CN109742253A - 一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，包括由下向上依次顺序层叠的氧化铟锡玻璃基底、空穴传输层、蓝光发光层、第一电子传输层、电子注入层、银纳米粒子层、第二电子传输层、以及银阴极。本发明的优点是：通过采用银纳米粒子和银阴极组合的方法，使得蓝光有机发光二极管的性能得到了有效提升，具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域，具体涉及一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)具有自发光、视角范围广、节省电力、响应速度快等优点，是下一代显示技术的代表者，提高其显示性能已经引起了人们的重视。在OLED中，有机半导体材料对电子的导电性较差，同时与金属电极之间较大的注入势垒，使器件中电子与空穴数量不平衡，影响了OLED器件的内量子效率等各项性能，此外OLED还存在载流子注入不平衡、有机光取出效率低、效率滚降严重等问题。相对于基于无机半导体的LED，目前OLED的各方面仍有待提高。目前，研究人员除了通过合成其他新的材料来解决问题外，还可以通过在有机层中加入金属纳米颗粒来改善。
当光线入射到由贵金属构成的纳米颗粒上时，如果入射光子频率与贵金属纳米颗粒或金属团簇传导电子的整体振动频率相匹配时，金属纳米颗粒或团簇会对光子能量产生很强的吸收作用，就会发生局域表面等离子体共振(LSPR，Localized Surface PlasmonResonance)现象。研究表明，如果金属纳米粒子位于发光激子附近，其表面增强的局域电场能够促进激子的辐射衰减，增加提高激子的辐射发光效率。Fujiki等将12nm的金纳米颗粒置于ITO表面，以Alq3作为发光层，金属纳米颗粒的吸收光谱(510nm)与Alq3的发光光谱(520nm)重合得很好，与无金纳米颗粒的器件相比，器件的内量子效率最高提高了20倍。苏州大学的Xiao等将低浓度的金纳米颗粒溶液溶于PEDOT:PSS中，发现Alq3的发光效率提高了25％。他们认为这是由于金纳米颗粒的表面离子体近场效应增加了自发辐射效率。如果金属纳米颗粒位于电极附近，其表面的局域共振电场将增强电极附近的电场，从而降低电荷的注入势垒，增加电荷的注入效率。如在专利2016110036066中，将银纳米粒子置于铝电极附近，增强了电极附近电场，提高了电子的注入效率。但是在该专利中，银纳米粒子的尺寸被限制在0.1nm，银纳米粒子与铝电极的距离则被限制在2nm，对尺寸的严格要求，限制了该技术的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提高电子的注入效率、并能提高器件的亮度和效率的基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，包括由下向上依次顺序层叠的氧化铟锡(ITO)玻璃基底、空穴传输层、蓝光发光层、第一电子传输层、电子注入层、银纳米粒子层、第二电子传输层、以及银阴极。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：空穴传输层由有机空穴传输材料制备而成，膜层厚度为(40～50)nm。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：有机空穴传输材料为聚乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、三芳胺类化合物(TPD)、胺类衍生物(NPB)中的一种或多种。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：蓝光发光层由蓝光材料结合主体材料混合制备而成，膜层厚度为(30～70)nm。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：蓝光材料为双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)，主体材料为甲基环戊烯醇酮(mCP)、2,6-双((9H-咔唑-9-基)-3,1-亚苯基)吡啶(26DCzPPy)中的一种或多种。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：第一电子传输层与第二电子传输层均由有机电子传输材料制备而成，第一电子传输层的厚度为(40～50)nm，第二电子传输层的厚度为(1～7)nm。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：有机电子传输材料为8-羟基喹啉和铝(Alq3)、邻二氮菲(Bphen)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB)中的一种或多种。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：电子注入层由氟化锂制备而成，膜层厚度为0.5nm。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：银阴极的膜层厚度为(80～150)nm。
进一步地，前述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其中：银纳米粒子层的厚度为(0.1～1)nm。
通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：
(1)本发明将银纳米粒子置于银阴极附近，利用等离子体共振效应增强附近的局域电场，使银阴极的电子注入效率提高，从而提高蓝光有机发光二极管的亮度和效率；
(2)本发明采用银电极和银纳米粒子层形成了耦合电场，大幅提高了耦合电场的强度，减小了器件对银纳米粒子层与银电极之间距离尺寸的依赖；
(3)本发明中银纳米粒子层的尺寸可以在(0.1～1)nm之间调整，降低了制备工艺的难度，拓宽了发明的应用前景；
(4)本发明中银纳米粒子层与银电极之间的距离可以在(1～7)nm之间调整，降低了制备工艺的难度，拓宽了发明的应用前景；
(5)本发明采用Ag作为金属阴极，能实现高的导电率，有助于电子注入器件，也具有高的光反射率，能增强器件的正向光出射；
(6)本发明在银纳米粒子层与第一电子传输层之间蒸镀一层由氟化锂制备而成的电子注入层，有效抑制银对电子的陷阱作用。
(7)本发明将银纳米粒子引入蓝光有机发光二极管电子传输层中靠近银阴极的位置，并通过合理地设置银纳米粒子的厚度和其与银电极之间的距离，充分利用银纳米粒子与银电极之间的耦合作用，使等离子体共振电场集中在银纳米粒子和银电极之间，极大地增强了银电极附近的电场，提高了电子的注入效率，进而提高器件的亮度和效率。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管的结构示意图。
图2为本发明具体实施例一中加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流对比示意图。
图3为本发明具体实施例一中加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的亮度对比示意图。
图4为本发明具体实施例一中加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流效率对比示意图。
图5为本发明具体实施二中加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流对比示意图。
图6为本发明具体实施二中加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的亮度对比示意图。
图7为本发明具体实施二中加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流效率的对比示意图。
具体实施方式：
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例一
如图1所示，所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，包括由下向上依次顺序层叠的氧化铟锡玻璃基底1、空穴传输层2、蓝光发光层3、第一电子传输层4、电子注入层5、银纳米粒子层6、第二电子传输层7、以及银阴极8；
所述空穴传输层2由聚乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)溶液旋涂制得，其厚度为45nm；
所述蓝光发光层3由蓝光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)与主体材料甲基环戊烯醇酮(mCP)混合蒸镀制备而成，厚度为45nm；
所述第一电子传输层4和第二电子传输层7均由有机电子传输材料1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB)真空蒸镀而成，其中，第一电子传输层4的厚度为48nm，第二电子传输层7的厚度为2nm；
所述电子注入层由氟化锂(LiF)制备而成，膜层厚度为0.5nm；
所述银纳米粒子层6的沉积厚度为0.5nm；
所述银阴极8的厚度为100nm。
如图2、图3、图4所示，图2为加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流对比示意图；图3为加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的亮度对比示意图；图4为加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流效率对比示意图；从图中可以看到，加入银纳米粒子之后，蓝光有机发光二极管的电流、亮度和电流效率均获得了明显提升。
本发明的优点是：
(1)本发明将银纳米粒子置于银阴极附近，利用等离子体共振效应增强附近的局域电场，使银阴极的电子注入效率提高，从而提高蓝光有机发光二极管的亮度和效率；
(2)本发明采用银电极和银纳米粒子层形成了耦合电场，大幅提高了耦合电场的强度，减小了器件对银纳米粒子层与银电极之间距离尺寸的依赖；
(3)本发明中银纳米粒子层的尺寸可以在(0.1～1)nm之间调整，降低了制备工艺的难度，拓宽了发明的应用前景；
(4)本发明中银纳米粒子层与银电极之间的距离可以在(1～7)nm之间调整，降低了制备工艺的难度，拓宽了发明的应用前景；
(5)本发明采用Ag作为金属阴极，能实现高的导电率，有助于电子注入器件，也具有高的光反射率，能增强器件的正向光出射；
(6)本发明在银纳米粒子层与第一电子传输层之间蒸镀一层由氟化锂制备而成的电子注入层，有效抑制银对电子的陷阱作用；
(7)本发明将银纳米粒子引入蓝光有机发光二极管电子传输层中靠近银阴极的位置，并通过合理地设置银纳米粒子的厚度和其与银电极之间的距离，充分利用银纳米粒子与银电极之间的耦合作用，使等离子体共振电场集中在银纳米粒子和银电极之间，极大地增强了银电极附近的电场，提高了电子的注入效率，进而提高器件的亮度和效率。
具体实施例二
如图1所示，所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，包括由下向上依次顺序层叠的氧化铟锡玻璃基底1、空穴传输层2、蓝光发光层3、第一电子传输层4、电子注入层5、银纳米粒子层6、第二电子传输层7、以及银阴极8；
所述空穴传输层2由聚乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)溶液旋涂制得，其厚度为45nm；
所述蓝光发光层3由蓝光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)与主体材料甲基环戊烯醇酮(mCP)混合蒸镀制备而成，厚度为45nm；
所述第一电子传输层4和第二电子传输层7均由有机电子传输材料1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB)真空蒸镀而成，其中，第一电子传输层4的厚度为45nm，第二电子传输层7的厚度为5nm；
所述电子注入层由氟化锂(LiF)制备而成，膜层厚度为0.5nm；
所述银纳米粒子层6的沉积厚度为0.5nm；
所述银阴极8的厚度为100nm。
如图5、图6、图7所示，图5为加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流对比示意图，图6为加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的亮度对比示意图，图7为加入银纳米粒子前后蓝光有机发光二极管的电流效率的对比示意图；从图中可以看到，增加了银纳米粒子与银电极之间的距离后，银纳米粒子对蓝光有机发光二极管的有益作用仍然存在，有效提高了蓝光有机发光二极管的电流、亮度和电流效率。
通过上述技术方案的实施，本发明的优点是：
(1)本发明将银纳米粒子置于银阴极附近，利用等离子体共振效应增强附近的局域电场，使银阴极的电子注入效率提高，从而提高蓝光有机发光二极管的亮度和效率；
(2)本发明采用银电极和银纳米粒子层形成了耦合电场，大幅提高了耦合电场的强度，减小了器件对银纳米粒子层与银电极之间距离尺寸的依赖；
(3)本发明中银纳米粒子层的尺寸可以在(0.1～1)nm之间调整，降低了制备工艺的难度，拓宽了发明的应用前景；
(4)本发明中银纳米粒子层与银电极之间的距离可以在(1～7)nm之间调整，降低了制备工艺的难度，拓宽了发明的应用前景；
(5)本发明采用Ag作为金属阴极，能实现高的导电率，有助于电子注入器件，也具有高的光反射率，能增强器件的正向光出射；
(6)本发明在银纳米粒子层与第一电子传输层之间蒸镀一层由氟化锂制备而成的电子注入层，有效抑制银对电子的陷阱作用；
(7)本发明将银纳米粒子引入蓝光有机发光二极管电子传输层中靠近银阴极的位置，并通过合理地设置银纳米粒子的厚度和其与银电极之间的距离，充分利用银纳米粒子与银电极之间的耦合作用，使等离子体共振电场集中在银纳米粒子和银电极之间，极大地增强了银电极附近的电场，提高了电子的注入效率，进而提高器件的亮度和效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：包括由下向上依次顺序层叠的氧化铟锡玻璃基底、空穴传输层、蓝光发光层、第一电子传输层、电子注入层、银纳米粒子层、第二电子传输层、以及银阴极。
2.根据权利要求1所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：空穴传输层由有机空穴传输材料制备而成，膜层厚度为(40～50)nm。
3.根据权利要求2所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：有机空穴传输材料为聚乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、三芳胺类化合物(TPD)、胺类衍生物(NPB)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：蓝光发光层由蓝光材料结合主体材料混合制备而成，膜层厚度为(30～70)nm。
5.根据权利要求4所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：蓝光材料为双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)，主体材料为甲基环戊烯醇酮(mCP)、2,6-双((9H-咔唑-9-基)-3,1-亚苯基)吡啶(26DCzPPy)中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：第一电子传输层与第二电子传输层均由有机电子传输材料制备而成，第一电子传输层的厚度为(40～50)nm，第二电子传输层的厚度为(1～7)nm。
7.根据权利要求6所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：有机电子传输材料为8-羟基喹啉和铝(Alq3)、邻二氮菲(Bphen)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB)中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：电子注入层由氟化锂制备而成，膜层厚度为0.5nm。
9.根据权利要求1所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：银阴极的膜层厚度为(80～150)nm。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的一种基于银纳米粒子的蓝光有机发光二极管，其特征在于：银纳米粒子层的厚度为(0.1～1)nm。
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