基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件的製作方法
2023-05-09 00:06:01 1
專利名稱：基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件的製作方法
技術領域：
本發明屬於有機磷光電致發光(P0EL)器件技術領域，涉及一種採用一銅配 合物材料作為摻雜劑成分的發光色可調的P0EL器件。
背景技術：
與僅僅利用單重態激子的螢光0EL不同，P0EL可以同時利用單重態激子和 三重態激子，因而內量子效率最高可達100%。但是磷光POEL多用銥等貴金屬配 合物，例如,Ir (ppy) 3: /ac (tris2-phenyl Pyridine ) Iridium禾口 Btp2Ir (acac) : Z i51(2-(2， 8_ benzo[4, 5_a ] thienyl)
(pyridinato-N， C3 ) iridium (acetylacetonate)等。由於這些銥等貴金屬 價格昂貴且有毒，難於工業上大面積推廣。
目前採用一價銅[Cu(I)]配合物作為POEL材料製作器件是釆用液體澆鑄的 方法(Y. Ma， H. Y. Zhang, J. C. Shen， C. Che， 6>/ ". #et. 1998， 9《245)、 (Q. -S. Zhang， Q. -G. Zhou, Y. -X. Cheng, L. -X. Wang, D. _G. Ma， X. -B. Jing， F.-S. Wang， JoV. #a"r. 2004,16， 432)，採用這種製備方法難於活化器件 結構，而且EL特性一般要摻雜在聚合物介質中，因而受聚合物介質特性的制 約，通常其效率和工作壽命都低於蒸髮型0EL器件
發明內容
為了解決現有技術液體澆鑄方法製作OEL器件存在的效率和工作壽命都低以 及以往採用的貴金屬Ir-配合物成本高的問題，本發明提供一種基於一價銅配合 物材料的有機磷光電致發光器件，選擇CBP或BPhen做發光層基質，Cu(1)-配合 物做摻雜劑，用熱蒸發工藝製備，通過改變Cu(I)-配合物在基質中的濃度製作 從綠到深紅髮光色變化的POEL器件，提高了器件的效率和工作壽命，製作工藝 更加靈活。
本發明為層狀結構，由襯底到陰極依次為襯底、透叨導電膜、空穴注入層、
空穴傳輸層、發光層、空穴阻擋-電子傳輸層、電子注入層、陰極；空穴注入層
為Cu'Pc材料或/ rMTDATA材料，CuPc材料厚度為l nm 5 nm， / rMTDATA材料 (1, 3， 5_tris_(3_methylphenylphenylamino) triphenylamine)厚度為IO腿_40 nm;
空穴傳輸層材料採用NPB(4， 4， -bis[N-(l-naphthy1-1-)-N-phenyl-amino] -biphenyl)，厚度為30 nm-50 nm;發光層是共沉積的基質CBP (4，4—A^-dicarbazole-biphenyl) 或BPhen
(4， 7-diphenyl-l， 10-phenanthroline)和摻雜劑，厚度為15 25 nm，摻雜劑為 Cu(I)-配合物，基質與Cu(1)-配合物的重量比為100:(2 20);空穴阻擋-電 子傳輸層為TPBI材料(2, 2', 2"-(1， 3， 5-benzenetriyD-tristl-phenyl-1-^"benzimidazole]) 或具有寬帶隙的電子傳輸材料，厚度為30 nm 40nm;電子注入層的材料選用LiF或CsF，厚度採用O. 8 3 nm;陰極的材料 採用A1或其它低功函數金屬，厚度為100 150nm。外電路為驅動電源，可選擇3 V 20 V，外電路的正極與透明導電膜鄰接襯底的一側連接，負極與陰極連接。 本發明製備方法
在高真空(3-2 x10—4帕)下，在透明導電膜上面沉積空穴注入層； 在空穴注入層上面沉積空穴傳輸層；
在空穴傳輸層上面沉積一層發光層發光層採用共沉積方法同時蒸發CBP和
Cu(I)-配合物，它們的重量比為100: (2 20); 在發光層之上沉積空穴阻擋-電子傳輸層； 在空穴阻擋-電子傳輸層上沉積電子注入層； 在電子注入層上沉積陰極。
有益效果本發明選擇CBP[4， 4—--dicarbazole-biphenyl]或BPhen (4， 7-dipheny1-1， 10-phenanthroline)做發光層基質，Cu(1)-配合物做摻雜 劑，採用熱蒸發工藝製備，發光色可隨著Cu(I)配合物濃度變化，提高了器件的 效率和工作壽命，製作工藝靈活；其中發光效率最高的明亮黃色發光不但可以成 為潛在的對人眼不容易疲勞的琥泊色(橙黃色)顯示，還可以與藍色發光成分組 合成在全色顯示和照明應用的白色發光器件。
圖l為本發明有機磷光電致發光器件結構示意圖，也是摘要附圖。圖中l、襯
底，2、透明導電膜，3、空穴注入層，4、空穴傳輸層，5、發光層，6、空穴阻 擋-電子傳輸層，7、電子注入層，8、陰極，9、外電路，10、發光線。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明，但本發明不限於這些實施例
實施例l:
襯底l用玻璃或透明塑料，透明導電膜2選擇IT0膜作為陽極，洗淨襯底l 和透明導電膜2後，首先在高真空(3-2x10—4帕)下，在透明導電膜2上面沉積 厚度為1 nm或3 nm或5nm的空穴注入層3 ，空穴注入層3用CuPc;然後在空 穴注入層3上面沉積空穴傳輸層4，空穴傳輸層4是傳統應用的NPB材料，厚度 為30 nm或40 nm或50 nm;之後在空穴傳輸層4上面沉積一層發光層5，發光 層5採用共沉積方法同時蒸發CBP和Cu(I)-配合物，CBP和Cu(1)-配合物的重 量比為100: X，其中X為2， 6， 10， 15或者20，具有不同摻雜濃度Cu(I)-配 合物的發光層5厚度都為20 nm;發光層5之上沉積空穴阻擋-電子傳輸層6， 空穴阻擋-電子傳輸層6的材料為TPBI，厚度是30 nm或35 nm或40 rnn;之後 在空穴阻擋-電子傳輸層6之上沉積電子注入層7，材料採用LiF，其厚度是1 nm 或2nm;最後在電子注入層7之上沉積陰極8，陰極8採用金屬Al材料，厚度 採用100 nm或130 nm或150 nm。所有薄膜都採用熱蒸發工藝沉積。
薄膜的厚度使用膜厚監控儀器監視，用亮度計測量發光亮度。具有不同CBP 和Cu(I)-配合物比例的器件當施加外電路9時，就會從襯底1 一側射出發射峰 分別為558， 572， 585， 592和615 nm的發光線10。
效果在4. 5V時，亮度為分別為2200， 2100， 2300， 1686和620 cd/m2， 在1. 0 mA/cm2電流效率分別為7. 4, 9. 2， 5. 8， 2. 2， 0. 9 cd/A 。 實施例2:
在實施例1基礎上，改變發光層5的的基質為BPhen (4， 7-diphenyl-1， 10-phenanthroline)，厚度為20nm，控制BPhen和Cu(1)-配 合物比例與實施例l相同，其它製作條件都不變。
效果在4. 7V時，亮度為分別為2100， 2000， 2000， 1600和610 cd/m2，在l. 0
mA/cm2電流效率分別為7. 2，9. 2， 3.6， 2.1， 0.7 cd/A. 實施例3:
在實施例1基礎上，改變空穴注入層3為,MTDATA材料，厚度為10 nm或25 nm或40nm的，其它功能層及其製備工藝均與實施例1相同，電子注入層7採用 CsF材料，厚度為1 nm，其它製作條件都不變。具有不同CBP和Cu (I)-配合物 比例的器件當施加外電路9時，就會從襯底1 一側出射出發射峰分別為558,572， 585， 592和615 nm的發光線10。
效果在4. 4 V時，亮度為分別為2180， 2090， 2290， 1696和618 cd/m2，在l. 0
mA/cm2電流效率分別為7. 1， 9. 1， 5. 9， 2. 1， 0. 8 cd/A. 實施例4:
在實施例1基礎上，改變空穴注入層3為/zrMTDATA材料，厚度為10或25 nm， 其它功能層及其製備工藝均與實施例1相同，電子注入層7採用LiF材料，厚 度為3nm，其它製作條件都不變。具有不同CBP和Cu(I)-配合物比例的器件當施 加外電路9時，就會從襯底l一側出射出明亮黃髮射峰為572 nm的發光線10。
效果在4.4V時，1.0威/，2電流密度下電流效率為12 cd/A，最大亮度為2200 cd/m2。
Cu(1)-配合物選擇傳統的配體化合物6,7- Dicyanodipyrido [2， 2-t/: 2， ，3， —/] quinoxaline (Dicnq) Cu(1)—配合物([Cu(DPEphos) (Dicnq)]BF4 )， 其中DPEphos表示bis[2- (diphenylphosphino)phenyl]ether， BF4是抗衡離子， 熱蒸發成膜(其製備方法公開在G B Che， W L Li， Z G Kong and Z S Su， B Chu， B Li， Z Z Hu and Z Q Zhang， Synth Commun， 2006 36: 2519)，由於這種 配合物具有大的共軛配位環，具有很好的升華特性因而易於真空蒸發成均勻的薄 膜。
權利要求
1、一種基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件，其特徵在於為層狀結構，由襯底到陰極依次為襯底、透明導電膜、空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、空穴阻擋-電子傳輸層、電子注入層、陰極；空穴注入層為CuPc材料或m-MTDATA材料，CuPc材料厚度為1nm～5nm，m-MTDATA材料厚度為10nm-40nm；空穴傳輸層材料採用NPB，厚度為30nm-50nm；發光層是共沉積的基質CBP或BPhen和摻雜劑，厚度為15～25nm，摻雜劑為Cu(I)-配合物，基質與Cu(I)-配合物的重量比為100∶(2～20)；空穴阻擋-電子傳輸層為TPBI材料，厚度為30nm～40nm；電子注入層的材料選用LiF或CsF，厚度採用0.8～3nm；陰極的材料採用Al，厚度為100～150nm。
2、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於Cu(1)-配合物選擇配體化合物6,7- Dicyanodipyrido [2，2_d: 2， ，3， _f] quinoxaline (Dicnq) Cu(I)—酉己合物。
3、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於空穴注入層採用CuPc材料時，厚度為1 nm或3 nm或5nm。
4、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於空穴注入層為m-MTDATA材料時，厚度為10 nm或25 nm或40nm。
5、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於空穴傳輸層厚度為30 nm或40 nm或50 nm。
6、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於發光層中CBP或者Bphen與Cu(I)-配合物的重量比為100: X，其中 X為2， 6， 10， 15或者20，發光層厚度為20 nm。
7、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於空穴阻擋-電子傳輸層厚度是30 nm或35 nm或40 nm。
8、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於電子注入層厚度是1 nm或2 nm或3nm。
9、 根據權利要求1所述的基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件， 其特徵在於陰極8厚度採用100 nm或130 nm或150 nm。
全文摘要
本發明屬於有機磷光電致發光(POEL)器件技術領域，涉及一種基於一價銅配合物材料的有機磷光電致發光器件，其為層狀結構，由襯底到陰極依次為襯底、透明導電膜、空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、空穴阻擋-電子傳輸層、電子注入層、陰極；其中發光層選擇CBP或BPhen做基質， Cu(I)-配合物做摻雜劑。本發明用熱蒸發工藝製備，通過改變Cu(I)-配合物在基質中的濃度製作從綠到深紅髮光色變化的POEL器件，提高了器件的效率和工作壽命，製作工藝更加靈活。
文檔編號H01L51/54GK101097996SQ20071005578
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月20日 優先權日2007年6月20日
發明者蓓 初, 李文連, 畢德鋒, 車廣波 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所