CN105870357A - 一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，由用于起支撑作用的基底(1)、用于空穴注入和电学接触的阳极(2)、用于提高空穴注入的空穴注入层(3)、用于空穴传输的空穴传输层(4)、用于发光的发光层(5)、用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)、用于提高电子注入的电子注入层(7)、用于电子注入和电学接触的阴极(8)依次构成。本发明公开了一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，可应用于发光、显示及照明。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，属于有机电致发光技术领域。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-emitting diodes，简称OLEDs)在固体照明和平板显示技术中有潜在的广泛应用前景，其厚度薄，质量轻，且具有较高的散热性能，可实现全彩显示，也容易实现白光照明，还可制作于柔性衬底上。该技术领域主要进展如下：
1、1987年，Tang等人报道了采用真空热蒸发镀膜方法制备的、以胺类衍生物为空穴传输层，以8-羟基喹啉铝(Alq3)为发光层和电子传输层的双层结构OLEDs(C.W.Tang and S.A.VanSlyke，Appl.Phys.Lett.51，913，1987)。
2、2005年，Hong，I.H.等人首次报导了以2.5nm的C60作为空穴注入材料***阳极和空穴传输层之间，空穴注入得到明显增加的OLEDs(I.H Hong，M.W Lee，Y.M Koo，H Jeong，T.SKim，O.K Song，Appl.Phys.Lett.87，063502，2005)。
3、2012年，Wang等人研究了C60：LiF掺杂层作为电子传输层的OLEDs，发现器件的功率效率上升了50％(Z.B.Wang，M.G.Helander，J.Qiu，D.Gao，Y.L.Chang，Z.H.Lu，Nanotechnology，23，344010，2012)。
4、2009年，李艳武等人研究了将C60作为激子阻挡层***阴极和Alq3之间的OLEDs，发现器件的功率效率得到明显增强。(李艳武，刘彭义，侯林涛，武春林，光电子激光，20(7)，2009)。
5、2013年，Wu等人研究了在阴极和C60之间***数纳米的Alq3的OLEDs，发现对比不***Alq3的器件得到了更高的电流效率和功率效率(X.M.Wu，X Mu，Y.L.Hua，J.J.Bai，LWang，Z.H.Xiao，N.Dong，S.G.Yin，Ieee.Electr.Device.L.34，650，2013)。
发明内容
本发明提出了一种具有富勒烯电子传输层有机发光器件，由用于起支撑作用的基底(1)、用于空穴注入和电学接触的阳极(2)、用于提高空穴注入的空穴注入层(3)、用于空穴传输的空穴传输层(4)、用于发光的发光层(5)、用于提高电子注入和传输效率的复合电子传输层(6)、用于提高电子注入的电子注入层(7)、用于电子注入和电学接触的阴极(8)依次构成。本发明公开了一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，可应用于发光、显示及照明。
1.一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：由用于起支撑作用的基底(1)、用于空穴注入和电学接触的阳极(2)、用于提高空穴注入的空穴注入层(3)、用于空穴传输的空穴传输层(4)、用于发光的发光层(5)、用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)、用于提高电子注入的电子注入层(7)、用于电子注入和电学接触的阴极(8)依次构成。
2、根据权利要求1所述的富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：所述的用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)厚度范围为0.1纳米-1毫米。
3、根据权利要求1所述的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：所述的用于提高电子注入和传输特性的富勒烯电子传输层(6)为多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
4、根据权利要求1所述的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：所述的用于提高电子注入和传输特性的富勒烯电子传输层(6)多层结构可采用包括但不局限于真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射或分子束外延等薄膜或薄层干法制备工艺制备，也可采用包括但不局限于旋涂、浇铸、提拉、印刷、沉淀等薄膜或薄层湿法制备工艺制备；其中各层可采用一种方法制备，也可分别采用不同方法制备。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，其详细的技术手段，可依照说明书的内容予以实施。为了让本发明特征能够更明显易懂，以下特举具体实施方法，并配合附图进行详细说明，如下。
附图说明
图1是本发明具有富勒烯电子传输层的有机发光器件的结构示意图。
图1中，本发明一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件由用于起支撑作用的基底(1)、用于空穴注入和电学接触的阳极(2)、用于提高空穴注入的空穴注入层(3)、用于空穴传输的空穴传输层(4)、用于发光的发光层(5)、用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)、用于提高电子注入的电子注入层(7)、用于电子注入和电学接触的阴极(8)依次构成。
图1中，基底(1)厚度为1微米-1厘米；在可见光范围内具有较高透过率；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以是刚性或柔性；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如玻璃、塑料、金属、有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，阳极(2)厚度为0.1纳米-1毫米；导电并在可见光范围内透明；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如铟锡氧化物(ITO)、其它导电透明的化合物、导电透明的有机小分子、导电透明的聚合物、导电半透明的金属、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，空穴注入层(3)厚度范围为0.1纳米-1毫米；为单层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，空穴传输层(4)厚度范围为0.1纳米-1毫米；为多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，有机材料发光层(5)厚度为0.1纳米-1毫米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由发光的无机或有机荧光或磷光材料构成；包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如各种发光的无机或有机荧光或磷光材料及其掺杂的有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，富勒烯电子传输层(6)厚度为0.1纳米-1毫米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，电子注入层(7)厚度为0.1纳米-1毫米；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
图1中，阴极(8)厚度为0.1纳米-1毫米；导电并在可见光范围内具有高反射率；可以是单层或多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分构成；可以由无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如金属、导电的氧族化合物、导电的有机小分子、导电的聚合物、或上述材料构成的复合或混合材料。
图2是本发明具体实施方法中一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件的结构示意图。
图2中，基底(1)由厚度约为1毫米的玻璃构成，在可见光范围内具有高透过率。
图2中，阳极(2)由厚度约为180纳米的透明导电ITO构成，在可见光范围内具有高透过率。
图2中，空穴注入层(3)由厚度约为1纳米的MoO3构成
图2中，空穴传输层(4)由厚度约为40纳米的NPB构成。
图2中，发光层(5)由厚度约为30纳米的有机小分子荧光材料Alq3构成。
图2中，富勒烯电子传输层(6)为双层结构，第一层由厚度约为20纳米的C60构成，第二层由厚度为1纳米的Alq3作为缓冲层构成。
图2中，用于提高电子注入的电子注入层(7)由厚度为1纳米的LiF构成。
图2中，阴极(8)由厚度约为120纳米导电并在可见光范围内具有高反射率的金属Al薄膜构成。
图3、图4、图5分别是本发明具体实施方法中有机发光器件的电流电压特性、发光亮度特性、功率效率特性。其中△符号代表本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件的特性，□符号代表现有技术器件1特性，○符号代表现有技术器件2特性。
如图3、图4、图5所示，本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件比现有技术器件具有更低的驱动电压、更高的发光亮度、更高的功率效率。本发明的具体实施方法充分体现了本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件与现有技术器件对比具有的新颖性、创造性及先进性。
具体实施方式
首先，在表面镀有透明导电ITO(厚度约为180纳米)阳极(2)的玻璃基底(1)表面上采用真空热蒸发镀膜的方法制备厚度约为1纳米的MoO3层(3)、40纳米的NPB空穴传输层(4)、厚度约为30纳米的Alq3发光层(5)。
其次，采用真空热蒸发镀膜的方法制备在上述Alq3发光层(5)表面连续制备厚度约为厚度约为20纳米的C60和厚度约为1纳米的Alq3缓冲层，上述两层依次叠加构成富勒烯电子传输层(6)。
最后，采用真空热蒸发镀膜的方法制备在上述富勒烯电子传输层(6)表面连续制备厚度约为1纳米的LiF电子注入层(7)和120纳米的金属Al阴极(8)。
本发明具体实施方法中具有富勒烯电子传输层的有机发光器件结构如图2所示，具体器件结构为：玻璃/ITO(180nm)/MoO3(1nm)/NPB(40nm)/Alq3(30nm)/C60(20nm)/Alq3(1nm)/LiF(1nm)/Al(120nm)。
为体现本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件与现有技术器件对比具有的新颖性、创造性及先进性。采用真空热蒸发镀膜的方法制备现有技术器件如下：
现有技术器件1不具有缓冲层Alq3和电子传输层C60，具体器件结构为：玻璃/ITO(180nm)/MoO3(1nm)/NPB(40nm)/Alq3(50nm)/LiF(1nm)/Al(120nm)。
现有技术器件2具有厚度约为20纳米的电子传输层C60而不具有缓冲层Alq3，具体器件结构为：玻璃/ITO(180nm)/MoO3(1nm)/NPB(40nm)/Alq3(30nm)/C60(20nm)/LiF(1nm)/Al(120nm)。
上述有机发光器件均在基本相同的条件下制备及测试，有机发光器件制备好未经封装直接在室温大气环境中测试，采用Kathely 236源测量单元测量有机发光器件电流电压特性，采用北京师范大学光电仪器厂生产的ST-86LA屏幕亮度计测量有机发光器件的亮度。
图3、图4、图5分别是本发明具体实施方法中有机发光器件的电流电压特性、发光亮度特性、功率效率特性。其中△符号代表本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件的特性，□符号代表现有技术器件1特性，○符号代表现有器件2特性。
如图3、图4、图5所示，本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件比现有技术器件具有更低的驱动电压、更高的发光亮度、更高的功率效率。本发明的具体实施方法充分体现了本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件与现有技术器件对比具有的新颖性、创造性及先进性。
本发明具体实施方法中有机发光器件的性能如表1所示：
表1本发明具体实施方法中有机发光器件的性能
| 有机发光器件 | 驱动电压(V) | 发光亮度(cd/m2) | 功率效率(lm/W) |
| 本发明器件△ | 5.4 | 3387 | 1.16 |
| 现有技术器件1□ | 6.6 | 707 | 0.98 |
| 现有技术器件2○ | 5.95 | 1359 | 0.96 |
表1中，有机发光器件的驱动电压对应电流密度为100mA/cm2，有机发光器件的发光亮度对应驱动电压为6V，有机发光器件的功率效率均取最大值。
表1中，本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件比现有技术器件具有更低的驱动电压、更高的发光亮度、更高的功率效率。本发明的具体实施方法充分体现了本发明提出的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件与现有技术器件对比具有的新颖性、创造性及先进性。
本发明中提及的技术术语为本领域技术人员所公知，本发明实施例中提及的材料及其英文缩写和制备方法为本领域技术人员所公知，但本领域技术人员应当理解，本发明并不受本实施例所述的材料和制备方法所限制，本发明权利要求及发明内容概括了本发明的范围和精神。
Claims (4)
1.一种具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：由用于起支撑作用的基底(1)、用于空穴注入和电学接触的阳极(2)、用于提高空穴注入的空穴注入层(3)、用于空穴传输的空穴传输层(4)、用于发光的发光层(5)、用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)、用于提高电子注入的电子注入层(7)、用于电子注入和电学接触的阴极(8)依次构成。
2.根据权利要求1所述的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：所述的用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)厚度范围为0.1纳米-1毫米。
3.根据权利要求1所述的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：所述的用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)为多层结构，其中每层可以由单一组分或多组分无机或有机材料构成，包括但不局限于各种单质、化合物及其复合或混合材料，如有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、或上述材料构成的复合或混合材料等。
4.根据权利要求1所述的具有富勒烯电子传输层的有机发光器件，其特征在于：所述的用于提高电子注入和传输效率的富勒烯电子传输层(6)多层结构可采用包括但不局限于真空热蒸发、电子束蒸发、激光闪蒸、溅射或分子束外延等薄膜或薄层干法制备工艺制备，也可采用包括但不局限于旋涂、浇铸、提拉、印刷、沉淀等薄膜或薄层湿法制备工艺制备；其中各层可采用一种方法制备，也可分别采用不同方法制备。
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