面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料及其製備方法

2023-09-27 05:44:55

專利名稱：面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及的技術領域屬於有機/配合物光電材料與器件領域，本發明是關於一 種配合物小分子三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)納微米材料及其製備方法，尤其是通過無定形 膜退火(熱處理)製得面式結構Alq3納微米材料及其的方法。
背景技術：
經式Alq3 面式Alq3 有機半導體發光材料在有機電致發光，場效應電晶體以及太陽能電池等眾多領 域中發揮著至關重要的作用，Alq3作為經典的有機半導體發光材料一直受到廣泛的關注 和研究。作為一個典型的配合物，Alq3分子具有經式和面式兩種同分異構體結構(見 上式)。有關研究證明Alq3分子通常情況下以經式結構存在，而面式Alq3分子可以通 過高溫熱處理經式Alq3來獲得(J. Physics -Condensed Matter, 2005， 17， 6271-6283， Paramagnetic defect centres in crystalline Alq3 ;Advanced FunctionalMaterials， 2003，13，108_112， Preparation and characterization ofblue — luminescent tris (8-hydroxyquinaline) aluminum(Alq3))。最近幾年有一些關於Alq3納微米材料的 報導(Advanced Functional Materials,2006，16，1985-1991， Photoluminescence and electroluminescence fromtris(8-hydroxyquinoline)aluminum nanowires prepared by adsorbent—assistedphysical vapor deposition ;Advanced Functional Materials, 2006，16，819-823， Crystallization of amorphous tris(8_hydroxyquinoline)aluminum nanoparticles andtransformation to nanowires ;Advanced Materials,2008，20， 2747-2750， Alq3nanorods :Promising building blocks for optical devices.)，但是所 有這些納微米材料均是由經式結構Alq3分子構成，沒有面式Alq3納微米材料的報導。另外 如何製備Alq3的納微薄膜材料，尤其是面式Alq3納微米薄膜材料也是一個非常重要的問 題，因為面式A1化納微米薄膜材料可以用於一些光電器件的製備和組裝。

發明內容
本發明的目的就是提供面式結構的三(8-羥基喹啉)鋁(fac-Alq》納微米材料
3(包括薄膜材料)和該納微米材料的製備方法。 由於本發明提供的方法可以製備面式結構的Alq3的納微米材料，因此解決了面式 Alq3應用於器件的障礙，本發明提供的面式Alq3納微材料(包括薄膜材料)可以用於有機 光電器件的組裝或製備。本發明提供了一種有機薄膜熱處理(退火)方法，該方法通過加 熱兩片緊密疊在一起的Alq3蒸鍍薄膜材料來製備面式Alq3納微米材料及薄膜材料。通過 熱處理溫度和時間的控制可以獲得高質量的面式Alq3納微米材料及薄膜材料。而且證明 本發明所提供的面式Alq3納微米材料具有空穴傳輸特性。 本發明獲得的面式Alq3納微米材料及薄膜材料發光峰位在465 475nm，納微米 材料呈棒狀結構，直徑200 5000nm，長度3 50 y m。由納微米材料呈棒狀材料構成的發 光薄膜厚度在200 5000nm之間，該類材料可以在ITO玻璃上製備，並可以用於製備有機 光電器件。 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的採用無定形膜熱處理的方法對事先 製備完成的Alq3無定形膜進行退火處理，再通過對面對面緊密放置的表面沉積有AlqJ莫的 基片進行退火，使Alq3實現納微米材料的生長以及晶相的轉變，從而製備了面式Alq3納微 米材料。
包括以下步驟 1、以玻璃(包括石英玻璃、ITO玻璃)或矽片為基底(基底上可以預先製備好電 極)，在基底上真空沉積製備厚度為50 2000nm的經式Alq3無定形膜；
2、將兩片沉積Alq3無定形膜的基底相對疊放在一起(即Alq3無定形膜面對面疊 放)，並安放在一個玻璃容器中(容器底部事先加入100 500mg的經式Alq3固體粉末)， 在氮氣氛圍下、在380 40(TC高溫條件下退火30 60分鐘； 3、停止加熱，在氮氣氛圍下冷卻到室溫，即可獲得面式Alq3納微米材料(薄膜)。
Alq3固體粉末的引入可以使高溫下玻璃容器中保持一定的Alq3蒸汽壓，可以有效 防止基底上的Alq3薄膜揮發從而脫離基底。 上述A1化無定形薄膜是採用高真空(10—5 10—6託)蒸鍍的方式製備，在退火階段 以氮氣作為保護氣體，將兩片已製得的Alq3的無定形膜面對面放置在加熱容器中進行熱處 理，並持續30 60分鐘。如果熱處理溫度是380 40(TC左右，則得到面式Alq3的納微米 材料(發藍光，具有空穴傳輸能力)；如果熱處理溫度是300 32(TC左右，則得到經式Alq3 的納米材料(發綠光，具有電子傳輸能力)。因此通過熱處理溫度的控制，本發明可以提供 不同相態的Alq3納米材料。當初始的Alq3無定形薄膜厚度達到一定程度(約500nm)時， 在基底上形成的Alq3納米棒均勻鋪展，形成薄膜，因此本發明提供了一種能夠製備Alq3納 米薄膜材料的方法。需要說明的是，本發明提供的方法不僅僅適合製備Alq3納微米材料，還 適合製備其它有機或配合物分子構成的納米材料，如苯基吡啶或其衍生物銥配合物、Gaq3、 卟啉化合物、酞菁化合物等。


圖1 :面式(fac-)結構Alq3的螢光顯微鏡照片(a)和掃描電鏡照片(b);
圖2 :面式Alq3納微米薄膜的伏安特性曲線； 圖3 :經式(mer-)結構Alq3的螢光顯微鏡照片(a)和掃描電鏡照片(b);
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圖4 :經式Alq3納微米薄膜的伏安特性曲線；
圖5 :面式Alq3納微米材料的螢光光譜。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步的闡述，而不是要以此對本發明進行限制。
實施例1 :製備面式Alq3納微米薄膜 1 :利用經式Alq3為原料製備Alq3無定形薄膜 將經式Alq3固體原料經過常規的真空升華方法進行提純，室溫沉積後用於製備無定形薄膜，該提純方法可以製備出純淨的經式A1化粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀(真空度約為10—5 10—6託)在23(TC (±10°C )的溫度條件下加熱蒸發上述經式Alq3粉末，從而通過真空沉積的方法在基底上製備得到厚度為50 2000nm的Alq3無定形膜。
2 :面式Alq3納微米薄膜的製備 將兩片鍍有Alq3無定形膜的石英玻璃基底面對面放置於玻璃容器中，容器底部有一定量(100 500mg)的經式Alq3固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然後充入氮氣，將容器加熱至39(TC，保持該溫度45分鐘，之後停止加熱，並自然冷卻至室溫，即可在兩片石英玻璃基底表面上分別得到面式A1化納微米材料。上述整個過程(從開始加熱到冷卻到室溫)保持容器內處於氮氣氣氛保護下。螢光顯微鏡照片和掃描電鏡照片證明在基底表面得到材料的為面式結構的納米微米材料，獲得的材料呈棒狀結構，直徑200 5000nm，長度3 50④m，如圖l所示。如圖5所示，面式Alq3納微米材料的螢光光譜中，納微米材料的發光峰位為472nm。
實施例2 :以面式Alq3納微米結構薄膜為活性層的單載流子傳輸器件 1 :製作Alq3無定形膜方法如實施例1所述； 2 :製備面式Alq3納微米薄膜如實施例1所述； 3 :製備基於面式Alq3納微米結構超薄膜的單載流子傳輸器件器件結構為[ITO/面式Alq3 (lOOOnm) /LiF (15nm) /Au (2000nm)]。在ITO表面製備
面式A1化納微米薄膜、以ITO為陽極、LiF和Au為複合陰極。導電性能測試證明面式Alq3
納微薄膜具有良好的空穴注入及傳輸性質，器件性能的具體的實驗數據如圖2所示。隨著
電壓的增加，器件的電流逐漸增大，當電場強度達到16 X 104伏/釐米時，電流密度達到300
毫安/平方釐米，說明面式Alq3納微米材料具有良好的空穴傳輸能力。
實施例3 :雙基片法製備經式Alq3納微米薄膜 1 :利用經式Alq3為原料製備Alq3無定形薄膜 將Alq3固體原料經過常規的真空升華方法進行提純，室溫沉積的樣品用於製備無定形薄膜，該提純方法可以製備出純淨的經式A1化粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀(真空度為10—5 10—6託)在23(TC (±10°C )的溫度條件下加熱蒸發Alq3，通過真空沉積的方法製備厚度為50 2000nm的Alq3無定形膜。
2 :經式Alq3納微米材料的製備 將兩片鍍有Alq3無定形膜的石英玻璃基底面對面放置於玻璃容器中，容器底部有一定量(100 500mg)的經式Alq3固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然後充入氮氣，將容器加熱至30(TC，保持該溫度45分鐘，之後停止加熱，並自然冷卻到室溫，即可在兩片石英
5玻璃基度表面上分別得到經式A1化納微米材料。上述整個過程(從開始加熱到冷卻到室溫)保持容器內處於氮氣氣氛保護下。螢光顯微鏡照片和掃描電鏡照片證明得到材料的為經式結構的納米材料，獲得的材料呈棒狀結構，直徑200 5000nm長度3 50 m，如圖3所示。
實施例4 :以經式Alq3納微米結構薄膜為活性層的單載流子傳輸器件
1 :合成Alq3無定形膜方法如實施例1所述
2 :製備經式Alq3納微米薄膜如實例1所述 3 :製備基於經式Alq3納微米結構超薄膜的單載流子傳輸器件
器件結構為[ITO/經式Alq3 (lOOOnm) /LiF (15nm) /Au (2000nm)]。在ITO表面製備經式A1化納微米薄膜、以ITO為陽極、LiF和Au為複合陰極。導電性能測試證明經式A1化納微薄膜的空穴傳輸能力很差，器件性能的具體的實驗數據如圖4所示。隨著電壓的增加，器件的電流逐漸增大很緩慢，當電場強度達到16X 104伏/釐米時，電流密度達到30 X 10—7毫安/平方釐米，說明經式Alq3納微米材料具有良好的電子傳輸能力。
權利要求
面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料，其特徵在於納微米材料的發光峰位在465～475nm，呈棒狀結構，直徑200～5000nm，長度3～50④m。
2. 權利要求1所述的面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的製備方法，其步驟如下1) 在基底上真空沉積製備厚度為50 2000nm的經式Alq3無定形膜；2) 將兩片沉積Alq3無定形膜的基底相對疊放在一起，並安放在一個玻璃容器中，在氮 氣氛圍下、在380 40(TC高溫條件下退火30 60分鐘；3) 停止加熱，在氮氣氛圍下冷卻到室溫，即可獲得面式Alq3納微米材料。
3. 如權利要求2所述的面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的製備方法，其特徵 在於基底為石英玻璃、ITO玻璃或矽片。
4. 如權利要求2所述的面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的製備方法，其特徵 在於真空沉積的真空度為10—5 10—6託。
5. 如權利要求2所述的面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的製備方法，其特徵 在於玻璃容器底部事先加入100 500mg的經式三(8-羥基喹啉)鋁固體粉末。
6. 如權利要求2所述的面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的製備方法，其特徵 在於將經式A1化固體原料經過真空升華方法進行提純，室溫沉積後用於製備經式Alq3無 定形薄膜。
7. 權利要求l所述的面式結構三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料在用於製備有機光電器 件方面的應用。
全文摘要
本發明涉及的技術領域屬於有機/配合物光電材料與器件領域，本發明是關於一種配合物小分子三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)納微米材料及其製備方法，尤其是通過無定形膜退火(熱處理)製得面式結構Alq3納微米材料及其的方法。本發明獲得的面式Alq3納微米材料及薄膜材料發光峰位在465～475nm，納微米材料呈棒狀結構，直徑200～5000nm，長度3～50μm。由納微米材料呈棒狀材料構成的發光薄膜厚度在200～5000nm之間，該類材料可以在ITO玻璃上製備，並可以用於製備有機光電器件。
文檔編號H01L51/54GK101705086SQ20091021786
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者王悅 申請人:吉林大學