CN105895830A - 一种有机发光二极管ito电极的制备方法 - Google Patents

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黄波
陈雪芳
刘翠
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Abstract

本发明公开了一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，包括有以下步骤：A、在玻璃基板上均匀涂布ITO膜，分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗，然后用高纯度氮气吹干；B、将上述步骤得到的样品在等离子体增强化学气相沉积设备中利用等离子体的气体N2O或N2处理；C、在ITO膜表面先后旋涂PEDOT‑PSS薄膜层和P‑PPV薄膜层；D、在真空室内通过热蒸发方式在P‑PPV薄膜层上沉积Al阴极。本发明方法通过对ITO表面用N2O进行等离子处理，不仅降低了制备成本，同时可克服CF4的缺点，改善其器件性能，提高其发光亮度，并且避免使用对人体有害的CF4，提高其安全性。本发明作为一种有机发光二极管ITO电极的制备方法可广泛应用于显示技术领域。

Description

一种有机发光二极管ITO电极的制备方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其是一种有机发光二极管ITO电极的制备方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED)在实现全彩色平板显示设备中有着巨大的潜力，铟锡氧化物(ITO)被广泛地用作其透明电极，而OLED的光电特性对ITO表面条件非常敏感。目前已有很多种处理ITO表面的方法，来改善其器件性能，如湿法刻蚀、紫外臭氧处理、自组装膜覆层处理、O2等离子处理、CF4等离子体处理等。CF4等离子体处理是至今为止比较有效的办法。在室温条件下分别用Ar、H2、CF4和O2等离子体对ITO表面进行处理，其射频频率13.56MHz，功率600W，压强维持在30Pa，借助现代仪器设备测试可获得经等离子体处理后的材料和器件性能，如AFM(atomic force microscopy)测试可得到表面平整度信息，XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)可分析表面化学组分，UPS(UV photoelectron spectroscopy)可获得材料的功函数，L-V(亮度-电压)曲线可反应器件特性等。然而，CF4等离子体处理有许多缺点，CF4气体不仅价格昂贵，而且对人体有害。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种用于有机发光二极管ITO电极提高发光亮度和制备过程的安全性的制备方法。
本发明所采用的技术方案是：一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，包括有以下步骤：
A、在玻璃基板上均匀涂布ITO膜，分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗，然后用高纯度氮气吹干；
B、将上述步骤得到的样品在等离子体增强化学气相沉积设备中利用等离子体的气体N2O或N2处理；
C、在ITO膜表面先后旋涂PEDOT-PSS薄膜层和P-PPV薄膜层；
D、在真空室内通过热蒸发方式在P-PPV薄膜层上沉积Al阴极。
进一步，所述步骤A中，ITO膜的厚度为150nm，表面电阻率为18-20Ω/□。
进一步，所述步骤A中，涂布ITO膜的玻璃基板分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗10分钟。
进一步，所述步骤B中，等离子体的气体N2O或N2的射频频率、流速和压强分别为13.56MHz、50sccm和30Pa。
进一步，所述步骤C中，PEDOT-PSS薄膜层的厚度为40nm。
进一步，所述步骤C中，P-PPV薄膜层的厚度为60nm。
进一步，所述步骤D中，真空室内压强小于6×10-4Pa。
进一步，所述步骤D中，Al阴极的沉积速率为1nm/s。
进一步，所述有机发光二极管的有效面积为1.5mm2。
本发明的有益效果是：OLED的光电特性对ITO表面条件非常敏感，本发明方法通过对ITO表面用N2O进行等离子处理，不仅降低了制备成本，同时可克服CF4的缺点，改善其器件性能，提高其发光亮度，并且避免使用对人体有害的CF4，提高其安全性。
附图说明
图1为本发明方法的步骤流程图；
图2为本发明有机发光二极管ITO电极的层级结构图；
图3为P-PPV的典型结构；
图4为OLED器件的电流密度与电压的关系图；
图5为OLED器件的亮度与电压的关系图；
图6为OLED器件的发光效率与电流的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，包括有以下步骤：
A、在玻璃基板上均匀涂布ITO膜，分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗，然后用高纯度氮气吹干；
B、将上述步骤得到的样品在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备中利用等离子体的气体N2O或N2处理；
C、在ITO膜表面先后旋涂PEDOT-PSS薄膜层和P-PPV薄膜层；
PEDOT-PSS是一种高分子聚合物的水溶液，导电率很高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液；该化合物由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，PSS是聚苯乙烯磺酸盐。
P-PPV为聚(2-(4-(3',7'-二甲基辛氧基苯)-1,4-苯撑乙烯)，实际为一个带有苯环侧基的共聚物，典型结构如图3所示。
D、在真空室内通过热蒸发方式在P-PPV薄膜层上沉积Al阴极。
最后得到有机发光二极管ITO电极的层级结构如图2所示，从下至上依次为玻璃基板1、ITO膜2、PEDOT-PSS薄膜层3、P-PPV薄膜层4和Al阴极5。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤A中，ITO膜的厚度为150nm，表面电阻率为18-20Ω/□。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤A中，涂布ITO膜的玻璃基板分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗10分钟。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤B中通过分别改变每次操作中的射频功率、处理时间等参数，来找到OLED期间的最佳电器状态；等离子体的气体N2O或N2的优选的射频频率、流速和压强分别为13.56MHz、50sccm和30Pa。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C中，PEDOT-PSS薄膜层的厚度为40nm。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C中，P-PPV薄膜层的厚度为60nm。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤D中，真空室内压强小于6×10-4Pa。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤D中，Al阴极的沉积速率为1nm/s。
进一步作为优选的实施方式，所述有机发光二极管的有效面积为1.5mm2。
在室温下测试所制造的OLED的电特性和发光特性，图4和5分别ITO表面由N2和N2O等离子体处理过上的OLED器件的电流密度和亮度与电压的关系图，其PECVD的功率为50W,处理时间为10分钟。如图4和5所示，ITO表面经N2O等离子体处理过OLED的电流密度和亮度在比ITO表面未处理的OLED在低电压范围内增加的更显著，开启电压也下降了；但经N2等离子体处理过ITO表面的OLED亮度下降了且导通电压升高了。
如图5所示，经N2O等离子体处理过的在12.5V时得到亮度最高为50cd/m2，由N2等离子体处理的在17.25V时得到亮度最高为21cd/m2，未处理在17.25V时得到亮度最高为42cd/m2。在图5可以中看到，由N2O等离子体处理过的OLED的导通电压约为8.6V，比未经等离子体处理的OLED器件的导通电压(11.0V)低；而由N2等离子体处理的OLED器件最高，为11.5V。
图6所示为发光效率与OLED电流的关系。经N2O等离子体处理过的OLED的亮度(0.06cd/A，4.0mA)与未经等离子体处理的OLED的(0.02cd/A，4.0mA)相比有升高，而经N2等离子体处理过的OLED的亮度(0.006cd/A，4.0mA)发生了下降。我们知道，经N2O等离子体处理过的OLED在相同的电流下发光效率的增加，降低了设备使用时产生的焦耳加热，因此，装置的工作寿命是会增加的。
如我们所知，O2等离子体处理的效果通常归因于使ITO的功函数的增强并且从ITO表面中除去碳污染物。我们认为，和O2等离子体处理相类似，N2O等离子体处理也具有同样的功能。在辐射作用下，N2O会产生氧等离子体，减少了ITO表面的Sn和In的比例，增加了ITO表面氧浓度。且N2O电离成将O-2和N+离子，类似于O2等离子体处理，我们认为O-2将引起ITO表面氧空位的减少，这相当于ITO表面的施主浓度在减少。N+将进入晶格间隙和充当受主能吸收电子，这相当于受主浓度在ITO表面的增加。从公式中，我们知道施主浓度的降低和受体浓度的增加将导致ITO的费米能级的降低。从公式Ew＝E0-(EF)中，我们知道费米能级的减少将导致ITO功函数的增加。因此，经N2O等离子体处理过的OLED的功函数将增加，而ITO和P-PPV之间的势垒高度将减小。这些可以使通过表面的载流子注入的增强，因此，可以使电子和空穴的注入更加平衡的。最终，器件性能的得到了很大的改进，例如装置的导通电压降低。由于氮气辐射作用下不能生成等离子体，因而经N2等离子体处理过的设备性能没有增加。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：
A、在玻璃基板上均匀涂布ITO膜，分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗，然后用高纯度氮气吹干；
B、将上述步骤得到的样品在等离子体增强化学气相沉积设备中利用等离子体的气体N2O或N2处理；
C、在ITO膜表面先后旋涂PEDOT-PSS薄膜层和P-PPV薄膜层；
D、在真空室内通过热蒸发方式在P-PPV薄膜层上沉积Al阴极。
2.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤A中，ITO膜的厚度为150nm，表面电阻率为18-20Ω/□。
3.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤A中，涂布ITO膜的玻璃基板分别在去离子水、丙酮、洗涤剂和异丙醇中用超声波清洗10分钟。
4.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤B中，等离子体的气体N2O或N2的射频频率、流速和压强分别为13.56MHz 、50sccm和30Pa。
5.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，PEDOT-PSS薄膜层的厚度为40nm。
6.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，P-PPV薄膜层的厚度为60nm。
7.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤D中，真空室内压强小于6×10-4Pa。
8.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述步骤D中，Al阴极的沉积速率为1nm/s。
9.根据权利要求1所述的一种有机发光二极管ITO电极的制备方法，其特征在于：所述有机发光二极管的有效面积为1.5mm2。
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