導電薄膜、其製備方法及應用的製作方法

2023-07-09 20:35:36

導電薄膜、其製備方法及應用的製作方法
【專利摘要】一種導電薄膜，包括層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。上述導電薄膜通過在ITO層的表面沉積高功函的V2O5層製備雙層導電薄膜，既能保持ITO層的良好的導電性能，又使導電薄膜的功函數得到了顯著的提高。本發明還提供一種導電薄膜的製備方法及應用。
【專利說明】導電薄膜、其製備方法及應用

【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光電材料，特別是涉及導電薄膜、其製備方法、使用該導電薄膜的有機電致發光器件的基底、其製備方法及有機電致發光器件。

【背景技術】
[0002]導電薄膜電極是有機電致發光器件(OLED)的基礎構件，其性能的優劣直接影響著整個器件的發光效率。其中，氧化鎘的摻雜半導體是近年來研究最廣泛的透明導電薄膜材料，具有較高的可見光透光率和低的電阻率。但要提高器件的發光效率，要求透明導電薄膜陽極具有較高的表面功函數。而鋁、鎵和銦摻雜的氧化鋅的功函數一般只有4.3eV，經過UV光輻射或臭氧等處理之後也只能達到4.5?5.leV，與一般的有機發光層的HOMO能級(典型的為5.7?6.3eV)還有比較大的能級差距，造成載流子注入勢壘的增加，妨礙發光效率的提聞。


【發明內容】

[0003]基於此，有必要針對導電薄膜功函數較低的問題，提供一種功函數較高的導電薄膜、其製備方法、使用該導電薄膜的有機電致發光器件的基底、其製備方法及有機電致發光器件。
[0004]一種導電薄膜，包括層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。
[0005]所述ITO層的厚度為20nm?120nm,所述V2O5層的厚度為0.5nm?5nm。
[0006]一種導電薄膜的製備方法，包括以下步驟:
[0007]將ITO靶材及V2O5靶材及襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，其中，真空腔體的真空度為 1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa ；
[0008]在所述襯底表面濺鍍ITO層，濺鍍所述ITO層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm,濺射功率為60W?160W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm ?35sccm,襯底溫度為 25CTC ?75CTC ；
[0009]在所述ITO層表面濺鍍V2O5層，濺鍍所述V2O5層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為70W?120W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為25CTC?75CTC ;及
[0010]剝離所述襯底，得到所述導電薄膜。
[0011]所述ITO靶材由以下步驟得到:將SnO2和In2O3粉體按照質量比為1:99?15:85混合均勻，將混合均勻的粉體在900°C?1350°C下燒結製成靶材。
[0012]所述V2O5靶材由以下步驟得到:將V2O5粉體在700°C?1100°C下燒結製成靶材。
[0013]一種有機電致發光器件的基底，包括依次層疊的襯底、層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。
[0014]所述ITO層的厚度為20nm?120nm,所述V2O5層的厚度為0.5nm?5nm。
[0015]一種有機電致發光器件的基底的製備方法，包括以下步驟:
[0016]將ITO靶材及V2O5靶材及襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，其中，真空腔體的真空度為 1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa ；
[0017]在所述襯底表面濺鍍ITO層，濺鍍所述ITO層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm,濺射功率為60W?160W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm ?35sccm,襯底溫度為 25CTC ?75CTC ；
[0018]在所述ITO層表面濺鍍V2O5層，濺鍍所述V2O5層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為70W?120W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為25CTC?750°C。
[0019]所述ITO靶材由以下步驟得到:將SnO2和In2O3粉體按照質量比為1:99?15:85混合均勻，將混合均勻的粉體在900°C?1350°C下燒結製成靶材；
[0020]所述V2O5靶材由以下步驟得到:將V2O5粉體在700°C?1100°C下燒結製成靶材。
[0021]一種有機電致發光器件，包括依次層疊的陽極、發光層以及陰極，所述陽極包括層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。
[0022]上述導電薄膜通過在ITO層的表面沉積高功函的V2O5層製備雙層導電薄膜，既能保持ITO層的良好的導電性能，又使導電薄膜的功函數得到了顯著的提高，導電薄膜在300?900nm波長範圍可見光透過率80%?90%，方塊電阻範圍10?32 Ω / 口，表面功函數
5.8?6.0eV ;上述導電薄膜的製備方法，僅僅使用磁控濺射鍍膜設備即可連續製備ITO層及V2O5層，工藝較為簡單；使用該導電薄膜作為有機電致發光器件的陽極，導電薄膜的表面功函數與一般的有機發光層的HOMO能級之間差距較小，降低了載流子的注入勢壘，可顯著的提高發光效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為一實施方式的導電薄膜的結構示意圖；
[0024]圖2為一實施方式的有機電致發光器件的基底的結構不意圖；
[0025]圖3為一實施方式的有機電致發光器件的結構示意圖；
[0026]圖4為實施例1製備的導電薄膜的透射光譜譜圖；
[0027]圖5為器件實施例的電壓與電流和亮度關係圖。

【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對導電薄膜、其製備方法、使用該導電薄膜的有機電致發光器件的基底、其製備方法及有機電致發光器件進一步闡明。
[0029]請參閱圖1，一實施方式的導電薄膜100包括層疊的ITO層10及V2O5層20。
[0030]所述ITO層10的厚度為20nm?120醒，優選為80nm。
[0031]所述V2O5層20的厚度為0.5nm?5nm,優選為1.5nm。
[0032]上述導電薄膜100的製備方法，包括以下步驟:
[0033]SI 10、將ITO靶材及V2O5靶材及襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，其中，真空腔體的真空度為1.0X 1-3Pa?1.0X l(T5Pa。
[0034]本實施方式中所述ITO靶材由以下步驟得到:將SnO2和In2O3粉體按照質量比為I:99?15:85混合均勻，將混合均勻的粉體在900°C?1350°C下燒結製成靶材。
[0035]襯底為玻璃襯底。優選的，襯底在使用前用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗。
[0036]本實施方式中，真空腔體的真空度優選為5X10_4Pa。
[0037]步驟S120、在襯底表面濺鍍ITO層10，濺鍍ITO層10的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為60W?160W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為25CTC?75CTC。
[0038]優選的，基靶間距為50mm，濺射功率為100W，磁控濺射工作壓強1.0Pa,工作氣體為氬氣，工作氣體的流量為20SCCm，襯底溫度為500°C。
[0039]步驟S130、在ITO層10表面濺鍍V2O5層20，濺鍍V2O5層20的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為70W?120W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為250°C?750°C。
[0040]優選的，基靶間距為50mm，濺射功率為90W，磁控濺射工作壓強1.0Pa,工作氣體為氬氣，工作氣體的流量為20SCCm，襯底溫度為500°C。
[0041]形成的V2O5層20的厚度為0.5nm?5nm,優選為1.5nm。
[0042]步驟S140、剝離襯底，得到導電薄膜100。
[0043]上述導電薄膜的製備方法，僅僅使用磁控濺射鍍膜設備即可連續製備ITO層10及V2O5層20，工藝較為簡單。
[0044]請參閱圖2，一實施方式的有機電致發光器件的基底200，包括層疊的襯底201、ITO 層 202 及 V2O5 層 203。
[0045]襯底201為玻璃襯底。襯底201的厚度為0.1mm?3.0mm,優選為1mm。
[0046]所述ITO層202的厚度為20nm?120nm，優選為80nm，
[0047]所述V2O5層203的厚度為0.5nm?5nm,優選為1.5nm。
[0048]上述有機電致發光器件的基底200的製備方法，包括以下步驟:
[0049]S210、將ITO靶材及V2O5靶材及襯底201裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，其中，真空腔體的真空度為1.0X 1-3Pa?1.0X 10_5Pa。
[0050]本實施方式中，所述ITO靶材由以下步驟得到JfSnOdP In2O3粉體按照質量比為I:99?15:85混合均勻，將混合均勻的粉體在900°C?1350°C下燒結製成靶材。
[0051]襯底為玻璃襯底。優選的，襯底在使用前用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗。
[0052]本實施方式中，真空腔體的真空度優選為5X10_4Pa。
[0053]步驟S220、在襯底表面濺鍍ITO層202，濺鍍ITO層202的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為60W?160W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為25CTC?75CTC。
[0054]優選的，基靶間距為50mm，濺射功率為100W，磁控濺射工作壓強1.0Pa,工作氣體為氬氣，工作氣體的流量為20SCCm，襯底溫度為500°C。
[0055]形成的ITO層202的厚度為20nm?120nm，優選為50nm。
[0056]步驟S203、在ITO層202表面濺鍍V2O5層203，濺鍍V2O5層203的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為70W?120W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為250°C?750°C。
[0057]形成的V2O5層203的厚度為0.5nm?5nm,優選為1.5nm ；
[0058]上述有機電致發光器件的基底200的製備方法，僅僅使用磁控濺射鍍膜設備即可連續在襯底201上製備ITO層202及V2O5層203，工藝較為簡單。
[0059]請參閱圖3，一實施方式的有機電致發光器件300包括依次層疊的襯底301、陽極302、發光層303以及陰極304。陽極302由導電薄膜100製成，包括層疊的ITO層10及V2O5層20。襯底301為玻璃襯底，可以理解，根據有機電致發光器件300具體結構的不同，襯底301可以省略。發光層303的材料為4- (二腈甲基)-2-丁基-6- (1，1，7，7_四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTB)、9，10-二 - β -亞萘基蒽(AND)、二(2-甲基_8_羥基喹啉)-(4_聯苯酚)鋁(BALQ)、4- (二腈甲烯基)_2_異丙基_6_ (1，1，7，7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTI)、二甲基喹吖啶酮(DMQA)、8-羥基喹啉鋁(Alq3)、雙(4，6-二氟苯基吡啶-N，C2)吡啶甲醯合銥(FIrpic)、二(2-甲基-二苯基[f，h]喹喔啉)(乙醯丙酮)合銥(Ir (MDQ)2(acac))或三(2-苯基卩比唳)合銥(Ir (ppy)3)。陰極304的材質為銀(Ag)、金(Au)、招(Al)、鉬(Pt)或鎂銀合金。
[0060]所述ITO層10的厚度為20nm?120nm,優選為80nm。
[0061]所述V2O5層20的厚度為0.5nm?5nm,優選為1.5nm。
[0062]可以理解，上述有機電致發光器件300也可根據使用需求設置其他功能層。
[0063]上述有機電致發光器件300，使用導電薄膜100作為有機電致發光器件的陽極，導電薄膜的表面功函數5.8?6.0eV,與一般的有機發光層的HOMO能級(典型的為5.7?
6.3eV)之間差距較小，降低了載流子的注入勢壘，可提高發光效率。
[0064]下面為具體實施例。
[0065]實施例1
[0066]選用純度為99.9%的粉體，將SnO2和In2O3粉體按照質量比為11:89經過均勻混合，在1200°C下燒結成直徑為60mm，厚度為2mm的ITO陶瓷靶材，，再將V2O5粉體在1000°C下燒結成直徑為60mm,厚度為2mm的祀材,再將ITO祀材和V2O5祀材裝入真空腔體內。然後，先後用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設定為50mm。用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽到6.0X 10_4Pa，氬氣的工作氣體流量為20sccm，壓強調節為1.0Pa，襯底溫度為500°C，ITO靶材的濺射功率為100W，V2O5靶材的濺射功率90W。先後濺射ITO靶材和V2O5靶材，分別沉積80nm和3nm薄膜的薄膜，得到ITO-V2O5雙層的透明導電薄膜。
[0067]測試結果:採用四探針電阻測試儀測得方塊電阻10Ω/ □，表面功函數測試儀測得表面功函數6.0eV0
[0068]請參閱圖4，圖4所示為得到的透明導電薄膜的透射光譜，使用紫外可見分光光度計測試，測試波長為300?900nm。由圖4可以看出薄膜在可見光470?790nm波長範圍平均透過率已經達到87%。
[0069]選用ITO-V2O5雙層的透明導電薄膜作為有機半導體器件的陽極，在上面蒸鍍發光層Alq3,以及陰極採用Ag，製備得到有機電致發光器件。
[0070]請參閱圖5，圖5為上述器件實施例製備的有機電致發光器件的電壓與電流和亮度關係圖，在附圖5中曲線I是電壓與電流密度關係曲線，可看出器件從6.0V開始發光，曲線2是電壓與亮度關係曲線，最大亮度為102cd/m2，表明器件具有良好的發光特性。
[0071]實施例2
[0072]選用純度為99.9%的粉體，將SnO2和In2O3粉體按照質量比為1:99經過均勻混合，在1000°c下燒結成直徑為60mm，厚度為2mm的ITO陶瓷靶材，，再將V2O5粉體在1100°C下燒結成直徑為60mm,厚度為2mm的祀材,再將ITO祀材和V2O5祀材裝入真空腔體內。然後，先後用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設定為40mm。用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽到1.0X 10_3Pa，氬氣的工作氣體流量為15sccm，壓強調節為2.0Pa，襯底溫度為250°C，ITO靶材的濺射功率為160W，V2O5靶材的濺射功率70W。先後濺射ITO靶材和V2O5靶材，分別沉積20nm和Inm薄膜的薄膜，得到ITO-V2O5雙層的透明導電薄膜。
[0073]測試結果:採用四探針電阻測試儀測得方塊電阻16Ω/ □，表面功函數測試儀測得表面功函數5.8eV。
[0074]使用紫外可見分光光度計測試，測試波長為300?900nm。薄膜在可見光470?790nm波長範圍平均透過率已經達到80%。
[0075]實施例3
[0076]選用純度為99.9%的粉體，將SnO2和In2O3粉體按照質量比為5:95經過均勻混合，在1350°C下燒結成直徑為60mm，厚度為2mm的ITO陶瓷靶材，，再將V2O5粉體在700°C下燒結成直徑為60mm,厚度為2mm的祀材,再將ITO祀材和V2O5祀材裝入真空腔體內。然後，先後用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設定為90mm。用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽到1.0X10_3Pa，氬氣的工作氣體流量為35，壓強調節為0.2Pa，襯底溫度為750°C，ITO靶材的濺射功率為160W，V2O5靶材的濺射功率120W。先後濺射ITO靶材和V2O5靶材，分別沉積120nm和1nm薄膜的薄膜，得到ITO-V2O5雙層的透明導電薄膜。
[0077]測試結果:採用四探針電阻測試儀測得方塊電阻30Ω/ □，表面功函數測試儀測得表面功函數6.0eV0
[0078]使用紫外可見分光光度計測試，測試波長為300?900nm。薄膜在可見光470?790nm波長範圍平均透過率已經達到85%。
[0079]實施例4
[0080]選用純度為99.9%的粉體，將SnO2和In2O3粉體按照質量比為8:92經過均勻混合，在1250°C下燒結成直徑為60mm，厚度為2mm的ITO陶瓷靶材，，再將V2O5粉體在800°C下燒結成直徑為60mm,厚度為2mm的祀材,再將ITO祀材和V2O5祀材裝入真空腔體內。然後，先後用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設定為75mm。用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽到3.0 X 10_4Pa，氬氣的工作氣體流量為28sccm，壓強調節為0.9Pa，襯底溫度為300°C，ITO靶材的濺射功率為130W，V2O5靶材的濺射功率100W。先後濺射ITO靶材和V2O5靶材，分別沉積IlOnm和7nm薄膜的薄膜，得到ITO-V2O5雙層的透明導電薄膜。
[0081]測試結果:採用四探針電阻測試儀測得方塊電阻32Ω/ □，表面功函數測試儀測得表面功函數5.9eV。
[0082]使用紫外可見分光光度計測試，測試波長為300?900nm。薄膜在可見光470?790nm波長範圍平均透過率已經達到90%。
[0083]實施例5
[0084]選用純度為99.9%的粉體，將SnO2和In2O3粉體按照質量比為10:90經過均勻混合，在1200°C下燒結成直徑為60mm，厚度為2mm的ITO陶瓷靶材，，再將V2O5粉體在850°C下燒結成直徑為60mm,厚度為2mm的祀材,再將ITO祀材和V2O5祀材裝入真空腔體內。然後，先後用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設定為80mm。用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽到9.0X 10_4Pa，氬氣的工作氣體流量為32sccm，壓強調節為0.5Pa，襯底溫度為400°C，ITO靶材的濺射功率為150W，V2O5靶材的濺射功率110W。先後濺射ITO靶材和V2O5靶材，分別沉積90nm和9nm薄膜的薄膜，得到ITO-V2O5雙層的透明導電薄膜。
[0085]測試結果:採用四探針電阻測試儀測得方塊電阻28Ω/ □，表面功函數測試儀測得表面功函數6.0eV0
[0086]使用紫外可見分光光度計測試，測試波長為300?900nm。薄膜在可見光470?790nm波長範圍平均透過率已經達到87%。
[0087]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種導電薄膜，其特徵在於，包括層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。
2.根據權利要求1所述的導電薄膜，其特徵在於，所述ITO層的厚度為20nm?120nm，所述V2O5層的厚度為0.5nm?5nm。
3.一種導電薄膜的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 將ITO靶材及V2O5靶材及襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，其中，真空腔體的真空度為 1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa ； 在所述襯底表面濺鍍ITO層，濺鍍所述ITO層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為60W?160W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm，襯底溫度為250°C?750°C ； 在所述ITO層表面濺鍍V2O5層，濺鍍所述V2O5層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm,濺射功率為70W?120W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm,襯底溫度為25CTC?75CTC ;及 剝離所述襯底，得到所述導電薄膜。
4.根據權利要求3所述的導電薄膜的製備方法，其特徵在於，所述ITO靶材由以下步驟得到:將SnO2和In2O3粉體按照質量比為1:99?15:85混合均勻，將混合均勻的粉體在900°C?1350°C下燒結製成靶材。
5.根據權利要求3所述的導電薄膜的製備方法，其特徵在於，所述V2O5靶材由以下步驟得到:將V2O5粉體在700°C?1100°c下燒結製成靶材。
6.—種有機電致發光器件的基底,其特徵在於,包括依次層疊的襯底、層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。
7.根據權利要求6所述的有機電致發光器件的基底，其特徵在於，所述ITO層的厚度為20nm?120nm,所述V2O5層的厚度為0.5nm?5nm。
8.一種有機電致發光器件的基底的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 將ITO靶材及V2O5靶材及襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，其中，真空腔體的真空度為 1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa ； 在所述襯底表面濺鍍ITO層，濺鍍所述ITO層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為60W?160W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa,工作氣體的流量為15sccm?35sccm，襯底溫度為250°C?750°C ； 在所述ITO層表面濺鍍V2O5層，濺鍍所述V2O5層的工藝參數為:基靶間距為45mm?95mm，濺射功率為70W?120W，磁控濺射工作壓強0.2Pa?2.0Pa，工作氣體的流量為15sccm ?35sccm,襯底溫度為 25CTC ?75CTC。
9.根據權利要求8所述的有機電致發光器件的基底的製備方法，其特徵在於，所述ITO靶材由以下步驟得到:將SnO2和In2O3粉體按照質量比為1:99?15:85混合均勻，將混合均勻的粉體在900°C?1350°C下燒結製成靶材； 所述V2O5靶材由以下步驟得到:將V2O5粉體在700°C?1100°C下燒結製成靶材。
10.一種有機電致發光器件，包括依次層疊的陽極、發光層以及陰極，其特徵在於，所述陽極包括層疊的ITO層及V2O5層，其中ITO層為氧化銦錫。
【文檔編號】H01L51/56GK104175642SQ201310196484
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月22日 優先權日:2013年5月22日
【發明者】周明傑, 王平, 陳吉星, 張振華 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司