CN112133840A - 一种石墨烯oled器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种石墨烯OLED器件及其制备方法，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层、空穴传输层NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极，本发明采用了叠层结构实现低电流密度下的高亮度，避免漏电流和电场击穿，同时设置了PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层对ITO阳极进行修饰，氧化石墨烯可以提高导电率，弥补PEDOT:PSS导电率较低的问题，降低方阻，进而提高OLED器件性能，另外设置了电子注入层LiF和Al阴极形成双层阴极结构，大大提升电子的注入效率。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种石墨烯OLED器件及其制备方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体，OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点，OLED器件的发光性能主要与功能层之间的能级匹配度相关，传统的OLED器件由于各功能层之间的的亲和性不强，使得发光效率和稳定性较差，因此需要设计一款发光效率高、稳定性强的OLED器件。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种量子效率高、载流子寿命长、生长过程无需复杂组分调整、可重复性强、成本低、利于规模化生产的基于Sb化物的中短波双色红外探测器及其制备方法。
一种石墨烯OLED器件，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层、空穴传输层NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极。
一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)对玻璃基底进行预处理：用清洁剂对玻璃基底进行清洗后，将玻璃基板放在盛有丙酮、异丙醇和去离子水的烧杯中反复超声清洗两遍；清洗后的玻璃基板放入真空干燥箱中干燥30min；最后再移到紫外灯下进行臭氧处理15min；
(2)制备PEDOT:PSS薄膜层：将ITO片放置到涂胶机基底上并调节涂胶机基底的转速，滴入150ul的PEDOT:PSS分散液，使PEDOT:PSS分散液在ITO片上均匀地铺展开，经过干燥处理后得到PEDOT:PSS薄膜层；
(3)制备氧化石墨烯薄膜层：将步骤(2)处理后的ITO片放置到涂胶机基底上并调节涂胶机基底的转速，滴入150ul的氧化石墨烯溶液，使氧化石墨烯溶液在PEDOT:PSS薄膜层表面均匀地铺展开，经过干燥处理后得到氧化石墨烯薄膜层；
(4)制备空穴传输层NPB：将步骤(3)处理后的ITO片移入真空蒸镀腔内，在真空度低于5×10-4Pa的条件下蒸镀制备空穴传输层NPB；
(5)制备电子传输层Alq3：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤(4)制得的空穴传输层上蒸镀制备电子传输层Alq3；
(6)制备电子注入层LiF：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤(5)制得的电子传输层上蒸镀制备电子注入层LiF；
(7)制备Al阴极：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤(6)制得的电子注入层上蒸镀制备Al阴极。
优选地，所述步骤(2)中，所述ITO片面积为2cm2，所述PEDOT:PSS薄膜层厚度为40nm，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水溶液分散在水中的浓度为1.0-1.3wt％。
优选地，所述步骤(3)中，所述氧化石墨烯溶液浓度为0.4mg/ml，氧化石墨烯薄膜层厚度为40nm。
优选地，所述步骤(4)中空穴传输层NPB厚度70nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
优选地，所述步骤(5)中电子传输层Alq3厚度为40nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
优选地，所述步骤(6)中电子注入层LiF厚度为0.5nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
优选地，所述步骤(7)中Al阴极厚度为100nm，蒸镀速率为0.5nm/s。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用了叠层结构实现低电流密度下的高亮度，避免漏电流和电场击穿，同时设置了PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层对ITO阳极进行修饰，氧化石墨烯可以提高导电率，弥补PEDOT:PSS导电率较低的问题，降低方阻，进而提高OLED器件性能，另外设置了电子注入层LiF和Al阴极形成双层阴极结构，大大提升电子的注入效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1的电压V、电流I与亮度B三者之间关系的图像；
图3为实施例2的电压V、电流I与亮度B三者之间关系的图像；
图4为实施例3的电压V、电流I与亮度B三者之间关系的图像；
图5为实施例4的电压V、电流I与亮度B三者之间关系的图像；
图6为实施例1-4的实验数据的总结表格。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
一种石墨烯OLED器件，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层、空穴传输层NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极。
本发明为叠层OLED器件，随叠加的发光单元可改变器件的亮度和电流效率，叠层OLED器件还可以实现低电流密度下的高亮度，避免漏电流和电场击穿，实现器件的长寿命。
玻璃基底光滑平整，粗糙的衬底导致阳极会呈现出凹凸不平的状态，容易出现器件短路的问题，从而造成不可挽回的损坏。
ITO电极中金属向有机层中的扩散是导致OLED效率和稳定性下降的重要原因，在电极和有机层界面之间加入修饰层能有效提高器件性能，在本发明中采用了PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层对ITO阳极进行修饰，提高了OLED的器件性能，另外，PEDOT:PSS薄膜导电率较低，加入氧化石墨烯薄膜可以提高导电率，降低方阻，进而提高OLED器件性能。
PEDOT:PSS水溶液可通过旋涂的方式形成一种具有良好的导电性、透光性、柔韧性以及热稳定性，且与ITO能级匹配的薄膜，被广泛应用于空穴注入层，在阳极与空穴传输层之间引入空穴注入层作为缓冲层，是修饰平滑阳极、增强阳极与空穴传输层之间的功函数匹配度，提升OLED阳极端的空穴注入能力、促进器件内部载流子平衡的一种重要手段。
电子注入层LiF和Al阴极形成双层阴极结构，大大提升电子的注入效率。
一种制备如权利要求1所述的一种石墨烯OLED器件的方法，包括如下步骤：
(1)对玻璃基底进行预处理：用清洁剂对玻璃基底进行清洗后，将玻璃基板放在盛有丙酮、异丙醇和去离子水的烧杯中反复超声清洗两遍；清洗后的玻璃基板放入真空干燥箱中干燥30min；最后再移到紫外灯下进行臭氧处理15min；
(2)制备PEDOT:PSS薄膜层：将ITO片放置到涂胶机基底上并调节涂胶机基底的转速，滴入150ul的PEDOT:PSS分散液，使PEDOT:PSS分散液在ITO片上均匀地铺展开，经过干燥处理后得到PEDOT:PSS薄膜层，所述ITO片面积为2cm2，所述PEDOT:PSS薄膜层厚度为40nm，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水溶液分散在水中的浓度为1.0-1.3wt％。
(3)制备氧化石墨烯薄膜层：将步骤(2)处理后的ITO片放置到涂胶机基底上并调节涂胶机基底的转速，滴入150ul的氧化石墨烯溶液，使氧化石墨烯溶液在PEDOT:PSS薄膜层表面均匀地铺展开，经过干燥处理后得到氧化石墨烯薄膜层，所述氧化石墨烯溶液浓度为0.4mg/ml，氧化石墨烯薄膜层厚度为40nm。
(4)制备空穴传输层NPB：将步骤(3)处理后的ITO片移入真空蒸镀腔内，在真空度低于5×10-4Pa的条件下蒸镀制备空穴传输层NPB，空穴传输层NPB厚度70nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
(5)制备电子传输层Alq3：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤(4)制得的空穴传输层上蒸镀制备电子传输层Alq3，电子传输层Alq3厚度为40nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
(6)制备电子注入层LiF：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤(5)制得的电子传输层上蒸镀制备电子注入层LiF，电子注入层LiF厚度为0.5nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
(7)制备Al阴极：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤(6)制得的电子注入层上蒸镀制备Al阴极，Al阴极厚度为100nm，蒸镀速率为0.5nm/s。
实施例2：
一种石墨烯OLED器件，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、两层氧化石墨烯薄膜层、空穴传输层NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极。
实施例3：
一种石墨烯OLED器件，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、三层氧化石墨烯薄膜层、空穴传输层NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极。
实施例4：
一种石墨烯OLED器件，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、空穴传输层NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极。
OLED器件性能测试：测试条件为常温常压，测试设备为吉时利4200SC参数分析仪。
实施例1的测试结果如图2所示，使用单层氧化石墨烯修饰的ITO作为阳极的OLED的启亮电压为5.8V，当最大亮度约为1850cd·m-2，此时电流约为0.08A，电压约为16V；当电压继续增大到18V时，OLED被击穿，亮度变为0。
实施例2的测试结果如图3所示，使用两层氧化石墨烯修饰的ITO作为阳极的OLED的启亮电压为13V，最大亮度约为1850cd·m-2，此时电流约为0.075A，电压约为16V；当电压继续增大到18V时，OLED被击穿，亮度变为0。
实施例3的测试结果如图4所示，使用三层氧化石墨烯修饰的ITO作为阳极的OLED的启亮电压为13V，最大亮度约为1850cd·m-2，此时电流约为0.08A，电压约为16V；当电压继续增大到18V时，OLED被击穿，亮度变为0。
实施例4的测试结果如图5所示，不使用氧化石墨烯修饰的ITO作为阳极的OLED的启亮电压约为6.0V、最大亮度约为1000cd·m-2、电流约为0.4A，电压为14V，当电压继续增大时，电流会继续上升，但是亮度会下降；电压到15.8V时，因为电压过高OLED会被击穿，电流和亮度变为0。
实施例1-4的实验数据的总结表格如图6所示，可知OLED器件仅使用PEDOT:PSS修饰ITO为阳极时，OLED亮度只有1000cd·m-2，功率达到了5w以上，旋涂了氧化石墨烯的OLED器件亮度至少在1400cd·m-2以上，功率只有1.20w左右，由此可以得知使用氧化石墨烯修饰ITO作为阳极的OLED，比起不使用氧化石墨烯修饰ITO作为阳极的OLED亮度要好，功耗更加低，因此工艺中引入氧化石墨烯修饰ITO是有益的。
另外通过对比发现，只旋涂一层氧化石墨烯在ITO上面时，启亮电压为5.8V，远低于旋涂两层氧化石墨烯和旋涂三层氧化石墨烯的启亮电压，而且最大亮度也比其余两个高，单层氧化石墨烯效果最好，可能与多层氧化石墨烯旋涂不均匀，层与层之间有断裂，导致电阻率上升有关。
Claims (8)
1.一种石墨烯OLED器件，其特征在于，该OLED器件的结构从下至上包括：玻璃基底、ITO阳极、PEDOT:PSS薄膜层、氧化石墨烯薄膜层、空穴传输层 NPB、电子传输层Alq3、电子注入层LiF和Al阴极。
2.一种制备如权利要求1所述的一种石墨烯OLED器件的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）对玻璃基底进行预处理：用清洁剂对玻璃基底进行清洗后，将玻璃基板放在盛有丙酮、异丙醇和去离子水的烧杯中反复超声清洗两遍；清洗后的玻璃基板放入真空干燥箱中干燥30min；最后再移到紫外灯下进行臭氧处理15min；
（2）制备PEDOT:PSS薄膜层：将ITO片放置到涂胶机基底上并调节涂胶机基底的转速，滴入150ul的PEDOT:PSS分散液，使PEDOT:PSS分散液在ITO片上均匀地铺展开，经过干燥处理后得到PEDOT:PSS薄膜层；
（3）制备氧化石墨烯薄膜层：将步骤（2）处理后的ITO片放置到涂胶机基底上并调节涂胶机基底的转速，滴入150ul的氧化石墨烯溶液，使氧化石墨烯溶液在PEDOT:PSS薄膜层表面均匀地铺展开，经过干燥处理后得到氧化石墨烯薄膜层；
（4）制备空穴传输层NPB：将步骤（3）处理后的ITO片移入真空蒸镀腔内，在真空度低于5×10-4Pa的条件下蒸镀制备空穴传输层NPB；
（5）制备电子传输层Alq3：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤（4）制得的空穴传输层上蒸镀制备电子传输层Alq3；
（6）制备电子注入层LiF：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤（5）制得的电子传输层上蒸镀制备电子注入层LiF；
（7）制备Al阴极：在真空度低于5×10-4Pa的条件下，在步骤（6）制得的电子注入层上蒸镀制备Al阴极。
3.如权利要求2所述的一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述ITO片面积为2cm2，所述PEDOT:PSS薄膜层厚度为40nm，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水溶液分散在水中的浓度为1.0-1.3 wt%。
4.如权利要求2所述的一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述氧化石墨烯溶液浓度为0.4mg/ml，氧化石墨烯薄膜层厚度为40nm。
5.如权利要求2所述的一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中空穴传输层NPB厚度70nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
6.如权利要求2所述的一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中电子传输层Alq3厚度为40nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
7.如权利要求2所述的一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中电子注入层LiF厚度为0.5nm，蒸镀速率为0.05nm/s。
8.如权利要求2所述的一种石墨烯OLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中Al阴极厚度为100nm，蒸镀速率为0.5nm/s。
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2020
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