长的过程中系统的真空度维持在4×10-4Pa左右，通过调节不同蒸发源的温度，控制每个蒸发源的蒸发速率，得到不同的掺杂比例，制备出目标器件。
本发明的优点和效果是：
1、本发明提供了一种操作简单的OLED器件电子注入层的制备方法；
2、该方法通过控制掺杂比例，可以有效的提高绿光OLED器件的效率和亮度；
3、利用该方法，还可以制备性能更好的白光和磷光OLED器件。
附图说明
图1为本发明器件的结构图。
图2为本发明器件电子注入层Ag2O：Cs2CO3厚度为1nm时，不同掺杂浓度的电压效率曲线。
图3为本发明器件电子注入层Ag2O：Cs2CO3厚度为1nm时，不同掺杂浓度的电压亮度曲线。
图4为本发明器件电子注入层Ag2O：Cs2CO3层Ag2O掺杂浓度为20%时的不同厚度的电压效率曲线。
图5为本发明器件电子注入层Ag2O：Cs2CO3层Ag2O掺杂浓度为20%时的不同厚度的电压亮度曲线。
具体实施方式
由附图1所示：该器件结构由下至上依次包括ITO玻璃衬底、空穴传输层、电子传输兼发光层、电子注入层、Al阴极层，其特征在于：所述的电子注入层是采用有机气相沉积的方法，将Cs2CO3和Ag2O同时加热蒸发，然后沉积到电子传输兼发光层上，得到Cs2CO3中掺杂Ag2O的薄层结构。
选取原料ITO玻璃衬底、N,N’-di(naphthalene-1-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine（NPB）、tris(8-hydroxyquinolino)-aluminum(Alq3）、Ag2O：Cs2CO3其中Ag2O的掺杂浓度为20%、Al备用。
实施例1
将ITO玻璃衬底分别用丙酮（分析纯）、乙醇（分析纯）、去离子水各反复擦洗3次，然后再采用丙酮、乙醇、去离子水各超声处理3次，每次为15分钟，然后放到120℃恒温箱中干燥，器件的制备在多源有机气相分子束沉积系统（该设备由沈阳市久达真空技术研究所生产）中进行，将N,N’-di(naphthalene-1-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine（NPB）、 tris(8-hydroxyquinolino)-aluminum(Alq3）、Cs2CO3分别放在不同的蒸发源的石英坩埚中，Ag2O放在蒸发源的钼舟中采用电流加热方式，Al挂在蒸发源的钨丝上，每个蒸发源的温度可以单独控制，按附图1中的器件结构蒸镀不同的有机材料层，在生长的过程中系统的真空度维持在4×10-4Pa左右，而通过调节不同蒸发源的温度，控制每个蒸发源的蒸发速率，得到不同的掺杂比例，制备出目标器件，结构是ITO/NPB40nm/Alq340nm/（Ag2O：Cs2CO3，其中Ag2O的掺杂浓度为x%）1nm/Al阴极100nm。
器件制备成功之后，在室温下采用美国生产的PR655光度计和Keithley-2400电流－电压源组成的测试系统来测试其性能，得到器件的电流、亮度、色坐标等性能参数。
结论如下（附图2和3所示）：
1、当x=15时，最大亮度为2111cd/m2，最大效率为2.29cd/A；
2、当x=17时，最大亮度为6560cd/m2，最大效率为2.16cd/A；
3、当x=20时，最大亮度为9961cd/m2，最大效率为4.29cd/A；
4、当x=25时，最大亮度为9260cd/m2，最大效率为2.80cd/A。
从图2和图3中可以看出，当Cs2CO3:Ag2O层中Ag2O掺杂浓度为20%、厚度为1nm时，器件的效率最大，亮度最高。
实施例2
将ITO玻璃衬底分别用丙酮（分析纯）、乙醇（分析纯）、去离子水各反复擦洗3次，然后再采用丙酮、乙醇、去离子水各超声处理3次，每次为15分钟，然后放到120℃恒温箱中干燥，器件的制备在多源有机气相分子束沉积系统（该设备由沈阳市久达真空技术研究所生产）中进行，将N,N’-di(naphthalene-1-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine（NPB）、tris(8-hydroxyquinolino)-aluminum(Alq3）、Cs2CO3分别放在不同的蒸发源的石英坩埚中，Ag2O放在蒸发源的钼舟中采用电流加热方式，Al挂在蒸发源的钨丝上，每个蒸发源的温度可以单独控制，按附图1中的器件结构蒸镀不同的有机材料层，在生长的过程中系统的真空度维持在4×10-4Pa左右，而通过调节不同蒸发源的温度，控制每个蒸发源的蒸发速率，得到不同的掺杂比例，制备出目标器件，结构是ITO/NPB40nm/Alq340nm/（Ag2O：Cs2CO3，其中Ag2O的掺杂浓度为20%）ynm/Al阴极100nm。
器件制备成功之后，在室温下采用美国生产的PR655光度计和Keithley-2400电流－电压源组成的测试系统来测试其性能，得到器件的电流、亮度、色坐标等性能参数。
结论如下（附图4和5所示）：
1、当y=0.5nm时，最大亮度为6908cd/m2，最大效率为2.62cd/A；
2、当y=1.0nm时，最大亮度为9961cd/m2，最大效率为4.29cd/A；
3、当y=1.5nm时，最大亮度为9562cd/m2，最大效率为4.64cd/A；
4、当y=2.0nm时，最大亮度为23320cd/m2，最大效率为6.44cd/A；
5、当y=2.5nm时，最大亮度为16430cd/m2，最大效率为5.31cd/A。
从图4和图5中可以看出，当Cs2CO3:Ag2O层中Ag2O掺杂浓度为20%、厚度为2nm时，器件的效率最大，亮度最高。

Claims (4)

1.一种掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件，该器件结构依次包括ITO玻璃衬底、空穴传输层、电子传输兼发光层、电子注入层、Al阴极层，其特征在于：所述的电子注入层是采用有机气相沉积的方法，将Cs2CO3和Ag2O同时加热蒸发，然后沉积到电子传输兼发光层上，得到Cs2CO3中掺杂Ag2O的薄层结构；
具体制备方法如下：
将ITO玻璃衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水各反复擦洗3次，然后再采用丙酮、乙醇、去离子水各超声处理3次，每次为15分钟，然后放到120℃恒温箱中干燥，器件的制备在多源有机气相分子束沉积系统中进行，将N,N’-di(naphthalene-1-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine(NPB)、tris(8-hydroxyquinolino)-aluminum(Alq3)、Cs2CO3分别放在不同的蒸发源的石英坩埚中，Ag2O放在蒸发源的钼舟中采用电流加热方式，Al挂在蒸发源的钨丝上，每个蒸发源的温度可以单独控制，按器件结构蒸镀不同的材料层，在生长的过程中系统的真空度维持在4×10-4Pa，通过调节不同蒸发源的温度，控制每个蒸发源的蒸发速率，得到不同的掺杂比例，制备出目标器件。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件，其特征在于：所述目标器件的结构是ITO/NPB/Alq3/Ag2O：Cs2CO3/Al阴极；其中，所述NPB层的厚度为40nm；所述Alq3层的厚度为40nm；所述Ag2O：Cs2CO3层的厚度为1nm，且Ag2O的掺杂浓度为x％，其中x分别为15、17、20、25；所述Al阴极层的厚度为100nm。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件，其特征在于：所述目标器件的结构是ITO/NPB/Alq3/Ag2O：Cs2CO3/Al阴极；其中，所述NPB层的厚度为40nm；所述Alq3层的厚度为40nm；所述Ag2O：Cs2CO3层中Ag2O的掺杂浓度为20％，且层的厚度为ynm，其中y分别为0.5nm、1nm、1.5nm、2.0nm、2.5nm；所述Al阴极层的厚度为100nm。
4.根据权利要求1所述的一种掺杂Ag2O的Cs2CO3薄层结构的有机电致发光器件，其特征在于：所述丙酮和乙醇采用分析纯。
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