CN104576944A - 倒置型有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

倒置型有机电致发光器件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种倒置型有机电致发光器件，包括依次层叠的阴极基底、有机发光功能层及阳极层，还包括设置于阴极基底与有机发光功能层之间的PN层，PN层包括层叠于阴极基底上的P型半导体层和层叠于P型半导体层上的N型半导体层，有机发光功能层层叠于N型半导体层上；其中，P型半导体层的材料为氧化镍或氧化铜，N型半导体层的材料为氧化锌、氧化锡或二氧化铈。上述倒置型有机电致发光器件具有较高的发光效率。此外，还提供一种倒置型有机电致发光器件的制备方法。

Description

倒置型有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子器件领域，特别涉及一种倒置型有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
有机电致发光(Organic Light Emission Diode)，以下简称OLED，具有亮度高、材料选择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光等特性，同时拥有高清晰、广视角，以及响应速度快等优势，是一种极具潜力的显示技术和光源，符合信息时代移动通信和信息显示的发展趋势，以及绿色照明技术的要求，是目前国内外众多研究者的关注重点。
目前，OLED的发展十分迅速，为了扩大其应用领域和简化其制作工艺，研究者们开发了多种结构的OLED发光装置，例如顶发射发光装置，倒置型发光装置。对于下出光的倒置型OLED发光装置，通常需要一个高透明的电极作为阴极，目前常用透明导电氧化物薄膜作为阴极，其虽然透过率高，但是由于其功函较高，对电子的注入不利，使倒置结构器件的光效难以提高。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种发光效率较高的倒置型有机电致发光器件及其制备方法。
一种倒置型有机电致发光器件，包括依次层叠的阴极基底、有机发光功能层及阳极层，还包括设置于所述阴极基底与有机发光功能层之间的PN层，所述PN层包括层叠于所述阴极基底上的P型半导体层和层叠于所述P型半导体层上的N型半导体层，所述有机发光功能层层叠于所述N型半导体层上；其中，所述P型半导体层的材料为氧化镍或氧化铜，所述N型半导体层的材料为氧化锌、氧化锡或二氧化铈。
在其中一个实施例中，所述P型半导体层的厚度为2纳米～10纳米；所述N型半导体层的厚度为2纳米～10纳米。
在其中一个实施例中，所述有机发光功能层包括依次层叠于N型半导体层上的的电子传输层、发光层及空穴传输层，所述阳极层层叠于所述空穴传输层上。
在其中一个实施例中，所述阴极基底的材料为铟锡氧化物导电玻璃，且所述铟锡氧化物导电玻璃的方块电阻为5Ω/□～100Ω/□；
所述电子传输层的材料为8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-邻菲咯啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲；
所述发光层的材料为由发光材料与主体材料混合形成的材料，所述发光材料与所述主体材料的质量比为5:100～30:100，所述发光材料为荧光材料或磷光材料，所述荧光材料为4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃、二甲基喹吖啶酮、5,6,11,12-四苯基萘并萘、2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-10-(2-苯并噻唑基)-喹嗪并[9,9A,1GH]香豆素、4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯、4,4'-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1,1'-联苯；所述磷光材料为双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱、双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱、双(4,6-二氟-5-氰基苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱、二(2',4'-二氟苯基)吡啶](四唑吡啶)合铱、二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱、二（1-苯基异喹啉）（乙酰丙酮）合铱、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）铱、三（1-苯基-异喹啉）合铱及三（2-苯基吡啶）合铱中的一种或几种；所述主体材料为（4,4'-二(9-咔唑)联苯）、8-羟基喹啉铝、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；
所述空穴传输层的材料为N,N'-二苯基-N,N'-（1-萘基）-4,4'-联苯二胺、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺或(N,N,N',N'-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯；
所述阳极层的材料为银、铝或金。
一种倒置型有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：
提供阴极基底；
在所述阴极基底上真空电子束蒸发制备P型半导体层，在所述P型半导体层上真空电子束蒸发制备N型半导体层，得到PN层，其中，所述P型半导体层的材料为氧化镍或氧化铜，所述N型半导体层的材料为氧化锌、氧化锡或二氧化铈；
在所述N型半导体层上形成有机发光功能层；及
在所述有机发光功能层上形成阳极层。
在其中一个实施例中，在所述N型半导体层上形成所述有机发光功能层的步骤为：在所述N型半导体层上真空热阻蒸发制备电子传输层，在所述电子传输层上真空热阻蒸发制备发光层，在所述发光层上真空蒸镀制备空穴传输层，得到所述有机发光功能层，所述阳极层形成于所述空穴传输层上，其中，所述发光层的材料为由发光材料与主体材料混合形成的材料，所述发光材料与所述主体材料的质量比为5:100～30:100，所述发光材料为荧光材料或磷光材料。
在其中一个实施例中，在所述阴极基底上真空电子束蒸发制备所述P型半导体层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.01纳米/秒～0.1纳米/秒；
在所述P型半导体层上真空电子束蒸发制备所述N型半导体层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.01纳米/秒～0.1纳米/秒；
在所述N型半导体层上真空热阻蒸发制备所述电子传输层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒；
在所述电子传输层上真空热阻蒸发制备所述发光层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，所述主体材料的蒸发速度为0.2纳米/秒～1纳米/秒，所述发光材料的蒸发速度为0.05纳米/秒～0.15纳米/秒；
在所述发光层上真空蒸镀制备所述空穴传输层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒；
在所述空穴传输层上形成所述阳极层采用真空热阻蒸发法，真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒。
在其中一个实施例中，所述P型半导体层的厚度为2纳米～10纳米；所述N型半导体层的厚度为2纳米～10纳米。
在其中一个实施例中，所述阴极基底的材料为铟锡氧化物导电玻璃，且所述铟锡氧化物导电玻璃的方块电阻为5Ω/□～100Ω/□。
上述倒置型有机电致发光器件通过在阴极基底与有机发光功能层之间设置PN层，且PN层包括层叠于阴极基底上的P型半导体层和层叠于P型半导体层上的N型半导体层，其中，P型半导体层的材料为氧化镍（NiO）或氧化铜(CuO)，N型半导体层的材料为氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）及二氧化铈（CeO2）中的一种，在外部电场的作用下，上述材料的P型半导体层与上述材料的N型半导体层形成的PN层，能够形成良好的电荷分离效果，从而使空穴向阴极基底移动，电子向有机发光功能层移动，使得电子注入到有机发光功能层中，从而激发有机发光功能层中的发光材料发光，能够有效地解决了作为发光面的阴极因功高而导致电子注入困难的技术问题，从而有效地提高了倒置型有机电致发光器件的发光效率。
附图说明
图1为一实施方式的倒置型有机电致发光器件的结构示意图；
图2为一实施方式的倒置型有机电致发光器件的制备方法的流程图；
图3为实施例1制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件与对比例1制备的结构为ITO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件的电压-电流密度关系曲线图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施例对倒置型有机电致发光器件及其制备方法作进一步详细的说明。
如图1所示，一实施方式的倒置型有机电致发光器件100，依次层叠的阴极基底110、PN层120、有机发光功能层130及阳极层140。
阴极基底110为透明导电玻璃。透明导电玻璃可以为铟锡氧化物导电玻璃（ITO）、铝锌氧化物导电玻璃(AZO)或铟锌氧化物导电玻璃(IZO)；优选为铟锡氧化物玻璃（ITO）；且铟锡氧化物导电玻璃的方块电阻为5Ω/□～100Ω/□。
PN层120设置于阴极基底110与有机发光功能层130之间。PN层120包括层叠于阴极基底110上的P型半导体层122和层叠于P型半导体层122上的N型半导体层124。P型半导体层122的材料为氧化镍（NiO）或氧化铜(CuO)；厚度优选为2纳米～10纳米。N型半导体层124的材料为氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）或二氧化铈（CeO2）；厚度优选为2纳米～10纳米。
P型半导体层122的材料选用氧化镍（NiO）或氧化铜(CuO)，氧化镍（NiO）和氧化铜(CuO)能够采用电子蒸发制备，且制备出的薄膜在可见光区域透明，N型半导体层124的材料为氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）或二氧化铈（CeO2），这三种材料能够采用电子蒸发制备，且制备出的薄膜在可见光区域透明，上述材料的P型半导体层122与上述材料的N型半导体层124形成的PN层120，能够形成良好的电荷分离效果，从而使空穴向阴极基底110移动，电子向有机发光功能层130移动，使得电子注入到有机发光功能层130中，从而激发有机发光功能层130中的发光材料发光。
有机发光功能层130层叠于N型半导体层124上。其中，有机发光功能层130包括依次层叠层叠于N型半导体层124上的电子传输层132、发光层134及空穴传输层136，阳极层140层叠于空穴传输层136上。
电子传输层132层叠于N型半导体层124上。电子传输层132的材料优选为8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)或2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)。
其中，电子传输层132的厚度优选为20纳米～60纳米。
其中，发光层134层叠于电子传输层132上。发光层134的材料为由发光材料与主体材料混合形成的材料，发光材料与主体材料的质量比为5:100～30:100。发光材料为荧光材料或磷光材料。荧光材料优选为4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）、二甲基喹吖啶酮(DMQA)、5,6,11,12-四苯基萘并萘(Rubrene)、2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-10-(2-苯并噻唑基)-喹嗪并[9,9A,1GH]香豆素(C545T)、4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯（DPVBi）、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯（DPAVBi）或4,4'-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1,1'-联苯（BCZVBi）。磷光材料优选为双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）、双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）、双(4,6-二氟-5-氰基苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱(FCNIrpic)、二(2',4'-二氟苯基)吡啶](四唑吡啶)合铱（FIrN4）、二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）、二（1-苯基异喹啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(piq)2(acac)）、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）铱（Ir(ppy)2(acac)）、三（1-苯基-异喹啉）合铱（Ir(piq)3）及三（2-苯基吡啶）合铱(Ir(ppy)3)中的一种或几种。主体材料优选为4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)。
其中，发光层134的厚度优选为5纳米～30纳米。
其中，空穴传输层136层叠于发光层134上。空穴传输层136的材料优选为N,N'-二苯基-N,N'-（1-萘基）-4,4'-联苯二胺（NPB）、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)或(N,N,N',N'-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)。
其中，空穴传输层136的厚度为20纳米～80纳米。
阳极层140层叠于空穴传输层136上。阳极层140的材料优选为银（Ag）、铝(Al)或金(Au)。阳极层140的厚度优选为70纳米～200纳米。
上述倒置型有机电致发光器件100通过在阴极基底110与有机发光功能层130之间设置PN层120，且PN层120包括层叠于阴极基底110上的P型半导体层122和层叠于P型半导体层122上的N型半导体层124，其中的P型半导体层122的材料为氧化镍（NiO）或氧化铜(CuO)，N型半导体层124的材料为氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）或二氧化铈（CeO2），在外部电场的作用下，上述材料的P型半导体层122与上述材料的N型半导体层124形成的PN层，能够形成良好的电荷分离效果，从而使空穴向阴极基底110移动，电子向有机发光功能层130移动，使得电子注入到有机发光功能层130中，从而激发有机发光功能层130发光，能够有效地解决了作为发光面的阴极层因功高而导致电子注入困难的技术问题，从而有效地提高了倒置型有机电致发光器件100的发光效率。
如图2所示，一实施方式的倒置型有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：
步骤S310：提供阴极基底。
其中，阴极基底可以为本领域常用的透明导电玻璃，优选为铟锡氧化物导电玻璃（ITO）、铝锌氧化物导电玻璃(AZO)或铟锌氧化物导电玻璃(IZO)；更优选为铟锡氧化物玻璃（ITO）；且铟锡氧化物导电玻璃的方块电阻为5Ω/□～100Ω/□。
步骤S320：在阴极基底上真空电子束蒸发制备P型半导体层，在P型半导体层上真空电子束蒸发制备N型半导体层，得到PN层。其中，P型半导体层的材料为氧化镍（NiO）或氧化铜(CuO)，N型半导体层的材料为氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）或二氧化铈（CeO2）。
其中，在阴极基底上真空电子束蒸发制备P型半导体层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.01纳米/秒～0.1纳米/秒。
在P型半导体层上真空电子束蒸发制备N型半导体层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.01纳米/秒～0.1纳米/秒。
其中，P型半导体层的厚度为2纳米～10纳米；N型半导体层的厚度为2纳米～10纳米。
步骤S330：在N型半导体层上形成有机发光功能层。
其中，在N型半导体层上形成有机发光功能层的步骤为：在N型半导体层上真空热阻蒸发制备电子传输层，在所述电子传输层上真空热阻蒸发制备发光层，在发光层上真空蒸镀制备空穴传输层，得到有机发光功能层，阳极层形成于所述空穴传输层上。
发光层的材料为由发光材料与主体材料混合形成的材料，发光材料与主体材料的质量比为5:100～30:100。发光材料为荧光材料或磷光材料。荧光材料优选为4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）、二甲基喹吖啶酮(DMQA)、5,6,11,12-四苯基萘并萘(Rubrene)、2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-10-(2-苯并噻唑基)-喹嗪并[9,9A,1GH]香豆素(C545T)、4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯（DPVBi）、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯（DPAVBi）或4,4'-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1,1'-联苯（BCZVBi）。磷光材料优选为双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）、双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）、双(4,6-二氟-5-氰基苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱(FCNIrpic)、二(2',4'-二氟苯基)吡啶](四唑吡啶)合铱（FIrN4）、二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）、二（1-苯基异喹啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(piq)2(acac)）、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）铱（Ir(ppy)2(acac)）、三（1-苯基-异喹啉）合铱（Ir(piq)3）及三（2-苯基吡啶）合铱(Ir(ppy)3)中的一种或几种。主体材料优选为4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)。
其中，在N型半导体层上真空热阻蒸发制备电子传输层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒。
在电子传输层上真空热阻蒸发制备发光层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，主体材料的蒸发速度为0.2纳米/秒～1纳米/秒，发光材料的蒸发速度为0.05纳米/秒～0.15纳米/秒。
在发光层上真空蒸镀制备空穴传输层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒。
步骤S340：在有机发光功能层上形成阳极层。
具体的，阳极层形成于空穴传输层上。
其中，在空穴传输层上形成阳极层采用真空热阻蒸发法，真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒。
上述有倒置型机电致发光器件的制备方法工序简单，容易操作，成品的合格率高，有效地提高了生产效率，降低了生产成本，适合产业化生产。
以下为具体实施例部分，其中，测试与制备设备为高真空镀膜系统（沈阳科学仪器研制中心有限公司），美国海洋光学Ocean Optics的USB4000光纤光谱仪测试电致发光光谱，美国吉时利公司的Keithley2400测试电学性能，日本柯尼卡美能达公司的CS-100A色度计测试亮度和色度：
实施例1
本实施例的倒置型有机电致发光器件的结构为：ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag。
该实施例的倒置型有机电致发光器件的制备如下：
（1）提供ITO阴极基底，并进行清洗，其中，ITO阴极基底的方块电阻为5Ω/□，ITO阴极基底表示为：ITO。
（2）在阴极基底上形成PN层：在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用电子束蒸发技术在ITO阴极基底上制备形成P型半导体层，其中，P型半导体层的厚度为2nm，材料为氧化镍（NiO），蒸发速度为0.01nm/s，P型半导体层表示为：NiO；再采用电子束蒸发技术在P型半导体层上制备形成N型半导体层，其中，N型半导体层的厚度为2nm，材料为氧化锌（ZnO），蒸发速度为0.01nm/s，N型半导体层表示为ZnO。则PN层表示为：NiO/ZnO。
（3）在N型半导体层上形成有机发光功能层：在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在N型半导体层上制备形成电子传输层，电子传输层的厚度为20nm，材料为4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)，蒸发速度为0.1nm/s，电子传输层表示为：Bphen；在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在电子传输层上制备形成发光层，其中，发光层的材料为由二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）与N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)混合形成的材料，且二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）与N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)的质量比为10:100，发光层的厚度为30nm，二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）的蒸发速度为0.1nm/s，N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)的蒸发速度为1nm/s，发光层表示为NPB:Ir(MDQ)2(acac)；在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，在发光层上真空蒸镀形成空穴传输层，空穴传输层的厚度为20nm，材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)，蒸发速度为0.1nm/s，空穴传输层表示为：NPB。则有机发光功能层表示为：Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB。
（4）在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在空穴传输层上制备形成阳极层，其中，阳极层的厚度为70nm，材料为银（Ag），蒸发速度为0.1nm/s，阳极层表示为：Ag。
得到本实施例的结构为：ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件；其中，斜杆“/”表示层状结构，NPB:Ir(MDQ)2(acac)中的冒号“：”表示掺杂混合，下同。
在6V的驱动电压下，测试得到本实施例制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件的启动电流、发光亮度及发光效率值见表1。
以下实施例均有与本实施例相类似的性能及效果。
实施例2
本实施例的倒置型有机电致发光器件的结构为：ITO/CuO/SnO2/TPBi/Alq3:DCJTB/MeO-TPD/Al。
该实施例的倒置型有机电致发光器件的制备如下：
（1）提供ITO阴极基底，并进行清洗，其中，ITO阴极基底的方块电阻为100Ω/□，ITO阴极基底表示为：ITO。
（2）在阴极基底上形成PN层：在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，采用电子束蒸发技术在ITO阴极基底上制备形成P型半导体层，其中，P型半导体层的厚度为10nm，材料为氧化铜（CuO），蒸发速度为0.1nm/s，P型半导体层表示为：CuO；再采用电子束蒸发技术在P型半导体层上制备形成N型半导体层，其中，N型半导体层的厚度为5nm，材料为氧化锡（SnO2），蒸发速度为0.1nm/s，N型半导体层表示为：SnO2。则PN层表示为：CuO/SnO2。
（3）在N型半导体层上形成有机发光功能层：在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在N型半导体层上制备形成电子传输层，电子传输层的厚度为60nm，材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)，蒸发速度为1nm/s，电子传输层表示为：TPBi；在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在电子传输层上制备形成发光层，其中，发光层的材料为由4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）和8-羟基喹啉铝（Alq3）混合形成的材料，且（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）与8-羟基喹啉铝（Alq3）的质量比为5:100，发光层的厚度为5nm，（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）的蒸发速度为0.05nm/s，8-羟基喹啉铝（Alq3）的蒸发速度为0.2nm/s，发光层表示为Alq3:DCJTB；在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，在发光层上真空蒸镀形成空穴传输层，空穴传输层的厚度为80nm，材料为(N,N,N',N'-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)，蒸发速度为1nm/s，空穴传输层表示为：MeO-TPD。则有机发光功能层表示为：TPBi/Alq3:DCJTB/MeO-TPD。
（4）在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在空穴传输层上制备形成阳极层，其中，阳极层的厚度为200nm，材料为铝(Al)，蒸发速度为1nm/s，阳极层表示为：Al。
得到本实施例的结构为ITO/CuO/SnO2/TPBi/Alq3:DCJTB/MeO-TPD/Al的倒置型有机电致发光器件。
在6V的驱动电压下，测试得到本实施例制备的结构为ITO/CuO/SnO2/TPBi/Alq3:DCJTB/MeO-TPD/Al的倒置型有机电致发光器件的启动电流、发光亮度及发光效率值见表1。
实施例3
本实施例的倒置型有机电致发光器件的结构为：ITO/NiO/CeO2/BCP/CBP:FIrpic/TPD/Au。
该实施例的倒置型有机电致发光器件的制备如下：
（1）提供ITO阴极基底，并进行清洗，其中，ITO阴极基底的方块电阻为50Ω/□，ITO阴极基底表示为：ITO。
（2）在阴极基底上形成PN层：在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，采用电子束蒸发技术在ITO阴极基底上制备形成P型半导体层，其中，P型半导体层的厚度为5nm，材料为氧化镍（NiO），蒸发速度为0.5nm/s，P型半导体层表示为：NiO；在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，再采用电子束蒸发技术在P型半导体层上制备形成N型半导体层，其中，N型半导体层的厚度为10nm，材料为二氧化铈（CeO2），蒸发速度为0.5nm/s，N型半导体层表示为CeO2。则PN层表示为：NiO/CeO2。
（3）在N型半导体层上形成有机发光功能层：在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在N型半导体层上制备形成电子传输层，电子传输层的厚度为40nm，材料为2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)，蒸发速度为0.5nm/s，电子传输层表示为：BCP；在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在电子传输层上制备形成发光层，其中，发光层的材料为由二双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）和4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）混合形成的材料，且双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）与4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）的质量比为15:100，发光层的厚度为15nm，双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）的蒸发速度为0.15nm/s，4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）的蒸发速度为1nm/s，发光层表示为CBP:FIrpic；在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，在发光层上真空蒸镀形成空穴传输层，空穴传输层的厚度为50nm，材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)，蒸发速度为1nm/s，空穴传输层表示为：TPD。则有机发光功能层表示为：BCP/CBP:FIrpic/TPD。
（4）在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在空穴传输层上制备形成阳极层，其中，阳极层的厚度为100nm，材料为金（Au），蒸发速度为0.5nm/s，阳极层表示为：Au。
得到本实施例的结构为ITO/NiO/CeO2/BCP/CBP:FIrpic/TPD/Au的倒置型有机电致发光器件。
在6V的驱动电压下，测试得到本实施例制备的结构为ITO/NiO/CeO2/BCP/CBP:FIrpic/TPD/Au的倒置型有机电致发光器件的启动电流、发光亮度及发光效率值见表1。
实施例4
本实施例的倒置型有机电致发光器件的结构为：ITO/CuO/ZnO/Bphen/CBP:FIr6/m-MTDATA/Ag。
该实施例的倒置型有机电致发光器件的制备如下：
（1）提供ITO阴极基底，并进行清洗，其中，ITO阴极基底的方块电阻为20Ω/□，ITO阴极基底表示为：ITO。
（2）在阴极基底上形成PN层：在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，采用电子束蒸发技术在ITO阴极基底上制备形成P型半导体层，其中，P型半导体层的厚度为6nm，材料为氧化铜（CuO），蒸发速度为0.2nm/s，P型半导体层表示为：CuO；在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，再采用电子束蒸发技术在P型半导体层上制备形成N型半导体层，其中，N型半导体层的厚度为5nm，材料为氧化锌（ZnO），蒸发速度为0.2nm/s，N型半导体层表示为：ZnO。则PN层表示为：CuO/ZnO。
（3）在N型半导体层上形成有机发光功能层：在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在N型半导体层上制备形成电子传输层，电子传输层的厚度为30nm，材料为4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)，蒸发速度为0.5nm/s，电子传输层表示为：Bphen；在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在电子传输层上制备形成发光层，其中，发光层的材料为由双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）与的4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）混合形成的材料，且双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）与4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）的质量比为15:100，发光层的厚度为20nm，双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）的蒸发速度为0.15nm/s，4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）的蒸发速度为1nm/s，发光层表示为CBP:FIr6；在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，在发光层上真空蒸镀形成空穴传输层，空穴传输层的厚度为40nm，材料为4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)，蒸发速度为0.5nm/s，空穴传输层表示为：m-MTDATA。则有机发光功能层表示为：Bphen/CBP:FIr6/m-MTDATA。
（4）在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在空穴传输层上制备形成阳极层，其中，阳极层的厚度为70nm，材料为银(Ag)，蒸发速度为0.1nm/s，阳极层表示为：Ag。
得到本实施例的结构为ITO/CuO/ZnO/Bphen/CBP:FIr6/m-MTDATA/Ag的倒置型有机电致发光器件。
在6V的驱动电压下，测试得到本实施例制备的结构为ITO/CuO/ZnO/Bphen/CBP:FIr6/m-MTDATA/Ag的倒置型有机电致发光器件的启动电流、发光亮度及发光效率值见表1。
对比例1
对比例1的倒置型有机电致发光器件的结构为：ITO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag。
对比例1的倒置型有机电致发光器件的制备如下：
（1）提供ITO阴极基底，并进行清洗，其中，ITO阴极基底的方块电阻为5Ω/□，ITO阴极基底表示为：ITO。
（2）在ITO阴极基底上形成有机发光功能层：在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在ITO阴极基底上制备形成电子传输层，电子传输层的厚度为20nm，材料为4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)，蒸发速度为0.1nm/s，电子传输层表示为：Bphen；在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在电子传输层上制备形成发光层，其中，发光层的材料为由二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）与N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)混合形成的材料，且二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）与N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)的质量比为10:100，发光层的厚度为30nm，二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）的蒸发速度为0.1nm/s，N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)的蒸发速度为1nm/s，发光层表示为NPB:Ir(MDQ)2(acac)；在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，在发光层上真空蒸镀形成空穴传输层，空穴传输层的厚度为20nm，材料为N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)，蒸发速度为0.1nm/s，空穴传输层表示为：NPB。则有机发光功能层表示为：Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB。
（3）在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，采用热阻蒸发技术在空穴传输层上制备形成阳极层，其中，阳极层的厚度为70nm，材料为银（Ag），蒸发速度为0.1nm/s，阳极层表示为：Ag。
得到对比例1的结构为ITO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件。
在6V的驱动电压下，测试得到对比例1的结构为ITO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件的启动电流、发光亮度及发光效率值见表1。
图3表示的是实施例1制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件与对比例1制备的结构为ITO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件的电压-电流密度关系曲线图。从图3中可以看出，在相同的驱动电压下，实施例1制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件具有更高的的注入电流，这是因为实施例1的电子注入更加容易，而对比例1的倒置型有机电致发光器件的电子注入困难，因此，在相同的驱动电压相比，实施例1具有更高的注入电流，因而，实施例1制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件可以获得更高的发光效率。
表1表示的是在6V的驱动电压下，实施例1～实施例4制备得到的倒置型有机电致发光器件与对比例1的倒置型有机电致发光器件的启动电流、发光亮度及发光效率值。
表1
启动电压（V） 发光亮度（cd/m2） 发光效率（lm/W）
实施例1 3.5 5648 12.2
实施例2 3.5 5124 11.2
实施例3 3.7 4685 9.9
实施例4 3.7 4798 9.5
对比例1 4.6 3254 7.1
从表1中可以看出，采用了实施例1～实施例4制备的倒置型有机电致发光器件的发光亮度有显著的提高，且发光效率也得到了显著的提高，其实施例1制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件与对比例1制备的结构为ITO/NiO/ZnO/Bphen/NPB:Ir(MDQ)2(acac)/NPB/Ag的倒置型有机电致发光器件相比，实施例1制备得到的倒置型有机电致发光器件的发光效率增加了72%，这是因为由于实施例1～实施例4的倒置型有机电致发光器件采用了一个PN层结构，降低了电子的注入势垒，提高了电子的注入效率，从而获得较低的启动电压，并且采用了透明导电氧化物作为出光的电极，使得倒置型有机电致发光器件的出光效率高，从而获得较高的发光效率。
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 (9)

1.一种倒置型有机电致发光器件，包括依次层叠的阴极基底、有机发光功能层及阳极层，其特征在于，还包括设置于所述阴极基底与有机发光功能层之间的PN层，所述PN层包括层叠于所述阴极基底上的P型半导体层和层叠于所述P型半导体层上的N型半导体层，所述有机发光功能层层叠于所述N型半导体层上；其中，所述P型半导体层的材料为氧化镍或氧化铜，所述N型半导体层的材料为氧化锌、氧化锡或二氧化铈。
2.根据权利要求1所述的倒置型有机电致发光器件，其特征在于，所述P型半导体层的厚度为2纳米～10纳米；所述N型半导体层的厚度为2纳米～10纳米。
3.根据权利要求1所述的倒置型有机电致发光器件，其特征在于，所述有机发光功能层包括依次层叠于N型半导体层上的的电子传输层、发光层及空穴传输层，所述阳极层层叠于所述空穴传输层上。
4.根据权利要求3所述的倒置型有机电致发光器件，其特征在于，所述阴极基底的材料为铟锡氧化物导电玻璃，且所述铟锡氧化物导电玻璃的方块电阻为5Ω/□～100Ω/□；
所述电子传输层的材料为8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-邻菲咯啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲；
所述发光层的材料为由发光材料与主体材料混合形成的材料，所述发光材料与所述主体材料的质量比为5:100～30:100，所述发光材料为荧光材料或磷光材料，所述荧光材料为4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃、二甲基喹吖啶酮、5,6,11,12-四苯基萘并萘、2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-10-(2-苯并噻唑基)-喹嗪并[9,9A,1GH]香豆素、4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯、4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯、4,4'-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1,1'-联苯；所述磷光材料为双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱、双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱、双(4,6-二氟-5-氰基苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱、二(2',4'-二氟苯基)吡啶](四唑吡啶)合铱、二（2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱、二（1-苯基异喹啉）（乙酰丙酮）合铱、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）铱、三（1-苯基-异喹啉）合铱及三（2-苯基吡啶）合铱中的一种或几种；所述主体材料为（4,4'-二(9-咔唑)联苯）、8-羟基喹啉铝、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯或N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；
所述空穴传输层的材料为N,N'-二苯基-N,N'-（1-萘基）-4,4'-联苯二胺、4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺或(N,N,N',N'-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯；
所述阳极层的材料为银、铝或金。
5.一种倒置型有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供阴极基底；
在所述阴极基底上真空电子束蒸发制备P型半导体层，在所述P型半导体层上真空电子束蒸发制备N型半导体层，得到PN层，其中，所述P型半导体层的材料为氧化镍或氧化铜，所述N型半导体层的材料为氧化锌、氧化锡或二氧化铈；
在所述N型半导体层上形成有机发光功能层；及
在所述有机发光功能层上形成阳极层。
6.根据权利要求5所述的倒置型有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，在所述N型半导体层上形成所述有机发光功能层的步骤为：在所述N型半导体层上真空热阻蒸发制备电子传输层，在所述电子传输层上真空热阻蒸发制备发光层，在所述发光层上真空蒸镀制备空穴传输层，得到所述有机发光功能层，所述阳极层形成于所述空穴传输层上，其中，所述发光层的材料为由发光材料与主体材料混合形成的材料，所述发光材料与所述主体材料的质量比为5:100～30:100，所述发光材料为荧光材料或磷光材料。
7.根据权利要求6所述的倒置型有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，在所述阴极基底上真空电子束蒸发制备所述P型半导体层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.01纳米/秒～0.1纳米/秒；
在所述P型半导体层上真空电子束蒸发制备所述N型半导体层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.01纳米/秒～0.1纳米/秒；
在所述N型半导体层上真空热阻蒸发制备所述电子传输层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒；
在所述电子传输层上真空热阻蒸发制备所述发光层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，所述主体材料的蒸发速度为0.2纳米/秒～1纳米/秒，所述发光材料的蒸发速度为0.05纳米/秒～0.15纳米/秒；
在所述发光层上真空蒸镀制备所述空穴传输层的真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒；
在所述空穴传输层上形成所述阳极层采用真空热阻蒸发法，真空度为1×10-5～1×10-3Pa，蒸发速度为0.1纳米/秒～1纳米/秒。
8.根据权利要求5所述的倒置型有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述P型半导体层的厚度为2纳米～10纳米；所述N型半导体层的厚度为2纳米～10纳米。
9.根据权利要求5所述的倒置型有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述阴极基底的材料为铟锡氧化物导电玻璃，且所述铟锡氧化物导电玻璃的方块电阻为5Ω/□～100Ω/□。
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WO2018113237A1 (zh) * 2016-12-23 2018-06-28 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光显示面板及其制作方法、显示装置

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