專利名稱：一種瀑布載流子俘獲結(jié)構(gòu)有機(jī)發(fā)光二極管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瀑布載流子俘獲結(jié)構(gòu)有機(jī)發(fā)光二極管的制造方法。
背景技術(shù)：
摻雜是目前提高有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)光效率和穩(wěn)定性最有效的方法之一。1997年，C.W.Tang等人在Applied Physics Letters上發(fā)表了將N，N-二甲基喹吖啶(DMQA)摻雜在8-羥基喹啉鋁(Alq3)中作為發(fā)光層，制備的器件在1400cd/m2的亮度下，壽命達(dá)到了7500小時；2002年，Aziz等人在Applied Physics Letters上發(fā)表了將5，6，11，12-四苯基-萘并萘(Rubrene)摻雜在空穴傳輸層N，N’-雙(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(NPB)中，器件的壽命提高了近一個數(shù)量級。但這種單染料摻雜，特別是發(fā)光層的單染料摻雜，容易使發(fā)射光譜的色純度發(fā)生改變，而雙染料摻雜能夠解決上述問題。1999年，Hamada等人在Applied Physics Letters上發(fā)表了將4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[對-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(DCM)和5，6，11，12-四苯基-萘并萘(Rubrene)同時摻雜在8-羥基喹啉鋁(Alq3)中，制備的紅光器件具有較好的色純度。這種雙染料摻雜的有機(jī)發(fā)光二極管的工作機(jī)制以瀑布能量傳遞為主，其發(fā)光效率較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種瀑布載流子俘獲型結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管；本發(fā)明的另一目的是提供一種瀑布載流子俘獲型結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管的制備方法。
本發(fā)明通過發(fā)光層雙染料摻雜，利用瀑布載流子俘獲發(fā)光機(jī)制獲得高性能的有機(jī)電致發(fā)光。
瀑布載流子俘獲型結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖1描述如下圖1是有機(jī)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖1)玻璃襯底；2)銦錫氧化物(ITO)電極；3)空穴傳輸層N，N’-雙(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(NPB)；4)雙染料摻雜的發(fā)光層有機(jī)熒光染料10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氫-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮(C545T)、5-12-二甲基-4a，5，6a，12，12a，14a-六氫-醌[2，3-b]吖啶-7，14-二酮(DMQA)、2-{2-異丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氫-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-內(nèi)鎓鹽烯}-丙二腈(DCJTI)或2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氫-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-內(nèi)鎓鹽烯}-丙二腈(DCJTB)中的兩種一起摻雜到8-羥基喹啉鋁(Alq3)中；5)電子傳輸層8-羥基喹啉鋁(Alq3)；6)緩沖層氟化鋰(LiF)；7)金屬鋁(Al)電極；制備過程在真空度為1-5×10-4帕的鍍膜設(shè)備中，將空穴傳輸層3、雙染料摻雜的發(fā)光層4、電子傳輸層5、緩沖層6和金屬電極7依次蒸鍍到玻璃襯底1的銦錫氧化物(ITO)電極2上，制備成結(jié)構(gòu)如附圖1所示的有機(jī)電致發(fā)光二極管，其中空穴傳輸層的厚度為30-60nm，雙染料摻雜發(fā)光層的厚度為20-40nm，電子傳輸層的厚度為20-40nm，緩沖層的厚度為0.5-2nm，金屬電極的厚度為100-200nm；染料摻雜劑的蒸發(fā)速率控制在0.01-0.05/s，NPB和Alq3的蒸發(fā)速率控制在1-5/s，緩沖層LiF的蒸發(fā)速率控制在0.1-0.5/s，金屬Al的蒸發(fā)速率控制在5-10/s；摻雜層選擇兩種不同的有機(jī)熒光染料，同時摻雜到主體材料8-羥基喹啉鋁中，三者的重量百分比為0.2％-5％∶0.2-5％∶1。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)光層中同時摻雜兩種有機(jī)熒光染料，兩種有機(jī)熒光染料及主體材料兩兩之間存在較好的載流子俘獲過程。利用瀑布載流子俘獲原理，改善了有機(jī)發(fā)光二極管的電致發(fā)光性能，用這種方法制備的有機(jī)發(fā)光二極管具有效率高、亮度大和光譜色純度好的特點(diǎn)。這些可以從附圖2-5得到認(rèn)證。


圖1是有機(jī)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖圖中1)、襯底2)、ITO電極3)、空穴傳輸層4)、摻雜的發(fā)光層5)、電子傳輸層6、)緩沖層7)、金屬電極。
圖2是雙摻雜和單摻雜器件電流-電壓特性的比較曲線。圖中1％DMQA與2％C545T雙摻雜器件的電流(●)比單摻雜1％DMQA(■)或2％C545T(▲)的都要大。
圖3是雙摻雜和單摻雜器件亮度-電壓特性的比較曲線。圖中1％DMQA與2％C545T雙摻雜器件的亮度(●)比單摻雜1％DMQA(■)或2％C545T(▲)的都要大。
圖4是雙摻雜和單摻雜器件電流效率-電壓特性的比較曲線。圖中1％DMQA與2％C545T雙摻雜(●)器件的電流效率比單摻雜1％DMQA(■)或2％C545T(▲)的都要高。
圖5是器件的電致發(fā)光光譜。雙摻雜器件的電致發(fā)光光譜主峰在535nm，半峰寬為30nm，和單摻雜1％DMQA的發(fā)光基本一致。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在真空度為1-5×10-4帕的鍍膜設(shè)備中，依次將空穴傳輸層NPB、染料C545T和DMQA雙摻雜的發(fā)光層、電子傳輸層Alq3、緩沖層LiF和金屬Al蒸鍍到玻璃襯底的ITO上，制備成結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/Alq3∶C545T∶DMQA/Alq3/LiF/Al的有機(jī)電致發(fā)光二極管。發(fā)光層Alq3∶C545T∶DMQA的重量比控制在1∶2％∶1％，NPB厚度為50nm，摻雜的發(fā)光層為30nm，電子傳輸層Alq3為20nm，LiF為1nm，Al為200nm。所得器件用直流電壓驅(qū)動，得到主峰在535nm，半峰寬為30nm的DMQA發(fā)光，最大電流效率為16.0cd/A，最大功率效率為11.0lm/W，最大亮度為60000cd/m2。雙摻雜器件的效率和亮度比單摻雜1％DMQA的高(見附圖3，4)。
實(shí)施例2在真空度為1-5×10-4帕的鍍膜設(shè)備中，依次將空穴傳輸層NPB、染料DCJTI和DCJTB雙摻雜的發(fā)光層、電子傳輸層Alq3、緩沖層LiF和金屬Al蒸鍍到玻璃襯底的ITO上，制備成結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/Alq3∶DCJTI∶DCJTB/Alq3/LiF/Al的有機(jī)電致發(fā)光二極管。發(fā)光層Alq3∶DCJTI∶DCJTB的重量比控制在1∶1％∶1％，NPB厚度為50nm，摻雜的發(fā)光層為30nm，Alq3為20nm，LiF為1nm，Al為200nm。所得器件用直流電壓驅(qū)動，得到主峰在625nm，半峰寬為74nm的紅色發(fā)光，最大電流效率為5.0cd/A，最大亮度為10000cd/m2。雙摻雜器件的效率和亮度比單摻雜1％DCJTB的高，紅光的色純度比單摻的好。
實(shí)施例3在真空度為1-5×10-4帕的鍍膜設(shè)備中，依次將空穴傳輸層NPB、染料C545T和DCJTI雙摻雜的發(fā)光層、電子傳輸層Alq3、緩沖層LiF和金屬Al蒸鍍到玻璃襯底的ITO上，制備成結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/Alq3∶C545T∶DCJTI/Alq3/LiF/Al的有機(jī)電致發(fā)光二極管。發(fā)光層Alq3∶C545T∶DCJTI的重量比控制在1∶0.5％∶2％，NPB厚度為50nm，摻雜的發(fā)光層為30nm，Alq3為20nm，LiF為1nm，Al為200nm。所得器件用直流電壓驅(qū)動，可得到DCJTI的紅色發(fā)光，最大功率效率為9.4lm/W，最大電流效率為11.2cd/A，最大亮度為29500cd/m2，發(fā)光的主峰為615nm。雙摻雜器件的效率和亮度比單摻雜2％DCJTI的高，紅光的色純度比單摻的好。
實(shí)施例4在真空度為1-5×10-4帕的鍍膜設(shè)備中，依次將空穴傳輸層NPB、染料C545T和DCJTB雙摻雜的發(fā)光層、電子傳輸層Alq3、緩沖層LiF和金屬Al蒸鍍到玻璃襯底的ITO上，制備成結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/Alq3∶C545T∶DCJTB/Alq3/LiF/Al的有機(jī)電致發(fā)光二極管。發(fā)光層Alq3∶C545T∶DCJTB的重量比控制在1∶0.5％∶0.5％，NPB厚度為50nm，摻雜的發(fā)光層為30nm，Alq3為20nm，LiF為1nm，Al為200nm。所得器件用直流電壓驅(qū)動，可得到DCJTB的紅色發(fā)光，最大功率效率為10.01m/W，最大電流效率為12.0cd/A，最大亮度為23500cd/m2，發(fā)光的主峰在617nm。雙摻雜器件的效率和亮度比單摻雜0.5％DCJTB的高，紅光的色純度比單摻的好。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于器件組成為1)玻璃襯底；2)銦錫氧化物陽極電極；3)空穴傳輸層N，N’-雙(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺；4)雙染料摻雜的發(fā)光層有機(jī)熒光染料10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氫-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮、5-12-二甲基-4a，5，6a，12，12a，14a-六氫-醌[2，3-b]吖啶-7，14-二酮、2-{2-異丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氫-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-內(nèi)鎓鹽烯}-丙二腈或2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氫-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-內(nèi)鎓鹽烯}-丙二腈中的兩種一起摻雜到8-羥基喹啉鋁中；5)電子傳輸層8-羥基喹啉鋁；6)緩沖層氟化鋰；7)金屬鋁電極。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于空穴傳輸層的厚度為30-60nm，發(fā)光層的厚度為20-40nm，電子傳輸層的厚度為20-40nm，緩沖層的厚度為0.5-2nm，金屬陰極的厚度為100-200nm。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光二極管的方法，在真空度為1-5×10-4帕的鍍膜設(shè)備中，將空穴傳輸層、雙染料摻雜的發(fā)光層、電子傳輸層、緩沖層和金屬鋁電極依次蒸鍍到玻璃襯底的銦錫氧化物電極上；摻雜層選擇兩種不同的有機(jī)熒光染料，同時摻雜到主體材料8-羥基喹啉鋁中，三者的重量百分比為0.2％-5％∶0.2-5％∶1。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種瀑布載流子俘獲結(jié)構(gòu)有機(jī)發(fā)光二極管及其制造方法。摻雜層選擇兩種不同的有機(jī)熒光染料，同時摻雜到主體材料8－羥基喹啉鋁中，三者的重量百分比為0.2％－5％∶0.2－5％∶1，制備成結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/摻雜層/Alq
文檔編號H01L51/40GK1601780SQ200410011180
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者馬東閣, 陳江山, 周全國, 方俊鋒 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所