基于俄歇電子注入的超低電壓oled器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種超低電壓有機發(fā)光二極管（OLED) 器件及其制備技術(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機發(fā)光二極管（OLED)正成為電視、智能手機、平板電腦等無處不在的電子產(chǎn)品 顯示屏幕的主流技術(shù)，因為OLED具有驅(qū)動電壓低、效率高、發(fā)光視角寬、響應(yīng)速度快；超薄、 重量輕、全固化主動發(fā)光；可彎曲、可大規(guī)模、大面積生產(chǎn)等優(yōu)點。此外，OLED在照明領(lǐng)域也 受到了廣泛的研宄，被認為是可替代熒光燈和無機LED的下一代固態(tài)照明光源。
[0003] 決定OLED大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要因素 OLED器件的電致發(fā)光（EU性能。早期的 蒽晶體OLED器件（J. Chem. Phys.，第38卷，2042 (1963))沒有實際性應(yīng)用，是因為其大于 100 V的驅(qū)動電壓。1987年美國柯達公司的鄧青云等人報道了雙層OLED器件結(jié)構(gòu)（Appl. Phys. Lett.，第51卷，913 (1987))，由于器件結(jié)構(gòu)中同時含有空穴注入/傳輸層和電子注 入/傳輸層，大大的降低了器件的驅(qū)動電壓(小于10 V)，而使得OLED技術(shù)進入了一個實用 化階段。
[0004] OLED器件是單層或多層有機活性層內(nèi)嵌于兩個電極之間，其中電子和空穴分別從 陰極和陽極向電極之間的有機活性層注入，并在電場作用下由于相向運輸而靠近，進而在 有機層中產(chǎn)生激子，最終激子經(jīng)過輻射躍迀產(chǎn)生光輻射。因此，從理論上來講，驅(qū)動OLED器 件工作的外加電壓至少應(yīng)不低于發(fā)光材料的帶隙(或所發(fā)射光子的能量)。
[0005] 在過去的幾十年里，為了降低OLED器件的驅(qū)動電壓，人們做出了很多努力，包括 對改善有機材料的性能，改進器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，引入pedot :pss、hat-cn、c6Q、m〇o3、wo#v 2o5 等緩沖層對陽極界面進行修飾，以及在有機層和陰極之間增加 LiF、Liq、Libpp和〇820)3等 電子注入層來增強電子的注入性能?；谶@些努力，目前許多報道中的OLED器件的開啟電 壓都已接近發(fā)光材料的帶隙。
[0006] 然而，這并不意味著對于OLED器件的EL性能的改善就止步于此，OLED仍然具有 進一步發(fā)展的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種新的技術(shù)方法，使得OLED器件的開啟電壓能夠降到 發(fā)光材料的帶隙以下。
[0008] 為達上述目的，本發(fā)明提出一種俄歇電子產(chǎn)生層，由電子受體層和電子給體層組 成，其中電子給體材料和電子受體材料均為高載流子迀移率材料。
[0009] 本發(fā)明提出的俄歇電子產(chǎn)生層中，電子受體層/電子給體層界面具有較大的能量 勢皇，使得電子和空穴在界面聚集，并發(fā)生電子-空穴非輻射俄歇復(fù)合，該復(fù)合過程產(chǎn)生的 能量被傳遞給另一個電子，使得該電子躍迀到高能級成為俄歇電子。
[0010] 為達上述目的，本發(fā)明提出了一種基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件，由基 板、陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、俄歇電子產(chǎn)生層、電子傳輸層、電子注入層、陰 極組成，其特征在于在發(fā)光層和電子傳輸層之間設(shè)置有俄歇電子產(chǎn)生層。
[0011] 本發(fā)明提出的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件，由于俄歇復(fù)合過程為俄 歇電子提供了內(nèi)部能量，從而減小了該電子所需克服勢皇的外部電勢能，使得器件的開啟 電壓得到了大幅度降低。
【附圖說明】
[0012] 圖1表示本發(fā)明的俄歇電子產(chǎn)生層及俄歇電子產(chǎn)生機制示意圖； 圖2表示本發(fā)明的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的數(shù)字 表示、基板；2、陽極；3、空穴注入層；4、空穴傳輸層；5、發(fā)光層；6、俄歇電子產(chǎn)生層； 7、電子傳輸層；8、電子注入層；9、陰極； 圖3表示本發(fā)明的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件的工作原理圖； 圖4表示實施例1中OLED器件的電流-電壓、亮度-電壓關(guān)系曲線； 圖5表示實施例1中OLED器件在不同亮度下的電致發(fā)光光譜圖； 圖6表示實施例2中OLED器件的亮度-電壓關(guān)系曲線； 圖7表示實施例2中OLED器件的電致發(fā)光光譜圖。
【具體實施方式】
[0013] 為了使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更為清晰易懂，下面結(jié)合附圖所示，做 詳細說明如下。
[0014] 本發(fā)明提出的俄歇電子產(chǎn)生層，由電子受體層和電子給體層組成。所述的電子 受體材料和電子給體材料均為高載流子迀移率材料，其中電子受體材料除了具備高空穴 迀移率外，還需具有較窄的帶隙，可采用具有稠環(huán)芳香結(jié)構(gòu)的材料，如5, 6, 11，12-四苯基 并四苯（Rubrene)、并五苯（Pentacene)、或并四苯（Tetracene)等，或采用金屬配合物材 料，如三（1-苯基-異喹啉）合銥[Ir(Piq) 3]、二（1-苯基-異喹啉）（乙酰丙酮）合銥 [Ir (piq)2(acac)]、三（2-苯基吡啶）合銥[Ir (ppy)3]、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）銥 [Ir(ppy)2(acac)]、或雙（4, 6-二氟苯基吡啶-N, C2)吡啶甲酰合銥（FIrpic)等；電子給 體材料除了具備高電子迀移率外，還需具有較深的最低未占據(jù)軌道（LUMO)能級，可采用 84?7?卩]?、3,4,9，10-茈四甲酰二亞胺（？了〇)1)、3,4,9，10-四羧酸酐（？11^)、富勒烯（(： 6(|) 及富勒烯衍生物（C7tl或PCBM)等。
[0015] 參照圖1，本發(fā)明提出的俄歇電子產(chǎn)生層中，由于電子受體層/電子給體層界面具 有較大的能量勢皇，使得電子和空穴在界面聚集，從而發(fā)生無輻射俄歇復(fù)合，并把復(fù)合所產(chǎn) 生的能量(AE=L d-Ha)傳遞給給體LUMO能級上的另外一個電子，而使得該電子躍迀到高能 級。該電子稱為俄歇電子。在電場作用下，該電子即可直接注入到受體材料的LUMO能級。 因此，通過俄歇復(fù)合機制，使電子從給體材料的LUMO能級躍迀到受體材料的LUMO能級不需 要任何外電壓的作用。
[0016] 參照圖2,本發(fā)明提出的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件，各層從下往上 按照下列順序排列：基底1、陽極2、空穴注入層3、空穴傳輸層4、發(fā)光層5、俄歇電子產(chǎn)生層 6、電子傳輸層7、電子注入層8、陰極9,其特征在于在發(fā)光層和電子傳輸層之間設(shè)置有如上 所述的俄歇電子產(chǎn)生層。
[0017] 在實際器件設(shè)計中，為了減小注入勢皇，電子傳輸層材料通常與俄歇電子產(chǎn)生層 的電子給體材料一致。即電子傳輸層同時擔(dān)當(dāng)電子傳輸和俄歇電子產(chǎn)生層中的電子給體的 作用，而俄歇電子產(chǎn)生層只包括電子受體材料。甚至，當(dāng)俄歇電子產(chǎn)生層中的電子受體材料 同時具有發(fā)光性能時，電子受體材料可同時作為發(fā)光層和空穴傳輸層，此時空穴傳輸層、發(fā) 光層和俄歇電子產(chǎn)生層中的電子受體層為同一層。
[0018] 參照圖3,本發(fā)明提出的基于俄歇電子注入的OLED器件，實現(xiàn)超低電壓的工作原 理在于：①由兩端電極注入的電子和空穴在俄歇電子產(chǎn)生層/電子傳輸層界面發(fā)生俄歇復(fù) 合，并產(chǎn)生俄歇電子；②俄歇電子在電場作用下，注入到俄歇電子產(chǎn)生層的LUMO能級；③俄 歇電子進一步注入到發(fā)光層的LUMO能級；④俄歇電子與發(fā)光層HOMO能級上的空穴發(fā)生輻 射復(fù)合而使器件發(fā)光。
[0019] 需要注意的是：為了簡化圖形，在圖3中并沒有標(biāo)示出空穴注入層和電子注入層， 且在該圖中，俄歇電子產(chǎn)生層僅包括電子受體層，而電子給體層直接由電子傳輸層充當(dāng)。
[0020] 本發(fā)明提出的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件，由于俄歇復(fù)合為電子提 供了 La-Ld的內(nèi)部能量，而使OLED器件發(fā)光所需的外部電壓降低了 LA-LD，從而實現(xiàn)了降低 OLED器件開啟電壓的目的。
[0021] 本發(fā)明提出的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件中，俄歇電子產(chǎn)生層的作 用在于創(chuàng)造一個電子-空穴發(fā)生俄歇復(fù)合的界面，產(chǎn)生俄歇電子。為了使俄歇電子能夠有 效的注入到發(fā)光層，俄歇電子產(chǎn)生層的厚度不宜過厚，優(yōu)選厚度為3~5 nm。
[0022] 本發(fā)明提出的基于俄歇電子注入的超低電壓OLED器件，除了發(fā)光層與電子傳輸 層之間設(shè)置有如上所述俄歇