專利名稱：有機(jī)發(fā)光器件中的雙親分子緩沖層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是在有機(jī)發(fā)光器件中的有機(jī)發(fā)光層和金屬陰極之間加入雙親分子超薄緩沖層，同時(shí)起到了提高電子注入和增強(qiáng)有機(jī)發(fā)光器件穩(wěn)定性的兩方面作用。
有機(jī)電致發(fā)光器件的優(yōu)點(diǎn)包括高效率，高亮度，自發(fā)光，寬視角，全彩色，對(duì)比度高，分辨率高，無(wú)需背照明，無(wú)需濾波片和偏振片，低功耗，低電壓，直流驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)速度快，超薄輕便，結(jié)構(gòu)牢固，采用柔性襯底可制成柔軟可折疊的顯示器，直接利用噴墨印刷技術(shù)可形成復(fù)雜的圖象和進(jìn)行大規(guī)模大面積生產(chǎn)，并不要求昂貴的生產(chǎn)線和設(shè)備，而且容易和其它產(chǎn)品集成，具有優(yōu)良的性能價(jià)格比。
但是有機(jī)發(fā)光技術(shù)發(fā)展到今天仍然存在一些沒(méi)有完全解決的問(wèn)題。其中之一便是在有機(jī)發(fā)光器件中有機(jī)發(fā)光層和陰極金屬之間由于有機(jī)無(wú)機(jī)化學(xué)性質(zhì)上存在的極大差異(例如熱膨脹系數(shù)、相親性等等)所造成的有機(jī)發(fā)光器件的不穩(wěn)定性。這個(gè)問(wèn)題在一定程度上已經(jīng)成為了有機(jī)發(fā)光技術(shù)市場(chǎng)化進(jìn)程的瓶頸。
本發(fā)明提出了在有機(jī)發(fā)光器件中引入了一層由雙親分子構(gòu)成的厚度是2-4nm的緩沖層以替換原有的無(wú)機(jī)鹽(例如氟化鋰)緩沖層。有機(jī)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)是陽(yáng)極導(dǎo)電玻璃/空穴傳輸層(如NPB)/有機(jī)發(fā)光層/電子傳輸層(如喹啉鋁)/緩沖層/金屬陰極(如鋁)。本發(fā)明緩沖層的雙親分子是C5-C20的脂肪酸鹽，它的一端是親水的，另一端是親脂的分子。例如硬脂酸鈉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、油酸鈉、辛酸鈉等等。有研究證明用真空沉積的方法生長(zhǎng)成的雙親分子薄膜具有較好的有序度。該分子一端很長(zhǎng)的烷烴基拖尾是親脂性的，可以與有機(jī)發(fā)光層緊密地連接在一起；而另一端則是親水性很強(qiáng)羧基和金屬離子如鈉離子，所以這一端可以拉緊金屬電極。由此可見(jiàn)，這一雙親分子緩沖層的引入有效提高了有機(jī)發(fā)光器件中有機(jī)/無(wú)機(jī)界面的連接的強(qiáng)度。當(dāng)器件開始被點(diǎn)亮?xí)r，通過(guò)的電流產(chǎn)生了大量的焦耳熱，使得器件的溫度會(huì)升高到較高的溫度，這時(shí)有機(jī)發(fā)光器件的金屬電極和有機(jī)發(fā)光層都會(huì)發(fā)生熱膨脹，如果兩者的膨脹系數(shù)相差很多則兩者所直接構(gòu)成的界面無(wú)法避免地發(fā)生卷曲分層，造成對(duì)器件層狀結(jié)構(gòu)的破壞。如果兩層之間加入含有C5-C20個(gè)碳的脂肪酸鹽長(zhǎng)鏈的雙親分子層，該分子的彈性結(jié)構(gòu)使得該緩沖層具有較強(qiáng)的抗熱沖擊的能力，從而增強(qiáng)有機(jī)發(fā)光器件的熱穩(wěn)定性。并且該結(jié)構(gòu)同時(shí)也能起到傳統(tǒng)緩沖層提高電子注入的作用。
本發(fā)明有機(jī)緩沖層的制備方法可用熱蒸發(fā)系統(tǒng)，系統(tǒng)真空度在1.0×10-3Pa，以上，溫度在300-400℃，生長(zhǎng)速率是0.1-0.9納米/分鐘，控制雙親分子生長(zhǎng)至所需厚度即可。
本發(fā)明將含有硬脂酸鈉雙親分子超薄緩沖層的器件和傳統(tǒng)的器件在真空條件下同時(shí)加熱到80℃，一小時(shí)后冷卻至室溫。比較加熱前后的有機(jī)發(fā)光器件的性能，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的器件的性能加熱后僅相當(dāng)于加熱前的30％，而含有雙親分子超薄緩沖層的器件的性能加熱后反而有所提高(如圖2)。
本發(fā)明用現(xiàn)有的蒸發(fā)系統(tǒng)，在本發(fā)明條件下不增加設(shè)備成本制得有機(jī)緩沖層，并且該結(jié)構(gòu)有效地提高了有機(jī)發(fā)光器件的穩(wěn)定性和電子注入，對(duì)有機(jī)發(fā)光器件市場(chǎng)化進(jìn)程起到推動(dòng)的作用。
圖2是含硬脂酸鈉緩沖層器件熱處理前后性能對(duì)比圖。
圖3是傳統(tǒng)含氟化鋰緩沖層器件熱處理前后性能對(duì)比圖。
以硬脂酸鈉為緩沖層材料。將溫度穩(wěn)定在340℃±1℃，使得薄膜的生長(zhǎng)速率控制在0.3～0.5納米/分鐘。在這樣較緩慢的生長(zhǎng)速率下，硬脂酸鈉分子有足夠的時(shí)間在襯底上選擇一個(gè)能量較低方向，即親脂一端連接喹啉鋁而親水一端連接鋁。用原子力顯微鏡(AFM)進(jìn)行了觀察，結(jié)果證明了在這個(gè)條件下得到的硬脂酸鈉薄膜十分平整。
本發(fā)明分別用硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、油酸鈉利用現(xiàn)有技術(shù)的熱蒸發(fā)系統(tǒng)分別在300℃、350℃、400℃下，控制生長(zhǎng)速率分別為0.1、0.4、0.9納米/分鐘，獲得了2nm、3nm、4nm厚度的緩沖層，具有該類緩沖層的器件性能穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光器件中的雙親分子緩沖層，有機(jī)發(fā)光器件由陽(yáng)極導(dǎo)電玻璃、空穴傳輸層、有機(jī)傳輸層、電子傳輸層、緩沖層、金屬陰極各層依次組成，其特征是緩沖層是雙親分子C5-C20脂肪酸鹽薄膜，其厚度是2-4nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光器件中的雙親分子緩沖層的制備方法，其特征是該緩沖層采用熱蒸發(fā)系統(tǒng)制得，系統(tǒng)真空度在1.0×10-3pa以上，溫度在300-400℃，生長(zhǎng)速率是0.1-0.9納米/分鐘。
全文摘要
一種采用雙親分子超薄膜作為有機(jī)發(fā)光器件中有機(jī)電子傳輸層與金屬電極之間連接層或緩沖層及其制備方法。傳統(tǒng)的有機(jī)發(fā)光器件中的緩沖層是無(wú)機(jī)緩沖層，緩沖層的引入改善了有機(jī)發(fā)光器件的電子注入，提高了有機(jī)發(fā)光器件的效率。但是傳統(tǒng)的緩沖層材料LiF是種無(wú)機(jī)材料，有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料在化學(xué)性質(zhì)上存在著巨大差異，由此產(chǎn)生了的有機(jī)發(fā)光器件的不穩(wěn)定性。本發(fā)明引入雙親分子脂肪酸鹽超薄膜緩沖層可以緊密地連接有機(jī)層和金屬電極，用常規(guī)的熱蒸發(fā)系統(tǒng)即能制得該緩沖層，這種分子的彈性長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)使得該緩沖層具有較強(qiáng)的抗熱沖擊的能力，從而增強(qiáng)了有機(jī)發(fā)光器件的熱穩(wěn)定性，提高了電子注入。
文檔編號(hào)H05B33/20GK1474638SQ0314180
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者侯曉遠(yuǎn), 詹義強(qiáng), 熊祖洪, 丁訓(xùn)民 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)