CN101414664A - 有机-无机复合发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机－无机复合发光二极管，包括：一带有透明阳极的衬底；一空穴注入层，该空穴注入层沉积在带有透明阳极的衬底上；一有机空穴传输层，该有机空穴传输层沉积在空穴注入层上；一有机发光层，该有机发光层沉积在有机空穴传输层上；一有机电子传输层，该有机电子传输层沉积在有机发光层上；一阴极，该阴极沉积在有机电子传输层上。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机-无机复合发光二极管的结构，以及一种有机-无机复合发光二极管的制作方法。GaAs是一种性能优异的窄禁带半导体材料，被广泛的用于各种光电子器件中。本发明涉及的有机-无机复合结构发光二极管可以应用在可见光发射。
背景技术
砷化镓(GaAs)是目前最重要、最成熟的化合物半导体材料之一，广泛应用于光电子和微电子领域。由于GaAs禁带宽度宽、电子迁移率高，因而GaAs不仅可直接研制光电子器件，如发光二极管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器、红外探测器和高效太阳能电池等。不仅在国防上具有重要意义.在民用和国民经济建设中更有广泛应用。
有机电致发光二极管(OLED)具有材料选择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光、重量轻、工作温度范围宽和可制作在柔软衬底上等特点，能够满足当今信息时代对显示技术更高性能和更大信息容量的要求，成为目前科学界和产业界最热门的课题之一。而且OLED高效率、低成本的特点，使其在照明领域的应用前景也被看好。
降低GaAs材料的成本对于拓宽GaAs的应用范围具有重要意义。GaAs昂贵的衬底是其成本高昂的一个重要方面，采用其他廉价衬底生长GaAs材料，可以有效降低GaAs材料的生产成本。采用石英或玻璃衬底生长GaAs材料，是生长低成本GaAs材料的一个有效方法。生长在透明衬底上的多晶GaAs材料可以应用在有机-无机复合太阳能电池和有机-无机复合发光二极管上，这对于开发新型有机-无机复合发光二极管和有机-无机复合太阳能电池是非常重要的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种有机-无机复合发光二极管及其制作方法，为了提高器件的使用寿命和性能，我们在有机发光二极管器件中，通过引入多晶GaAs薄膜作为空穴注入层。GaAs薄膜相对有机空穴注入层具有更好的寿命。并且希望多晶GaAs空穴注入层可以提高器件的空穴注入效率。
本发明一种有机-无机复合发光二极管，其特征在于，包括：
一带有透明阳极的衬底；
一空穴注入层，该空穴注入层沉积在带有透明阳极的衬底上；
一有机空穴传输层，该有机空穴传输层沉积在空穴注入层上；
一有机发光层，该有机发光层沉积在有机空穴传输层上；
一有机电子传输层，该有机电子传输层沉积在有机发光层上；
一阴极，该阴极沉积在有机电子传输层上。
其中带有透明阳极的衬底的材料为氧化铟锡/石英或氧化铟锡/玻璃。
其中空穴注入层的材料为多晶GaAs。
其中有机空穴传输层的材料为以下任一材料：
N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)或N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylpheny)1-1’biphenyl-4，4’diamine(TPD)。
其中有机发光层和有机电子传输层的材料相同，均为：
tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)。
其中的阴极材料为以下任一种：Mg：Ag合金或LiF/Al。
本发明一种有机-无机复合发光二极管的制作方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：取一带有透明阳极的衬底，清洗；
步骤2：将清洗好的带有透明阳极的衬底，送入到分子束外延设备的预抽室中；
步骤3：除气处理；
步骤4：再将进行过除气处理的带有透明阳极的衬底送入分子束外延设备的生长室中；
步骤5：在生长室中生长空穴注入层；
步骤6：再将生长完空穴注入层的带有透明阳极的衬底送入热蒸发设备中，依次生长有机空穴传输层、有机发光层、有机电子传输层和阴极，完成器件的制作。
其中在分子束外延设备的预抽室进行除气处理时，温度为180℃-220℃，保温时间为12小时。
其中生长空穴注入层时，温度为400℃，并且生长完成后在400℃下原位保温2个小时。
其中带有透明阳极的衬底的材料为氧化铟锡/石英或氧化铟锡/玻璃。
其中空穴注入层的材料为多晶GaAs。
其中有机空穴传输层的材料为以下任一材料：
N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)或N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylpheny)1-1’biphenyl-4，4’diamine(TPD)。
其中有机发光层和有机电子传输层的材料相同，均为：
tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)。
其中的阴极材料为以下任一种：Mg：Ag合金或LiF/Al。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1有机-无机复合发光二极管的结构示意图。
图2为在石英衬底上生长的多晶GaAs薄膜的XRD结果。
图3为器件ITO/GaAs 10nm/NPB 40nm/Alq3 60nm/Mg:Ag 5nm/Ag的光电性能结果。
具体实施方式
将用实例将对本发明进行具体描述，但是本发明并不仅仅局限于所列举的实施例。
请参阅图1所示，本发明涉及一种有机-无机复合发光二极管，包括：
一带有透明阳极的衬底10；该带有透明阳极的衬底10的材料为氧化铟锡/石英或氧化铟锡/玻璃；
一空穴注入层20，该空穴注入层20沉积在带有透明阳极的衬底10上；该空穴注入层20的材料为多晶GaAs；
一有机空穴传输层30，该有机空穴传输层30沉积在空穴注入层20上；该有机空穴传输层30的材料为以下任一材料：N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)或N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylpheny)1-1’biphenyl-4，4’diamine(TPD)；
一有机发光层40，该有机发光层40沉积在有机空穴传输层30上；该有机发光层40和有机电子传输层50的材料相同，均为：tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)；
一有机电子传输层50，该有机电子传输层50沉积在有机发光层40上；
一阴极60，该阴极60沉积在有机电子传输层50上；该的阴极60材料为以下任一种：Mg：Ag合金或LiF/Al。
请再参阅图1所示，本发明一种有机-无机复合发光二极管的制作方法，包含以下步骤：
步骤1：取一带有透明阳极的衬底10，清洗；该带有透明阳极的衬底10的材料为氧化铟锡/石英或氧化铟锡/玻璃；
步骤2：将清洗好的带有透明阳极的衬底10，送入到分子束外延设备的预抽室中；
步骤3：除气处理；
所述的在分子束外延设备的预抽室进行除气处理时，温度为180℃-220℃，保温时间为12小时；
步骤4：再将进行过除气处理的带有透明阳极的衬底10送入分子束外延设备的生长室中；
步骤5：在生长室中生长空穴注入层20；所述的生长空穴注入层20时，温度为400℃，并且生长完成后在400℃下原位保温2个小时；该空穴注入层20的材料为多晶GaAs；
步骤6：再将生长完空穴注入层20的带有透明阳极的衬底10送入热蒸发设备中，依次生长有机空穴传输层30、有机发光层40、有机电子传输层50和阴极60，完成器件的制作。
其中有机空穴传输层30的材料为以下任一材料：
N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)或N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylpheny)1-1’biphenyl-4，4’diamine(TPD)。
其中有机发光层40和有机电子传输层50的材料相同，均为：
tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)。
其中的阴极60材料为以下任一种：Mg：Ag合金或LiF/Al。
在本发明中，透明阳极材料通常为ITO玻璃或FTO玻璃，也可以为半透明的金属电极，例如金、银、铂。
在本发明中，有机空穴传输层30材料是指那些具备较高空穴迁移率、优先传导空穴的有机分子材料。可以为N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)。
本发明中，有机发光层40和有机电子传输层50的材料相同，均为：tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)。
在本发明中，阴极可以为镁银合金或氟化锂/铝。
本发明的工作过程是：首先对带有透明阳极的衬底10进行清洗，把带有透明阳极的衬底10依次放入到三氯乙烯、丙酮和乙醇溶液中进行超声清洗，每种溶液中清洗时间为10分钟。然后再把带有透明阳极的衬底10依次放入到三氯乙烯、丙酮和乙醇溶液中进行水浴处理，处理后的带有透明阳极的衬底10甩干后固定在分子束外延设备的样品托上固定好，为了使带有透明阳极的衬底10在生长过程中可以加上温度，在带有透明阳极的衬底10的后方需要放置一个薄的钽片。把带有透明阳极的衬底10先放入到分子束外延设备的预抽室，然后在180℃-220℃对带有透明阳极的衬底10保温时间为12小时，进行去气处理。去气处理后，把带有透明阳极的衬底10传送进分子束外延设备的生长室中，把带有透明阳极的衬底10加热到400℃时进行生长，生长完GaAs薄膜后，带有透明阳极的衬底10在分子束外延设备生长室中，400℃原位保温2个小时。
在分子束外延设备中生长完多晶GaAs薄膜后，把样品取出，直接放入到热蒸发设备中，在多晶GaAs薄膜上面依次生长上有机空穴传输层30、有机发光层40、有机电子传输层50和阴极60。
本发明的特点和优势：
(1)本发明提供了一种在带有透明阳极的衬底10上生长多晶GaAs薄膜的方法。GaAs昂贵的外延衬底限制了GaAs材料的发展和应用，本方法采用廉价的石英或玻璃为衬底，大大降低了成本，扩展了GaAs材料的应用领域。
(2)本发明提供了一种有机-无机复合发光二极管，GaAs材料的引入，有利于提高器件的稳定性，为研制新型有机-无机复合光电器件提供基础。
实例：
我们在带有透明阳极的衬底10上生长了多晶GaAs薄膜，以及一种有机-无机复合发光二极管。其中发光二极管器件结构为ITO/GaAs10nm/NPB 40nm/Alq3 60nm/Mg:Ag 5nm/Ag。结构示意图如图1所示。从图2中可以看出，在石英衬底上生长出的GaAs薄膜为面心立方的多晶GaAs薄膜。图3为有机-无机复合发光二极管的光电性能曲线。从图3中可以看出，器件在30V时，器件的电流密度和亮度分别为4.1mA/cm2和3.96cd/m2。
Claims (14)
1、一种有机-无机复合发光二极管，其特征在于，包括：
一带有透明阳极的衬底；
一空穴注入层，该空穴注入层沉积在带有透明阳极的衬底上；
一有机空穴传输层，该有机空穴传输层沉积在空穴注入层上；
一有机发光层，该有机发光层沉积在有机空穴传输层上；
一有机电子传输层，该有机电子传输层沉积在有机发光层上；
一阴极，该阴极沉积在有机电子传输层上。
2、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中带有透明阳极的衬底的材料为氧化铟锡/石英或氧化铟锡/玻璃。
3、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中空穴注入层的材料为多晶GaAs。
4、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中有机空穴传输层的材料为以下任一材料：
N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)或N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylpheny)1-1’biphenyl-4，4’diamine(TPD)。
5、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中有机发光层和有机电子传输层的材料相同，均为：
tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)。
6、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中的阴极材料为以下任一种：Mg：Ag合金或LiF/Al。
7、一种有机-无机复合发光二极管的制作方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：取一带有透明阳极的衬底，清洗；
步骤2：将清洗好的带有透明阳极的衬底，送入到分子束外延设备的预抽室中；
步骤3：除气处理；
步骤4：再将进行过除气处理的带有透明阳极的衬底送入分子束外延设备的生长室中；
步骤5：在生长室中生长空穴注入层；
步骤6：再将生长完空穴注入层的带有透明阳极的衬底送入热蒸发设备中，依次生长有机空穴传输层、有机发光层、有机电子传输层和阴极，完成器件的制作。
8、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管的制作方法，其特征在于，其中在分子束外延设备的预抽室进行除气处理时，温度为180℃-220℃，保温时间为12小时。
9、根据权利要求1所述的有机-无机复合发光二极管的制作方法，其特征在于，其中生长空穴注入层时，温度为400℃，并且生长完成后在400℃下原位保温2个小时。
10、根据权利要求7所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中带有透明阳极的衬底的材料为氧化铟锡/石英或氧化铟锡/玻璃。
11、根据权利要求7所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中空穴注入层的材料为多晶GaAs。
12、根据权利要求7所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中有机空穴传输层的材料为以下任一材料：
N，N’-bis-(1-naphthlddipheny)-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)或N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylpheny)1-1’biphenyl-4，4’diamine(TPD)。
13、根据权利要求7所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中有机发光层和有机电子传输层的材料相同，均为：
tris(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)。
14、根据权利要求7所述的有机-无机复合发光二极管，其特征在于，其中的阴极材料为以下任一种：Mg∶Ag合金或LiF/Al。
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|---|---|---|---|---|
| CN105097830A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-11-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种阵列基板及其制作方法、显示面板和显示装置 |
| CN111073649A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-28 | 中国科学院半导体研究所 | 用于二次外延预处理的腐蚀液、其制备方法及预处理方法 |
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2007
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