CN105810839A - 一种单层蓝光激基复合物有机电致发光器件及其制作方法 - Google Patents

一种单层蓝光激基复合物有机电致发光器件及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件，基于常见的商业化OLED空穴传输材料和电子传输材料进行设计，产生蓝色单层激基复合物层，作为发光层；并且针对空穴传输材料m‑MTDATA和电子传输材料TmPyPb混合构成的单层激基复合物层进行PL寿命测试，证明了其具有热激活延迟荧光效应(TADF效应)；不仅如此，针对所述空穴传输材料m‑MTDATA与所述电子传输材料TmPyPb的质量混合比例，进一步设计为60‑80％，使得所设计的有机电致发光器件的光谱峰值能够小于465nm；不仅如此，本发明还涉及单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，有效提高了所设计有机电致发光器件的制作工作效率。

Description

一种单层蓝光激基复合物有机电致发光器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件及其制作方法，属于有机电子技术领域。
背景技术
有机电致发光器件(organic light emitting diode,OLED)在智能手机屏幕，平板显示器以及固体照明的应用上拥有巨大的潜力。从1987年至今，OLED已经蓬勃发展了近三十年。近年来，高激子利用率材料逐渐成为OLED材料研究的热点，其中具有TADF效应的激基复合物目前正在被大家广泛研究。
众所周知，激基复合物(exciplex)是一种形成于电子给体(D)和电子受体(A)之间的聚集体，在激发态时两分子作用较强，产生新的能级(激基态)。自1963年Leonhardt和Weller发现激发态的芘分子与基态的二甲基苯胺分子可相互作用形成激基复合物以来，激基复合物发光因其存在的重要性和广泛性引起了人们的广泛关注。激基复合物发光光谱宽且相对于电子给体(D)和电子受体(A)的发光光谱有较大红移，在OLED发光中，激基复合物发光被广泛应用OLED白光器件中和光谱调节。但是最初大家研究的激基复合物发光效率普遍偏弱，这也严重制约着其在高效OLED发光中的发展。
2012年，Chihaya Adachi课题组通过选择具有强分子间电荷转移(charge-transfer；CT)体系的激基复合物，利用分子间CT态拉近单线态(T1)和单线态(S1)能隙，减小了ΔEST，有效实现了三线态到单线态的反向系间窜越(reverse intersystem crossing；RISC)，这样就在发光中充分利用了75％的激基态三线态激子，激子利用率得到了明显的提升(>86.5％)，最大外量子效率达到5.4％。近期一系列基于具有TADF效应的激基复合物的高效电致发光器件得到了广泛的研究，目前最高的外量子效率达到15.4％，这样的高效率使得这使得以前不被看好的激基复合物发光器件再次得到了人们的关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于常见的商业化OLED空穴传输材料和电子传输材料，具有TADF效应的单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件，包括由下至上依次设置的氧化铟锡玻璃基底、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和不透明金属电极；其特征在于：所述发光层为由空穴传 输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb混合构成的单层激基复合物层。
作为本发明的一种优选技术方案：所述激基复合物层中，所述空穴传输材料m-MTDATA与所述电子传输材料TmPyPb的质量混合比例为60-80％。
本发明所述一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件，基于常见的商业化OLED空穴传输材料和电子传输材料进行设计，产生蓝色单层激基复合物层，作为发光层，有利用产业化；并且针对所采用空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb混合构成的单层激基复合物层进行PL寿命测试，证明了其具有热激活延迟荧光效应(TADF效应)；不仅如此，针对所述空穴传输材料m-MTDATA与所述电子传输材料TmPyPb的质量混合比例，进一步设计为60-80％，使得所设计的有机电致发光器件的光谱峰值能够小于465nm。
与此相应，本发明所要解决的技术问题是提供一种全新设计架构，能够为所设计单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作提供高效工作效率的制作方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，包括如下步骤：
步骤001.针对所述氧化铟锡玻璃基底进行清洗预处理操作，然后进入步骤002；
步骤002.采用真空蒸镀方法，将所述空穴传输层附着在所述氧化铟锡玻璃基底上，然后进入步骤003；
步骤003.针对空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb，按预设质量混合比例进行混合，构成单层激基复合物层，作为发光层，然后进入步骤004；
步骤004.采用真空蒸镀方法，将所述发光层附着在所述空穴传输层上，然后进入步骤005；
步骤005.采用真空蒸镀方法，将所述电子传输层附着在所述发光层上，然后进入步骤006；
步骤006.采用真空蒸镀方法，将所述电子注入层附着在所述电子传输层上，然后进入步骤007；
步骤007.采用真空蒸镀方法，将所述不透明金属电极附着在所述电子注入层上，由此构成有机电致发光器件。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤001具体包括如下步骤：
步骤00101.采用离子水针对所述氧化铟锡玻璃基底清洗10分钟，然后进入步骤00102；
步骤00102.采用丙酮针对所述氧化铟锡玻璃基底进一步清洗15分钟，然后进入步骤00103；
步骤00103.采用乙醇针对所述氧化铟锡玻璃基底进一步清洗15分钟，然后进入步骤00104；
步骤00104.在120℃的环境下，针对所述氧化铟锡玻璃基底干燥30分钟，然后进入步骤00105；
步骤00105.针对所述氧化铟锡玻璃基底进行紫外线照射处理，完成针对所述氧化铟锡玻璃基底进行清洗预处理操作。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤003中，针对空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb，按60-80％的质量混合比例进行混合，构成单层激基复合物层，作为发光层。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤002至步骤007中，所述真空蒸镀方法中的真空环境为小于等于5×10-4Pa真空环境。
本发明所述一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，采用全新设计架构，有效提高了所设计有机电致发光器件的制作工作效率，并且所设计的有机电致发光器件基于常见的商业化OLED空穴传输材料和电子传输材料进行设计，产生蓝色单层激基复合物层，作为发光层，有利用产业化；并且针对所采用空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb混合构成的单层激基复合物层进行PL寿命测试，证明了其具有热激活延迟荧光效应(TADF效应)；不仅如此，针对所述空穴传输材料m-MTDATA与所述电子传输材料TmPyPb的质量混合比例，进一步设计为60-80％，使得所设计的有机电致发光器件的光谱峰值能够小于465nm。
附图说明
图1是m-MTDATA；TmPyPb；m-MTDATA：TmPyPb薄膜的PL光谱示意图；
图2是m-MTDATA：TmPyPb激基复合物体系的光致发光寿命示意图，激发光为360nm；
图3是实施例中器件a1、a2、a3分别在7V下的电致发光光谱示意图；
图4a是实施例中器件a3电流密度-电压-亮度示意图；
图4b是实施例中器件a3亮度-电流-功率效率关系曲线示意图；
图4c是实施例中器件a3从3.5V到10V电压下的电致发光光谱示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，使用高真空蒸镀设备制备基于石英片为基底的m-MTDATA:TmPyPb混合单层薄膜，根据PL寿命和光谱得出m-MTDATA:TmPyPb体系是一种具有TADF效应的蓝光激基复合物体系，具体步骤如下，其中，空穴传输材料m-MTDATA为4,4',4”-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine，即C57H48N4；电子传输材料TmPyPb为1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene，即C39H27N3。
(1)用去离子水、丙酮、乙醇等溶剂清洗石英片基底；
(2)使用高真空蒸镀设备蒸镀m-MTDATA:TmPyPb混合单层薄膜于石英片基底上，厚度为100nm
(3)测试PL寿命和光谱，得到寿命为7μs，证明了其具有TADF效应；
本发明所设计的一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件及其制作方法，在实际应用过程当中，具体包括如下步骤：
步骤001.针对所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)进行清洗预处理操作，然后进入步骤002。
其中，所述步骤001具体包括如下步骤：
步骤00101.采用离子水针对所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)清洗10分钟，然后进入步骤00102。
步骤00102.采用丙酮针对所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)进一步清洗15分钟，然后进入步骤00103。
步骤00103.采用乙醇针对所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)进一步清洗15分钟，然后进入步骤00104。
步骤00104.在120℃的环境下，针对所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)干燥30分钟，然后进入步骤00105。
步骤00105.针对所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)进行紫外线照射处理，完成针对 所述氧化铟锡玻璃基底进行清洗预处理操作。
步骤002.在小于等于5×10-4Pa的真空环境下，采用真空蒸镀方法，将所述空穴传输层附着在所述氧化铟锡玻璃基底(ITO基底)上，然后进入步骤003。
步骤003.针对空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb，按60-80％的质量混合比例进行混合，构成单层激基复合物层，作为发光层，然后进入步骤004。
步骤004.在小于等于5×10-4Pa的真空环境下，采用真空蒸镀方法，将所述发光层附着在所述空穴传输层上，然后进入步骤005。
步骤005.在小于等于5×10-4Pa的真空环境下，采用真空蒸镀方法，将所述电子传输层附着在所述发光层上，然后进入步骤006。
步骤006.在小于等于5×10-4Pa的真空环境下，采用真空蒸镀方法，将所述电子注入层附着在所述电子传输层上，然后进入步骤007。
步骤007.在小于等于5×10-4Pa的真空环境下，采用真空蒸镀方法，将所述不透明金属电极附着在所述电子注入层上，由此构成有机电致发光器件。
由此，设计单层蓝光激基复合物的有机电致发光器，由下至上依次设置的氧化铟锡玻璃基底、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和不透明金属电极；其中，所述发光层为由空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb混合构成的单层激基复合物层，且空穴传输材料m-MTDATA与所述电子传输材料TmPyPb的质量混合比例为60-80％，所制造获得单层蓝光激基复合物的有机电致发光器，有机电致发光器件的光谱峰值能够小于465nm。
在实际应用过程当中，基于上述技术方案分别设计a1、a2、a3三种器件，a1、a2、a3三种器件分别为：ITO/m-MTDATA(20nm)/Xwt％m-MTDATA:TmPyPb(30nm)/TmPyPb(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)；其中ITO指的是器件的阳极，即氧化铟锡；m-MTDATA(20nm)指的是器件的空穴传输层为m-MTDATA，厚度为20nm；Xwt％m-MTDATA:TmPyPb(30nm)指的是器件的器件的发光层为m-MTDATA:TmPyPb体系，厚度为30nm；wt指的质量掺杂比例，a1器件的X＝30；a2器件的X＝50；a3器件的X＝70，分别指器件a1、a2、a3的m-MTDATA在m-MTDATA:TmPyPb体系中的质量掺杂比例30％,50％,70％；TmPyPb(20nm)指的是器件的电子传输层为m-MTDATA，厚度为20nm；LiF(1nm)指的是器件 的电子注入层为LiF，厚度为1nm；Al(100nm)指的是器件的阴极，厚度为100nm。
如图3、图4a、图4b和图4c所示，显示了器件a1、a2、a3的实际光检测效果，其中，如图3所示，器件a1、a2、a3在外置电压为7V情况下的电致发光光谱，其中器件a3的光谱为深蓝发射；图4a是实施例中器件a3电流密度-电压-亮度示意图；图4b是实施例中器件a3亮度-电流-功率效率关系曲线示意图；图4c是实施例中器件a3从3.5V到10V电压下的电致发光光谱示意图。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件，包括由下至上依次设置的氧化铟锡玻璃基底、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和不透明金属电极；其特征在于：所述发光层为由空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb混合构成的单层激基复合物层。
2.根据权利要求1所述一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件，其特征在于：所述激基复合物层中，所述空穴传输材料m-MTDATA与所述电子传输材料TmPyPb的质量混合比例为60-80％。
3.一种基于权利要求1至2中任意一项所述单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤001.针对所述氧化铟锡玻璃基底进行清洗预处理操作，然后进入步骤002；
步骤002.采用真空蒸镀方法，将所述空穴传输层附着在所述氧化铟锡玻璃基底上，然后进入步骤003；
步骤003.针对空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb，按预设质量混合比例进行混合，构成单层激基复合物层，作为发光层，然后进入步骤004；
步骤004.采用真空蒸镀方法，将所述发光层附着在所述空穴传输层上，然后进入步骤005；
步骤005.采用真空蒸镀方法，将所述电子传输层附着在所述发光层上，然后进入步骤006；
步骤006.采用真空蒸镀方法，将所述电子注入层附着在所述电子传输层上，然后进入步骤007；
步骤007.采用真空蒸镀方法，将所述不透明金属电极附着在所述电子注入层上，由此构成有机电致发光器件。
4.根据权利要求3所述一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，其特征在于：所述步骤001具体包括如下步骤：
步骤00101.采用离子水针对所述氧化铟锡玻璃基底清洗10分钟，然后进入步骤00102；
步骤00102.采用丙酮针对所述氧化铟锡玻璃基底进一步清洗15分钟，然后进入步骤00103；
步骤00103.采用乙醇针对所述氧化铟锡玻璃基底进一步清洗15分钟，然后进入步骤00104；
步骤00104.在120℃的环境下，针对所述氧化铟锡玻璃基底干燥30分钟，然后进入步骤00105；
步骤00105.针对所述氧化铟锡玻璃基底进行紫外线照射处理，完成针对所述氧化铟锡玻璃基底进行清洗预处理操作。
5.根据权利要求3所述一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，其特征在于：所述步骤003中，针对空穴传输材料m-MTDATA和电子传输材料TmPyPb，按60-80％的质量混合比例进行混合，构成单层激基复合物层，作为发光层。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述一种单层蓝光激基复合物的有机电致发光器件的制作方法，其特征在于：所述步骤002至步骤007中，所述真空蒸镀方法中的真空环境为小于等于5×10-4Pa真空环境。
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