CN107068884A - 一种高效率紫外有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效率紫外有机电致发光器件及其制备方法。所述紫外有机电致发光器件至少包括空穴注入层，所述空穴注入层所用材料是掺杂了MoOx的PEDOT:PSS，其中x＝2～3。所述制备方法包括：将MoOx粉末溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.1％～0.2％的MoOx水溶液，将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比(1～3):(1～4)配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液，在ITO阳极上旋涂上述PEDOT:PSS+MoOx混合溶液制备空穴注入层。采用掺杂MoOx的PEDOT:PSS空穴注入层能有效提高空穴注入能力，增加发光层中的空穴数量，从而改善空穴‑电子的平衡性，提高紫外OLED器件的发光效率，同时器件的制备工艺简单，稳定性好，实用性广。

Description

一种高效率紫外有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体发光器件技术领域，具体涉及一种高效率紫外有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
紫外有机电致发光器件(紫外OLED器件)由于其在高密度信息存储、传感器、激发光源等方面具有潜在的应用前景而广泛受到关注，与性能卓越的可见光OLED器件相比，紫外OLED器件在效率和稳定性等方面仍然存在很大不足。制约紫外OLED器件发展的主要原因是紫外有机发光材料的禁带宽带较大，空穴很难注入到有机发光层中，从而导致了发光层中空穴-电子极不平衡，制约了紫外OLED器件效率的提高。目前解决此类问题的主要方法仍然是借鉴可见光OLED器件的研究成果：在铟锡氧化物(ITO)阳极与空穴传输层之间引入空穴注入层(如PEDOT:PSS、CuPc、MoO3、F16CuPc等)以提高空穴注入能力。但对于紫外OLED器件来说，传统的空穴注入层在提高空穴注入能力方面仍然不足，器件性能不理想，其主要原因是紫外OLED器件的空穴注入势垒比可见光OLED器件的空穴注入势垒要高很多，如果将现有空穴注入层直接应用到紫外OLED器件中，器件的性能改善效果不太理想。
发明内容
基于上述背景，本发明提供一种高效稳定的紫外有机电致发光器件及其制备方法。本发明的贡献主要在于给出了一种制备空穴注入层的新型材料：掺杂了MoOx的PEDOT:PSS，以及该材料的制备方法。用该新型材料制备的空穴注入层能有效提高空穴注入能力，增加发光层中的空穴数量，从而改善空穴-电子的平衡性，提高紫外OLED器件的发光效率，同时器件的制备工艺简单，稳定性好，实用性广。本发明主要技术方案如下：
位于阳极层和空穴传输层之间的空穴注入层采用掺杂了MoOx的PEDOT:PSS制备，其中x＝2～3；紫外OLED器件的制备方法主要包括：将MoOx粉末溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.1％～0.2％的MoOx水溶液，将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比(1～3):(1～4)配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液，在ITO阳极上旋涂上述PEDOT:PSS+MoOx混合溶液制备空穴注入层。
紫外OLED器件的其它部分结构及制备方法都可以采用现有技术。
附图说明
图1为紫外OLED器件的结构示意图。
图2描述了本发明实施例中器件一～器件九在不同电压下的辐照度对比。
图3描述了本发明实施例中器件一～器件九在不同电流密度下的外量子效率对比。
图1中：1.衬底层；2.阳极层；3.空穴注入层；4.空穴传输层；5.发光层；6.电子传输层；7.电子注入层；8.反射金属阴极层。
具体实施方式
下面利用给出的实施例和器件效果图对本发明做进一步阐述，便于更充分地了解本发明及获得的有益效果。
实施例1：
本例中紫外OLED器件的结构如图1所示，所对应的器件记为器件一。衬底层1、阳极层2、可溶液加工复合空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、电子注入层7、反射金属阴极层8顺序叠接为一体。
制备方法包括如下步骤：
(1)衬底采用玻璃，阳极选用ITO膜，方阻约为15Ω/□。依次采用丙酮、ITO清洗液、纯水和异丙醇进行超声清洗后烘干，然后经紫外-臭氧处理10-20分钟。
(2)将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.1％的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为1:1配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液。
(3)在ITO阳极上旋涂PEDOT:PSS+MoOx混合溶液制备复合空穴注入层，转速为4000rpm、旋涂时间为60s，热处理温度为120℃、热处理时间为20min。
(4)在真空度优于5×10-4Pa的条件下采用真空热蒸镀工艺依次沉积空穴传输层CBP(厚度为20-40nm)、发光层TAZ(厚度为20nm)、电子传输层BPhen(厚度为50-80nm)、电子注入层LiF(厚度为1-2nm)。
CBP表示4,4’-bis(carbazol-9-yl)biphenyl。
TAZ表示3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole。
BPhen表示4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline。
(5)在没有破坏真空的条件下更换掩膜板，沉积反射金属阴极层Al(厚度不少于100nm)。
(6)从阳极层由正向负连接反射金属阴极层构成外电路。
当施加直流电压时，从阳极一侧观测近紫外出射发光线。用电压电流源表测量器件的驱动电压和电流，用光谱计测量器件的辐照度和电致发光光谱，外电路驱动电源可选择直流4V-20V。
实施例2：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.15％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为1:1配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件二。
实施例3：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.20％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为1:1配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件三。
实施例4：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.20％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为2:1配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件四。
实施例5：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.20％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为3:1配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件五。
实施例6：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.20％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为1:2配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件六。
实施例7：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.20％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为1:3配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件七。
实施例8：
将氧化钼粉末(MoOx)溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.20％，的MoOx水溶液。将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比为1:4配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液；其余与实施例1相同。记为器件八。
实施例9：
在ITO阳极上旋涂PEDOT:PSS(即不掺杂MoOx)制备空穴注入层，取代器件1中的复合空穴注入层；其余与实施例1相同。该器件作为参考器件，记为器件九。
本发明效果说明：
由图2可知，在电压为8V时，器件一～器件八的辐照度分别为0.66、1.05、1.15、1.00、0.75、0.85、0.71、0.63mW/cm2，而电压为8V时器件九的辐照度为0.22mW/cm2，器件一～器件八的辐照度比器件九(参考器件)提高了两倍以上。在电压为10V时，器件一～器件八的辐照度分别为2.97、4.29、4.50、3.91、2.88、3.37、2.86、2.53mW/cm2，而电压为10V时器件九的辐照度为1.10mW/cm2，器件一～器件八的辐照度比器件九也提高了两倍以上。在电压为12V时，器件一～器件八的辐照度分别为7.03、8.91、9.97、8.00、6.21、6.95、6.09、5.76mW/cm2，而电压为12V时器件九的辐照度为3.04mW/cm2，器件一～器件八的辐照度比器件九提高了很多；器件一～器件八的最大辐照度分别为10.41mW/cm2(14V)、12.27mW/cm2(14V)、12.2mW/cm2(14V)、11.05mW/cm2(14V)、10.86mW/cm2(14V)、10.4mW/cm2(14V)、9.73mW/cm2(14V)、9.65mW/cm2(14V)，而器件九的最大辐照度为7.46mW/cm2(15V)，器件一～器件八的最大辐照度也比器件九提高了很多。因此，采用掺杂MoOx的PEDOT:PSS空穴注入层可大幅度提高紫外OLED的辐照度。
由图3可知，器件一～器件八的最大外量子效率分别为3.86％、4.25％、4.37％、4.42％、4.09％、4.42％、4.17％、3.96％，而器件九的最大外量子效率为3.34％，器件一～器件八的最大外量子效率比器件九有较大的提高。因此，采用掺杂MoOx的PEDOT:PSS空穴注入层也大幅度提高了紫外OLED的外量子效率。

Claims (3)

1.一种高效率紫外有机电致发光器件，包括空穴注入层，其特征在于：所述空穴注入层所用材料是掺杂了MoOx的PEDOT:PSS，其中x＝2～3。
2.根据权利要求1所述的高效率紫外有机电致发光器件，还包括阳极层和空穴传输层，其特征在于：所述空穴注入层位于阳极层和空穴传输层之间。
3.一种高效率紫外有机电致发光器件的制备方法，所述方法包括：将MoOx粉末溶解在纯水中，按质量百分比配置成浓度为0.1％～0.2％的MoOx水溶液，将该MoOx水溶液与PEDOT:PSS按质量比(1～3):(1～4)配成PEDOT:PSS+MoOx混合溶液，在ITO阳极上旋涂上述PEDOT:PSS+MoOx混合溶液制备空穴注入层。
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