CN108666432A - 一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机发光二极管领域，公开了一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管。所述多级有机半导体异质结的有机发光二极管中空穴传输层、电子传输层和电荷产生层中的至少一种由多级有机半导体异质结构成；所述多级有机半导体异质结是由p型半导体材料层和n型半导体材料层交替组成，其中，p型半导体材料层和n型半导体材料层的层数均大于等于2。本发明采用多级有机半导体异质结结构，具有高效的空穴传输、电子传输以及电荷产生的特性。其高效的空穴和电子传输特性，使之完全可以取代传统p掺杂的空穴传输方式以及n掺杂的电子传输方式。

Description

一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管
技术领域
本发明属于有机发光二极管领域，具体涉及一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-emitting Diode OLED)具有高效、响应速度快、色域广、柔性、轻薄、平面发光、节能环保等显著优势，成为新一代最具发展前景的照明和平板显示技术。有机发光二极管无论是作为智能手表、手机、电视的显示屏，还是普通的照明灯具，都表现出了无比惊艳的效果。
经过多年的研究发展，有机发光二极管的结构已经非常完善，高效的有机发光二极管通常采用阴、阳极夹杂有机电致发光单元的三明治结构，其中有机电致发光单元至少包括一个空穴传输层、一个发光层和一个电子传输层(K.Walzer,B.Maennig,M.Pfeifferand K.Leo,Chem.Rev.,2007,1233；S.Reineke,F.Lindner,G.Schwartz,N.Seidler,K.Walzer,B.Lussem and K.Leo,Nature,2009,234)。
在有机发光二极管中，从电荷注入到最终发光通常包括四个基本的过程：电荷注入、电荷传输、激子的生成以及激子的辐射发光。为了制备高效的有机发光二极管，我们需要提高每个过程的效率，才能得到最优的器件性能。电荷注入过程的主要困难，在于电极功函数与电荷传输材料能级不匹配，这通常会导致电荷注入界面额外的电压降，从而导致器件功率效率的大幅衰减。目前，这一问题已经得到了很好的解决，通过在器件的电极与电荷传输层之间引入一层非常薄的界面修饰层(例如：MoO3、LiF等)，可以基本实现电荷的无势垒注入(L.S.Hung,C.W.Tang,and M.G.Mason,Appl.Phys.Lett.,1997,152.V；Shrotriya,G.Li,Y.Yao,C.-W.Chu,and Y.Yang,Appl.Phys.Lett.,2006,073508；J.Meyer,S.Hamwi,M.Kroger,W.Kowalsky,T.Riedl,and A.Kahn,Adv.Mater.,2012,5408.)。近几年的研究主要集中在调控激子生成以及辐射发光效率方面，通过优化发光层结构、合成新型的高效发光材料等途径，可以显著提高这两个过程的效率，从而使得有机发光二极管的性能得到进一步的改善(Z.Wu and D.Ma,Materials Science and Engineering:R:Reports,2016,1)。
然而，如何实现电荷在有机半导体材料中的高效传输，成为制约有机发光二极管进一步发展和商业化应用的关键因素。众所周知，相对于无机半导体，有机半导体材料具有能隙宽、介电常数小、无定型等特点，这就决定了其电荷迁移率低的固有属性(B.Lüssem,M.Riede,and K.Leo,Phys.Status Solidi A,2013,9)。在有机发光二极管中，常用的电荷传输材料的迁移率在10-5-10-4cm2/v·s范围内，并且电荷传输层的通常厚度较大(约100nm)，这会导致电荷传输层内部显著的电压降，从而产生非常严重的器件效率衰减问题。
现有的一般解决的方法是，通过掺杂的方式来提高有机发光二极管中电荷传输层的迁移率。研究表明，在空穴传输层中掺杂MoO3、WO3、ReO3等过渡金属氧化物，可以显著提高其空穴传输特性。同样，在电子传输层中，掺杂Li2CO3、Cs2CO3等，也可以改善其电子传输特性。通过这种方法制备得到的有机发光二极管，器件的功率效率得到显著提升，并且效率滚降问题也得到明显改善(B.Lüssem,M.Riede,and K.Leo,Phys.Status Solidi A,2013,9；J.Meyer,S.Hamwi,M.Kroger,W.Kowalsky,T.Riedl,A.Kahn,Adv.Mater.,2012,5408)。
然而，这些掺杂剂通常稳定性很差，而且容易扩散到发光层中导致非常严重的淬灭效应。并且，电子和空穴传输层厚度都很大，通过掺杂的方式来制备，不但制备工艺更加复杂，而且器件的均匀性、可重复性也很难得到保证，这对有机发光二极管的进一步发展和普及都非常不利。
另外，也有研究者研究尝试将用结晶的方法制备具有高规整度的电荷传输层，从而提高电荷迁移率。这虽然可以避免掺杂剂引入导致的淬灭效应以及器件稳定性下降等问题，但是其实现方法非常困难。首先，这些有机半导体材料的结晶条件非常苛刻，而且结晶时间漫长，这对器件制备工艺是个极大地挑战。此外，能够结晶的材料种类也非常少，距离应用还有太大差距，因而这种方法目前来说仍旧不利于高性能有机发光二极管的制备及其商业化普及。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管。
本发明的另一目的在于提供上述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，所述多级有机半导体异质结的有机发光二极管中空穴传输层、电子传输层和电荷产生层中的至少一种由多级有机半导体异质结构成；所述多级有机半导体异质结是由p型半导体材料层和n型半导体材料层交替组成，其中，p型半导体材料层和n型半导体材料层的层数均大于等于2。
进一步作为优选，所述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管具有以下(1)～(3)中任一项所述的层叠结构：
(1)由依次层叠的衬底、阳极、多级有机半导体异质结空穴传输层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子传输层、电子注入层和阴极构成；
(2)由依次层叠的衬底、阳极、多级有机半导体异质结空穴传输层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子注入层、多级有机半导体异质结电子传输层和阴极构成；
(3)由依次层叠的衬底、阳极、多级有机半导体异质结空穴传输层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子注入层、多级有机半导体异质结电荷产生层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子注入层、多级有机半导体异质结电子传输层和阴极构成。
进一步地，所述p型半导体材料的费米能级一般要比n型半导体材料的费米能级高，且p型半导体材料的最高未占据分子轨道(LUMO)要和n型电子半导体材料的最低占据分子轨道(HOMO)的能级接近；作为优选，所述p型半导体材料为m-MTDATA、TAPC、TCTA、NPB中的一种，n型半导体材料为HAT-CN、C60、C70、F4-TCNQ中的一种。
进一步作为优选，所述衬底为玻璃、石英等硬质衬底或者柔性衬底。所述阳极为ITO或其它透明导电的电极材料。
进一步作为优选，所述发光层为绿光磷光材料Ir(ppy)2acac掺杂在主体材料中构成，此时主体材料以及空穴/激子阻挡层的三线态能级要高于2.3eV；或所述发光层为红光磷光材料可以是Ir(MDQ)2acac掺杂在主体材料中构成，此时主体材料以及空穴/激子阻挡层的三线态能级要高于2.0eV；或所述发光层为蓝光磷光材料Firpic掺杂在主体材料中构成，此时主体材料以及空穴/激子阻挡层的三线态能级要高于2.7eV。
进一步作为优选，发光层为绿光磷光发光层时，主体材料可以是Be(pp)2、Bphen、TCTA中的一种，空穴/激子阻挡层材料可以是Be(pp)2、Bphen中的一种；发光层为红光磷光发光层时，主体材料可以是NPB、TCTA中的一种，空穴/激子阻挡层材料可以是Be(pp)2、Bphen中的一种；发光层为蓝光磷光发光层时，主体材料可以是26DCzppy、TCTA中的一种，空穴/激子阻挡层材料可以是BmPyPB。
进一步作为优选，所述绿光磷光材料掺杂在主体材料中的质量浓度为5％～8％；所述红光磷光材料掺杂在主体材料中的质量浓度为5％～8％；所述蓝光磷光材料掺杂在主体材料中的质量浓度为15％～20％。
进一步作为优选，所述发光层的厚度为10～20nm。
进一步作为优选，所述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管具有(1)中所述的层叠结构，其中电子传输层由金属氧化物掺杂在宽带隙高迁移率电子传输材料中形成；所述电子传输料材料可以是Be(pp)2、Bphen、BmPyPB中的一种，掺杂的金属氧化物可以是Li2CO3、Cs2CO3中的一种；金属氧化物掺杂的质量浓度为1％～3％；所述电子注入层材料可以是Li2CO3、Cs2CO3中的一种。
进一步作为优选，所述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管具有(2)或(3)中所述的层叠结构，其中电子注入层由金属氧化物掺杂在宽带隙高迁移率电子传输材料中形成；所述电子传输料材料可以是Be(pp)2、Bphen、BmPyPB中的一种，掺杂的金属氧化物可以是Li2CO3、Cs2CO3中的一种；金属氧化物掺杂的质量浓度为1％～3％。
进一步作为优选，所述阴极可以是Al、Ag等不透明、导电性好的电极材料。
本发明的原理为：使用多级有机半导体异质结作为空穴传输层、电子传输层。p型半导体材料和n型半导体材料形成一个有机半导体异质结单元，由多个这种有机半导体异质结单元串联形成这种多级有机半导体异质结。在外加电场下，每个有机半导体异质结单元均可以高效地产生电子和空穴，每两个相邻的有机半导体异质结单元界面的电子和空穴可以高效复合，通过这两个高效的电荷产生、复合过程即可实现空穴和电子的高效传输。将这种多级有机半导体异质结置于阳极和发光层之间可以作为空穴传输层实现空穴的高效传输，将其置于阴极和发光层之间可以作为电子传输层实现电子的高效传输。并且，我们还可以利用其高效的电荷产生特性，将其同时作为电荷产生层，制备高效的叠层有机发光二极管，这种高效的叠层有机发光二极管在实际应用中特别是照明领域具有重要意义。
相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用多级有机半导体异质结结构，具有高效的空穴传输、电子传输以及电荷产生的特性。其高效的空穴和电子传输特性，使之完全可以取代传统p掺杂的空穴传输方式以及n掺杂的电子传输方式。
(2)本发明采用多级有机半导体异质结作为空穴传输层、电子传输层的有机发光二极管，表现出了非常优异的器件性能，进而证明了这种多级有机半导体异质结高效的空穴和电子传输特性。并且，这种多级有机半导体异质结与传统的p掺杂、n掺杂结构相比，具有制备工艺简单、均匀性好、易于重复的显著优势，这对于有机发光二极管的普及具有重要意义。
(3)本发明的多级有机半导体异质结还可以同时作为电荷产生层，将两个发光二极管串联在一起，用于制备叠层有机发光二极管。与传统的叠层器件相比，我们可以用这种多级有机半导体异质结同时作为电荷产生层、空穴传输层以及电子传输层，实现电荷的产生、电子的传输以及空穴的传输，进一步简化了叠层器件的结构与制备工艺。
附图说明
图1和图2分别为本发明实施例1的一种以多级有机半导体异质结作为空穴传输层的有机发光二极管器件的工作原理示意图和层叠结构示意图。
图3～7分别为本发明实施例1的一种以多级有机半导体异质结作为空穴传输层的有机发光二极管器件的电流密度-亮度-电压特性曲线图、亮度-功率效率曲线图、亮度-电流效率曲线图、光谱曲线图以及亮度-外量子效率特性曲线图。
图8和图9分别为本发明实施例2的一种以多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层和电子传输层的有机发光二极管器件的工作原理示意图和层叠结构示意图。
图10～14分别为本发明实施例2的一种以多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层和电子传输层的有机发光二极管器件的电流密度-亮度-电压特性曲线图、亮度-功率效率曲线图、亮度-电流效率曲线图、光谱曲线图以及亮度-外量子效率特性曲线图。
图15和图16分别为本发明实施例3的一种以多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层、电子传输层以及电荷产生层的有机发光二极管器件的工作原理示意图和层叠结构示意图。
图17～21分别为本发明实施例3的一种以多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层、电子传输层以及电荷产生层的有机发光二极管器件的电流密度-亮度-电压特性曲线图、亮度-功率效率曲线图、亮度-电流效率曲线图、光谱曲线图以及亮度-外量子效率特性曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种以多级有机半导体异质结作为空穴传输层的有机发光二极管器件，其工作原理示意图如图1所示，其层叠结构示意图如图2所示，由依次层叠的衬底1、阳极2、多级有机半导体异质结空穴传输层3、发光层4、空穴/激子阻挡层5、电子传输层6、电子注入层7和阴极8组成。其通过如下方法制备得到：
先将衬底玻璃层1的ITO层2光刻成细条状的电极，然后用洗液清洗干净并用大量去离子水冲洗后，用氮气吹干，放置在120度的鼓风烘箱内烘烤20分钟。烘干后，经过15分钟的紫外臭氧处理后直接转移到真空镀膜系统中，待真空度达到1～5×10-4Pa时，依次在ITO阳极2上蒸镀多级有机异质结HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA组成的空穴传输层3、红光磷光材料Ir(MDQ)2acac掺杂在NPB主体材料中的红光发光层4、BPhen组成的空穴/激子阻挡层5、n掺杂客体材料Li2CO3掺杂在电子传输材料BPhen中组成的电子传输层6、Li2CO3组成的电子注入层7、金属Al阴极8，其中阳极、阴极电极相互交叉部分形成器件的发光区，有效发光面积为16mm2，多级有机半导体异质结空穴传输层3、发光层4、空穴/激子阻挡层5、电子传输层6、电子注入层7和阴极8的厚度分别为109nm、12nm、15nm、60nm、1nm和200nm，m-MTDATA、HAT-CN、NPB、BPhen的蒸发速率控制在0.2nm/s，发光层中的客体材料Ir(MDQ)2acac的蒸发速率控制在0.01nm/s，n掺杂客体材料Li2CO3的蒸镀速率控制在0.006nm/s，阴极Al的蒸镀速率控制在1nm/s。发光层4中的发光客体材料和主体材料之间的混合比例按重量比控制为5％～10％，电子传输层6中n掺杂材料和电子传输材料之间的混合比例按重量比控制为1％～3％。最终制备成结构为ITO/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(25nm)/NPB:Ir(MDQ)2acac(12nm,5％)/BPhen(15nm)/BPhen:Li2CO3(60nm,3％)/Li2CO3(1nm)/Al的多级有机半导体异质结作为空穴传输层的高效红光有机发光二极管。
附图3给出了本实施例多级有机半导体异质结作为空穴传输层的高效红光有机发光二极管的电流密度-亮度-电压特性曲线，附图4给出了器件的亮度-功率效率曲线，附图5给出了亮度-电流效率曲线，附图6给出了器件的光谱曲线，以及附图7给出了亮度-外量子效率特性曲线。由上述结果得出本实施例器件启亮电压为2.2V，器件的最大电流效率为30.2cd/A，最大的功率效率为43.1lm/W，最大的外量子效率为17.7％，在1000cd/m2亮度下电流效率、功率效率和外量子效率分别达到了25.6cd/A、25.1lm/W和14.5％。
实施例2
本实施例的一种以多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层和电子传输层的有机发光二极管器件，其工作原理示意图如图8所示，其层叠结构示意图如图9所示，由依次层叠的衬底1、阳极2、多级有机半导体异质结空穴传输层3、发光层4、空穴/激子阻挡层5、电子注入层6、多级有机半导体异质结电子传输层7和阴极8组成。其通过如下方法制备得到：
先将衬底玻璃层1的ITO层2光刻成细条状的电极，然后用洗液清洗干净并用大量去离子水冲洗后，用氮气吹干，放置在120度的鼓风烘箱内烘烤20分钟。烘干后，经过15分钟的紫外臭氧处理后直接转移到真空镀膜系统中，待真空度达到1～5×10-4Pa时，依次在ITO阳极2上蒸镀多级有机半导体异质结HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA组成的空穴传输层3、红光磷光材料Ir(MDQ)2acac掺杂在NPB主体材料中的红光发光层4、BPhen组成的空穴/激子阻挡层5、n掺杂客体材料Li2CO3掺杂在电子传输材料BPhen中组成的电子注入层6、多级有机半导体异质结HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA组成的电子传输层7、金属Al阳极8，其中阳极、阴极电极相互交叉部分形成器件的发光区，有效发光面积为16mm2，多级有机半导体异质结空穴传输层3、发光层4、空穴/激子阻挡层5、电子注入层6、多级有机半导体异质结电子传输层7和阳极8的厚度分别为109nm、12nm、15nm、5nm、40nm和200nm，m-MTDATA、HAT-CN、NPB、BPhen的蒸发速率控制在0.2nm/s，发光层中的客体材料Ir(MDQ)2acac的蒸发速率控制在0.01nm/s，n掺杂客体材料Li2CO3的蒸镀速率控制在0.006nm/s，阴极Al的蒸镀速率控制在1nm/s。发光层4中的发光客体材料和主体材料之间的混合比例按重量比控制为5％～10％，电子注入层6中n掺杂材料和电子传输材料之间的混合比例按重量比控制为1％～3％。最终制备成结构为ITO/HAT-CN(12nm)/m-M(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-M(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-M(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-M(25nm)/NPB:Ir(MDQ)2acac(12nm,5％)/BPhen(15nm)/BPhen:Li2CO3(5nm,3％)HAT-CN(10nm)/m-M(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-M(10nm)/Al的多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层和电子传输层的高效红光有机发光二极管。
附图10给出了本实施例多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层和电子传输层的高效红光有机发光二极管的电流密度-亮度-电压特性曲线，附图11给出了器件的亮度-功率效率曲线，附图12给出了亮度-电流效率曲线，附图13给出了器件的光谱曲线，以及附图14给出了亮度-外量子效率特性曲线。器件最大电流效率为28.0cd/A，最大的功率效率为36.7lm/W，最大的外量子效率为15.4％，在1000cd/m2亮度下电流效率、功率效率和外量子效率分别达到了21.8cd/A、20.2lm/W和12.0％，都表现出了非常优异的性能。
实施例3
本实施例的一种以多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层、电子传输层以及电荷产生层的有机发光二极管器件，其工作原理示意图如图15所示，其层叠结构示意图如图16所示，由依次层叠的衬底1、阳极2、多级有机半导体异质结空穴传输层3、发光层4、空穴/激子阻挡层5、电子注入层6、多级有机半导体异质结电荷产生层7、发光层8、空穴/激子阻挡层9、电子注入层10、多级有机半导体异质结电子传输层11和阴极12组成。其通过如下方法制备得到：
先将衬底玻璃层1的ITO层2光刻成细条状的电极，然后用洗液清洗干净并用大量去离子水冲洗后，用氮气吹干，放置在120度的鼓风烘箱内烘烤20分钟。烘干后，经过15分钟的紫外臭氧处理后直接转移到真空镀膜系统中，待真空度达到1～5×10-4Pa时，依次在ITO阳极2上蒸镀多级有机异质结HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA组成的空穴传输层3、红光磷光材料Ir(MDQ)2acac掺杂在NPB主体材料中的红光发光层4、BPhen组成的空穴/激子阻挡层5、n掺杂客体材料Li2CO3掺杂在电子传输材料BPhen中组成的电子注入层6、多级有机异质结HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-M TDATA/HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA组成的电荷产生层7、红光磷光材料Ir(MDQ)2acac掺杂在NPB主体材料中的红光发光层8、BPhen组成的空穴/激子阻挡层9、n掺杂客体材料Li2CO3掺杂在电子传输材料BPhen中组成的电子注入层10、多级有机异质结HAT-CN/m-MTDATA/HAT-CN/m-MTDATA组成的电子传输层11、金属Al阴极12，其中阳极、阴极电极相互交叉部分形成器件的发光区，有效发光面积为16mm2。多级有机半导体异质结空穴传输层3，发光层4，空穴/激子阻挡层5，电子注入层6，多级有机半导体异质结电荷产生层7、发光层8、空穴/激子阻挡层9、电子注入层10、多级有机半导体异质结电荷产生层11和阴极12的厚度分别为109nm、12nm、15nm、5nm、153nm、12nm、15nm、5nm、40nm和200nm，m-MTDATA、HAT-CN、NPB、BPhen的蒸发速率控制在0.2nm/s，发光层中的客体材料Ir(MDQ)2acac的蒸发速率控制在0.01nm/s，n掺杂客体材料Li2CO3的蒸镀速率控制在0.006nm/s，阴极Al的蒸镀速率控制在1nm/s。发光层4、发光层8中的发光客体材料和主体材料之间的混合比例按重量比控制为5％～10％，电子注入层6、电子注入层10中n掺杂材料和电子传输材料之间的混合比例按重量比控制为1％～3％。最终制备成结构为ITO/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(12nm)/HAT-CN(12nm)/m-MTDATA(25nm)/NPB:Ir(MDQ)2acac(12nm,5％)/BPhen(15nm)/BPhen:Li2CO3(5nm,3％)HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(25nm)/NPB:Ir(MDQ)2acac(12nm,5％)/BPhen(15nm)/BPhen:Li2CO3(5nm,3％)HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/HAT-CN(10nm)/m-MTDATA(10nm)/Al的多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层、电子传输层以及电荷产生层的高效叠层红光有机发光二极管。
附图17给出了本实施例多级有机半导体异质结同时作为空穴传输层、电子传输层以及电荷产生层的高效红光有机发光二极管的电流密度-亮度-电压特性曲线，附图18给出了器件的亮度-功率效率曲线，附图19给出了亮度-电流效率曲线，附图20给出了器件的光谱曲线，以及附图21给出了亮度-外量子效率特性曲线。器件启亮电压为4.4V，最大电流效率为56.0cd/A，最大的功率效率为37.1lm/W，最大的外量子效率为31.8％，在1000cd/m2亮度下电流效率、功率效率和外量子效率分别达到了48.6cd/A、23.1lm/W和27.6％，表现出了优异的综合性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述多级有机半导体异质结的有机发光二极管中空穴传输层、电子传输层和电荷产生层中的至少一种由多级有机半导体异质结构成；所述多级有机半导体异质结是由p型半导体材料层和n型半导体材料层交替组成，其中，p型半导体材料层和n型半导体材料层的层数均大于等于2。
2.根据权利要求1所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管具有以下(1)～(3)中任一项所述的层叠结构：
(1)由依次层叠的衬底、阳极、多级有机半导体异质结空穴传输层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子传输层、电子注入层和阴极构成；
(2)由依次层叠的衬底、阳极、多级有机半导体异质结空穴传输层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子注入层、多级有机半导体异质结电子传输层和阴极构成；
(3)由依次层叠的衬底、阳极、多级有机半导体异质结空穴传输层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子注入层、多级有机半导体异质结电荷产生层、发光层、空穴/激子阻挡层、电子注入层、多级有机半导体异质结电子传输层和阴极构成。
3.根据权利要求1或2所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述p型半导体材料为m-MTDATA、TAPC、TCTA、NPB中的一种，n型半导体材料为HAT-CN、C60、C70、F4-TCNQ中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述衬底为玻璃、石英或者柔性衬底，所述阳极为ITO，所述阴极为Al或Ag。
5.根据权利要求1或2所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述发光层为绿光磷光材料Ir(ppy)2acac掺杂在主体材料中构成，此时主体材料以及空穴/激子阻挡层的三线态能级要高于2.3eV；或所述发光层为红光磷光材料Ir(MDQ)2acac掺杂在主体材料中构成，此时主体材料以及空穴/激子阻挡层的三线态能级要高于2.0eV；或所述发光层为蓝光磷光材料Firpic掺杂在主体材料中构成，此时主体材料以及空穴/激子阻挡层的三线态能级要高于2.7eV。
6.根据权利要求5所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：发光层为绿光磷光发光层时，主体材料为Be(pp)2、Bphen、TCTA中的一种，空穴/激子阻挡层材料为Be(pp)2、Bphen中的一种；发光层为红光磷光发光层时，主体材料为NPB、TCTA中的一种，空穴/激子阻挡层材料为Be(pp)2、Bphen中的一种；发光层为蓝光磷光发光层时，主体材料为26DCzppy、TCTA中的一种，空穴/激子阻挡层材料为BmPyPB。
7.根据权利要求5所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述绿光磷光材料掺杂在主体材料中的质量浓度为5％～8％；所述红光磷光材料掺杂在主体材料中的质量浓度为5％～8％；所述蓝光磷光材料掺杂在主体材料中的质量浓度为15％～20％。
8.根据权利要求1或2所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述发光层的厚度为10～20nm。
9.根据权利要求2所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管具有(1)中所述的层叠结构，其中电子传输层由金属氧化物掺杂在宽带隙高迁移率电子传输材料中形成；所述电子传输料材料为Be(pp)2、Bphen、BmPyPB中的一种，掺杂的金属氧化物为Li2CO3、Cs2CO3中的一种；金属氧化物掺杂的质量浓度为1％～3％；所述电子注入层材料为Li2CO3、Cs2CO3中的一种。
10.根据权利要求2所述的一种含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管，其特征在于：所述含有多级有机半导体异质结的有机发光二极管具有(2)或(3)中所述的层叠结构，其中电子注入层由金属氧化物掺杂在宽带隙高迁移率电子传输材料中形成；所述电子传输料材料为Be(pp)2、Bphen、BmPyPB中的一种，掺杂的金属氧化物为Li2CO3、Cs2CO3中的一种；金属氧化物掺杂的质量浓度为1％～3％。
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