CN117412620A - 一种电荷产生结构及其制备方法和发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电荷产生结构及其制备方法和发光器件，属于有机电致发光领域，所述的电荷产生结构，包括第一有机层和第二有机层，所述第一有机层为具有电子传输特性结晶材料，第二有机层为具有空穴传输特性的结晶材料，所述第一有机层与所述第二有机层的界面粗糙度为10nm～100nm，通过设置具有结晶特性的第一有机层和第二有机层，可以有效提高电荷产生界面的接触面积，进而提高电荷的产生量，不仅有效降低有机电致发光器件的电压，并且可以显著提升有机电致发光器件的效率和稳定性。

Description

一种电荷产生结构及其制备方法和发光器件
技术领域
本发明属于有机电致发光领域，具体涉及一种电荷产生结构及其制备方法和发光器件。
背景技术
有机发光二极管(organic light emitting device)按照结构依次包括基板(7)、第一电极、有机层与第二电极。第一电极与第二电极至少有一电极为透明或半透明材质，第一电极为透明或半透明电极层，为底部发光器件(bottom emitting device)的结构，且第二电极层(4)可形成为反射电极层；第二电极为透明或半透明电极层，为顶部发光器件(topemitting device)的结构，且第一电极层可形成为反射电极层。电极层注入的电子(electron)和空穴(hole)在有机层的发光层中重新结合(recombination)以产生光子。
在OLED器件中，如果仅采用单层器件，要达到较高的亮度，会由于驱动电流过大而引起热量激增，影响器件的性能和寿命。叠层OLED器件就是将两个以上发光单元通过电荷产生结构(连接层)串联在一起，从而可以提高电流效率，延长器件寿命，满足照明使用的亮度要求。
电荷产生结构是叠层OLED器件的关键部件，它要同时向相邻的发光单元提供电子和空穴，因此电荷产生结构对叠层OLED器件的效率有着直接的影响。
CN 106711343 A公开了一种电荷产生结构及其制备方法和应用，所述的一种电荷产生结构，包括层叠设置的第一膜层和第二膜层，第一膜层和层的界面粗糙度为
0.1nm～50nm。粗糙界面设计有效增大第一膜层和第二膜层的接触面积，并增大膜层之间的结合力，不但能够产生更多的载流子，还能实现高效的载流子注入，能够有效提高使用其的器件的效率和使用寿命。所述的一种电荷产生结构的制备方法，工艺简单、精度要求低，成本低廉。本发明的材料为诱导结晶材料，即通过第一有机层的诱导作用实现第二膜层的结晶，进一步增加空穴和电子分离界面的接触面积，以便实现更多电子和空穴的分离，不仅有效降低器件的电压，也大大提高了器件的效率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高效能的电荷产生结构及其制备方法，不仅有效降低有机电致发光器件的电压，并且可以显著提升有机电致发光器件的效率和稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种电荷产生结构，包括第一有机层和第二有机层，所述第一有机层为具有电子传输特性结晶材料和/或第二有机层为具有空穴传输特性的结晶材料，所述第一有机层与所述第二有机层的界面粗糙度为10nm～100nm。
可选的，所述第一有机层材料为并五苯及其衍生物材料，所述第二有机材料为氟代酞菁铜类材料。
可选的，所述第一有机层的厚度为1nm～100nm，所述第二有机层的厚度为1nm～100nm。
可选的，所述第一有机层的LUMO能级大于所述第二有机层LUMO能级，所述第二有机层HOMO能级小于所述第一有机层HOMO能级。
可选的，所述第一有机层的LUMO能级与所述第二有机层LUMO能级的差值大于等于1.5eV，所述第二有机层HOMO能级与所述第一有机层HOMO能级的差值大于等于1.5eV。
可选的，所述第一有机层和第二有机层之间还包括第三膜层，所述第三膜层的LUMO能级大于所述第一有机层的LUMO能级；所述第三膜层的HOMO能级小于等于所述第一有机层HOMO能级大于等于所述第二有机层HOMO能级；所述第三膜层的LUMO能级与所述第一有机层的LUMO能级的差值大于等于0.5eV；所述第三膜层的玻璃化温度大于120℃。
可选的，所述第三膜层为MoO3、V2O5、WO3、ReO3、NPB中的至少一种。
本发明所述的电荷产生结构的制备方法，包括以下步骤：
采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第一有机层，制备完成后，将所述第一有机层加热至80～120℃，之后冷却至室温；和/或，采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第二有机层，制备完成后，将所述第二有机层加热至80～120℃，之后冷却至室温。
可选的，在第一有机层冷却至室温后，采用真空蒸镀或者旋涂的方式制备第三膜层。
可选的，加热前和冷却后的第一有机层和/或第二有机层的界面粗糙度的差值大于等于10nm。
本发明还提供一种发光器件，包括层叠设置的至少二个发光单元，以及设置在相邻各所述发光单元之间的电荷产生结构。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1、本发明的电荷产生结构，包括第一有机层和第二有机层，所述第一有机层为具有电子传输特性结晶材料和第二有机层为具有空穴传输特性的结晶材料，所述第一有机层与所述第二有机层的界面粗糙度为10nm～100nm。通过设置具有结晶特性的第一有机层和第二有机层，可以有效提高电荷产生界面的接触面积，进而提高电荷的产生量，不仅有效降低有机电致发光器件的电压，并且可以显著提升有机电致发光器件的效率和稳定性。2、本发明设置第三膜层，三层结构可以实现电子和空穴的快速分离，防止电子和空穴聚集导致的激子淬灭，以起到增加效能的作用。3、本发明所述的一种电荷产生结构的制备方法，工艺简单、精度要求低，成本低廉。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1所述的电荷产生结构的结构示意图；
图2是本发明实施例所述的发光器件的结构示意图；
图3是本发明实施例2所述的电荷产生结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
本发明所述的一种电荷产生结构，包括第一有机层和第二有机层，所述第一有机层为具有电子传输特性结晶材料和/或第二有机层为具有空穴传输特性的结晶材料，所述第一有机层与所述第二有机层的界面粗糙度为10nm～100nm。
可选的，所述第一有机层材料为并五苯及其衍生物材料，所述第二有机材料为氟代酞菁铜类材料，包括四氟代酞菁铜、八氟代酞菁铜、十六氟代酞菁铜、全氟代酞菁铜等材料，还可以是酞菁铜。具有结晶特性和电子传输能力的第一有机层11和具有结晶特性的空穴传输能力的第二有机层12均在本发明的保护范围内。
可选的，所述第一有机层的厚度为1nm～100nm，所述第二有机层的厚度为1nm～100nm。
可选的，所述第一有机层的LUMO能级大于所述第二有机层LUMO能级，所述第二有机层HOMO能级小于所述第一有机层HOMO能级。
可选的，所述第一有机层的LUMO能级与所述第二有机层LUMO能级的差值大于等于1.5eV，所述第二有机层HOMO能级与所述第一有机层HOMO能级的差值大于等于1.5eV。这样的能级设置可以便于迅速提高电荷产生结构的电荷分离能力，从而进一步提高载流子的传输能力。
可选的，所述第一有机层和第二有机层之间还包括第三膜层，所述第三膜层的LUMO能级大于所述第一有机层的LUMO能级；所述第三膜层的HOMO能级小于等于所述第一有机层HOMO能级大于等于所述第二有机层HOMO能级；所述第三膜层的LUMO能级与所述第一有机层的LUMO能级的差值大于等于0.5eV。
可选的，所述第三膜层为MoO3、V2O5、WO3、ReO3、NPB中的至少一种。
可选的，第三膜层8的厚度范围为1～10nm。
实施例1
本实施例提供一种电荷产生结构1，如图1所示，第一有机层11和第二有机层12。
作为本发明的一个实施例，本实施例中，第一有机层11和第二有机层12的界面粗糙度为50nm。第一有机层11为并五苯材料，厚度为30nm，第二有机层12为十六氟代酞菁铜，厚度为40nm。在并五苯作为的电子传输单元上制备十六氟代酞菁铜，这样并五苯可以诱导十六氟代酞菁铜以同一晶相进行生长，进一步增大晶粒尺寸，不仅利于晶界的融合，并且可以增大电荷生成界面的接触面积，提高电荷的产生量。
本实施例电荷产生结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第一有机层11，制备完成后，将所述第一有机层11加热至80～120℃，之后冷却至室温；
S2、在冷却后的第一有机层11上采用采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第二有机层12，制备完成后，将所述第二有机层12加热至80～120℃，之后冷却至室温。
作为本发明的可变换实施例，可以只对第一有机层11进行加热和冷却处理，第二有机层12可以在第一有机层11晶相上进行诱导生长，从而不用进行热处理也可以形成高粗糙度的界面。
可选的，也可以只对第二有机层12进行加热和冷却处理，第一有机层11可以在第二有机层12晶相上进行诱导生长，从而不用进行热处理也可以形成高粗糙度的界面。
优选的，加热前和冷却后的第一有机层和/或第二有机层的界面粗糙度的差值大于等于10nm。
本实施例还提供一种发光器件，如图2所示，包括层叠设置的基板2、第一电极层3、第一发光单元4、电荷产生结构1、第二发光单元5、第二电极层6、封装层7，具体器件结构为：
ITO(150nm)/NPB(40nm)/ADN:8％DNCA(30nm)/pentacene(30nm)/F16-CuPc(40nm)/NPB(10nm)/ADN:8％DNCA(30n)/NABPy(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(150nm)。
其中第一电极层3为ITO(氧化铟锡)，第一发光单元4为NPB(40nm)/ADN:DNCA(30nm)，第二发光单元5为NPB(10nm)/ADN:DNCA(30n)/NABPy(30nm)/LiF(0.8nm)，第二电极层6为Al(铝)。
其中，空穴传输层为：NPB(N,N'bis(naphthalen 1yl)N,N'bi s(phenyl)benzidine)；
发光层为：8％ DNCA(N 6,N 6,N 12,N 12tetrap tolylchrysene 6,12diamine)掺杂的ADN(9,10di(2naphthy)anthracene)；
电子传输层为：NABPy(5,5'5'--(2--(naphthalen 2yl)anthracene 9,10diyl)bis(2phenylpyridine))；
电子注入层为LiF(氟化锂)。
在本发光器件中将第一有机层pentacene和第二有机层F16-CuPc加热至100℃，之后冷却至室温，通过表面粗糙度检测仪测试后，得到加热前和冷却后的第一有机层和第二有机层的界面粗糙度的差值为50nm。
作为本发明的可变换实施例，所述有机电致发光器件的结构不限于此，只要应用本发明所述的电荷产生结构，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
所述有机电致发光器件的制备方法，除所述电荷产生结构外，均同现有技术。
实施例2
本实施例提供一种电荷产生结构，如图3所示，其结构与制备方法同实施例1，不同的是：第一有机层11和第二有机层12之间还包括第三膜层8，第三膜层8的材料为MoO3，厚度为3nm。
第三膜层8的LUMO能级大于第一有机层11的LUMO能级，所述第三膜层的HOMO能级小于等于所述第一有机层HOMO能级大于等于所述第二有机层HOMO能级，第三膜层8的LUMO能级与述第一有机层11的LUMO能级的差值大于等于0.5eV。第三膜层8作为中间层结构的能级设置，需要将电子和空穴得以分离，便于电子和空穴的快速传输。
本实施例电荷产生结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第一有机层11，制备完成后，将所述第一有机层11加热至80～120℃，之后冷却至室温；
S2、在冷却后的第一有机层11上采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第三膜层8，再采用真空蒸镀或者旋涂的方式在第三膜层8上形成第二有机层12，制备完成后，将所述第二有机层12加热至80～120℃，之后冷却至室温。
优选的，第三膜层8的玻璃化温度大于120℃，防止加热第二有机层12对第三膜层8造成影响，进而影响第三膜层8的电荷分离能力。
作为本发明的可变换实施例，可以只对第一有机层11进行加热和冷却处理，第二有机层12可以在第一有机层11晶相上进行诱导生长，从而不用进行热处理也可以形成高粗糙度的界面。
可选的，也可以只对第二有机层12进行加热和冷却处理，第一有机层11可以在第二有机层12晶相上进行诱导生长，从而不用进行热处理也可以形成高粗糙度的界面。本实施例还提供一种有机电致发光器件，如图2所示，其结构和制备方法同实施例1，不同的是，所述电荷产生结构为本实施例中所述的结构。
对比例1
本对比例提供一种电荷产生结构，其结构同实施例1，不同的是，第一有机层11和第二有机层12并未进行结晶处理，界面粗糙度小于10nm。
对比例2
本对比例提供一种电荷产生结构，其结构同实施例1，不同的是，第一有机层11为电子传输层NABPy，厚度为30nm。
对上述实施例和对比例中所提供的有机电致发光器件进行性能测试，测试结果如下表所示：
从上述数据可以看出，在同等亮度条件下，本发明实施例提供的发光器件的发光效率高于对比例中提供的器件效率，电压小于对比例中提供的器件的电压。因此，本发明所述的一种电荷产生结构，能够有效提高器件的效率，并降低电压从而提高器件的使用寿命。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电荷产生结构，其特征在于，包括第一有机层和第二有机层，所述第一有机层为具有电子传输特性结晶材料，所述第二有机层为具有空穴传输特性的结晶材料，所述第一有机层与所述第二有机层的界面粗糙度为10nm～100nm。
2.根据权利要求1所述的电荷产生结构，其特征在于，所述第一有机层采用并五苯及其衍生物材料，所述第二有机层采用氟代酞菁铜类材料。
3.根据权利要求1所述的电荷产生结构，其特征在于，所述第一有机层的厚度为1nm～100nm，所述第二有机层的厚度为1nm～100nm。
4.根据权利要求1所述的电荷产生结构，其特征在于，所述第一有机层的LUMO能级大于所述第二有机层LUMO能级，所述第二有机层HOMO能级小于所述第一有机层HOMO能级；所述第一有机层的LUMO能级与所述第二有机层LUMO能级的差值≥1.5eV，所述第一有机层HOMO能级与所述第二有机层HOMO能级的差值≥1.5eV。
5.根据权利要求4所述的电荷产生结构，其特征在于，所述第一有机层和第二有机层之间还包括第三膜层，所述第三膜层的LUMO能级大于所述第一有机层的LUMO能级；且第二有机层HOMO能级≤第三膜层的HOMO能级≤第一有机层HOMO能级，所述第三膜层的LUMO能级与所述第一有机层的LUMO能级的差值≥0.5eV，第三膜层的厚度为1～10nm；所述第三膜层的玻璃化温度大于120℃。
6.根据权利要求5所述的电荷产生结构，其特征在于，所述第三膜层为MoO3、V2O5、WO3、ReO3、NPB中的至少一种。
7.根据权利要求1-4任一所述的电荷产生结构的制备方法，其特征在于，采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第一有机层，制备完成后，将所述第一有机层加热至80～120℃，之后冷却至室温；采用真空蒸镀或者旋涂的方式形成第二有机层，制备完成后，将所述第二有机层加热至80～120℃，之后冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的电荷产生结构的制备方法，其特征在于，在第一有机层冷却至室温后，采用真空蒸镀或者旋涂的方式制备第三膜层。
9.根据权利要求7所述的电荷产生结构的制备方法，其特征在于，加热前和冷却后的第一有机层和/或第二有机层的界面粗糙度的差值大于等于10nm。
10.一种发光器件，其特征在于，包括层叠设置的至少两个发光单元，以及设置在相邻发光单元之间的权利要求1-6任一所述的电荷产生结构。
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