基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，包括顺序层叠的阳极、由可溶于水且不溶于有机溶剂的空穴传输材料制成空穴传输层、由溶于芳香烃或者卤化烃类有机溶剂的主体材料和发光客体材料制备而成的发光层、掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层、以及阴极。本发明专利技术还公开了全溶液加工型有机发光二极管的制备方法：先将ITO玻璃基底彻底清洗，再旋涂制备空穴传输层、发光层、电子传输层，然后在真空中蒸镀制备金属电极，结束后进行冷却即可。本发明专利技术的优点是：将金属纳米粒子掺杂到电子传输层中，利用金属纳米粒子等离子体共振效应，有效提高了有机发光二极管的效率，本发明专利技术简单易行，具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管及其制备方法
本专利技术涉及有机电致发光
，具体涉及基于金属纳米粒子的全溶液加工型有机发光二极管及制备方法。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)由于在显示和照明领域的潜在应用价值，以及简单的制备工艺，丰富的材料体系，吸引了科学界以及工业界的广泛关注。但是，目前商业化的产品都是基于小分子材料，以真空蒸镀工艺实现的，这种工艺存在前期设备投资大、材料浪费严重、成品率低、难以实现大面积等缺点。溶液处理法具有简单且低成本的优势，更适用于OLED的批量生产，但是目前所使用的溶液处理法效率较低，性能不够好。现阶段，溶液加工工艺的研究主要集中在溶液加工的有机发光层，例如，文献OPTICSEXPRESS，2016，(4)，1250—1256中提到对溶液加工的发光层主体材料进行改进，使用混合主体材料制备绿光器件，器件性能提高1.5倍，但是电子传输层仍采用蒸镀方法制备，并不能实现真正的全溶液化，想要真正摆脱真空蒸镀设备的束缚制备全溶液器件，就必须考虑溶液电子传输层制备工艺。目前为止，使用溶液法制备电子传输层的一大困难，在于制备过程对下一层发光层破坏严重，使发光效率降低，从而减弱器件性能，因此在全溶液器件中，改善发光层发光效率仍是提升器件性能的关键。金属纳米粒子的表面在一定的激发条件下形成的局域表面等离子体(LSPR)，可使纳米粒子附近的电场得到增强，将金属纳米粒子引入OLED器件后，可以改善发光层效率从而提升器件性能。金属纳米粒子可由溶液法或者蒸镀法制备而来，其中溶液法制备的纳米粒子可以有较为尖锐的形状，使共振强度更大，增强器件性能，同时与全溶液制膜工艺方法相结合，所以是提高溶液加工型OLED性能的重要途径。至今为止，使用金属纳米粒子提高OLED器件性能的工作主要集中在将纳米粒子掺杂至空穴传输层或者是掺杂至发光层中，都可以利用增强的电场，提高与之临近的发光分子的自发辐射效率从而有效提高内量子效率。例如，在应用物理学报，2012，100，0003-6951的文献中提到将金纳米粒子和空穴传输层混合，利用金属纳米粒子共振波长与绿光发光波长匹配，提高绿光强度，从而提升器件性能。在光学快报，2017，17，0145-9592的文献中提到将银金属纳米粒子与发光层混合，发光材料的电致发光光谱(EL)与纳米粒子共振峰重叠，增强了共振，同时金属纳米粒子利用等离子体共振效应，减少激子衰减从而减少发光激子淬灭，提高了器件性能。但是，这两种方法也有其局限之处。一般使用的发光层材料空穴导电性强，激子的复合区域靠近电子传输层，将金属纳米粒子掺杂在空穴传输层时，金属纳米粒子与激子的复合区域距离较远，耦合作用弱；而如果将金属纳米粒子加入发光层，则易引入不必要的杂质，对发光层产生破坏。因而亟需专利技术一种由全溶液方法制备而成且器件亮度和发光效率高的有机发光二极管及制备方法。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种全溶液方法制备且器件亮度和发光效率高的有机发光二极管。为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：包括顺序层叠的阳极、空穴传输层、发光层、掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层、以及阴极。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：阳极采用铟锡氧化物玻璃基底，空穴传输层由可溶于水且不溶于有机溶剂的空穴传输材料制备而成，发光层由溶于芳香烃或者卤化烃类有机溶剂的主体材料和发光客体材料制备而成，阴极由功函数较低的金属材料制备而成。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：空穴传输材料为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：在发光层中，有机溶剂为甲苯或氯苯或氯仿。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：在发光层中，主体材料为聚9-乙烯基咔唑或1,3-双[5-(4-叔丁基苯基)-2-[1,3,4]恶二唑基]苯；绿光客体材料为三[2-(对甲苯基)吡啶]合铱，蓝光客体材料为双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱，黄光客体材料为乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层由电子传输材料溶溶液与金属纳米粒子溶液混合后旋涂制备而成。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：电子传输材料溶液采用能溶于醇类有机溶剂的电子传输材料。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：电子传输材料溶液中的有机溶剂为甲酸或甲醇或乙醇，电子传输材料溶液中的电子传输材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPb)、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)中的任意一种或多种。进一步地，前述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其中：金属纳米粒子能够溶于乙醇，可以产生较强等离子体共振电场，金属纳米粒子的尺寸不超过60纳米，金属纳米粒子需要有10-20纳米的绝缘包裹层。通过上述技术方案的实施，本专利技术的有益效果是：(1)采用了溶液法制备的金属纳米粒子，可以形成棱角，实现更高的共振强度，提高了有机发光二级管的亮度和发光效率；(2)对金属纳米粒子进行了包裹，减弱了金属纳米粒子的陷阱效应对器件的不利影响，同时金属纳米粒子的包裹层作为激子和纳米粒子间的阻隔层，避免激子淬灭，进一步提高了有机发光二级管的亮度和发光效率；(3)在电子传输层掺杂金属纳米粒子后，降低电流密度，改善了器件的电子空穴平衡，缩小了金属纳米粒子与激子复合区域的距离，提高耦合效率，利用金属纳米粒子的等离子体共振效应，引起激子辐射速率增强，促进激子发光，提高激子的发光效率，从而提高了有机发光二级管的亮度和发光效率提高激子的发光效率。本专利技术的第二个目的是提供能够采用全溶液方法制备基于金属纳米粒子的全溶液加工型有机发光二极管的方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将铟锡氧化物玻璃基底依次放入丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗，经氮气吹干后置于烘箱中烘干，然后将清洗干净的铟锡氧化物玻璃基底进行紫外处理；步骤二：然后将空穴传输材料旋涂于经过紫外处理后的铟锡氧化物玻璃基底的表面形成空穴传输层，然后将旋涂有空穴传输层的铟锡氧化物玻璃基底进行热退火处理；步骤三：然后称取主体材料和发光客体材料等发光层材料并溶解于有机溶剂中配制得到发光层溶液，然后将发光层溶液旋涂于空穴传输层的表面形成发光层，然后将依次旋涂有空穴传输层及发光层的铟锡氧化物玻璃基底进行热退火处理；步骤四：然后称取电子传输层材料并溶解于醇类有机溶剂中配置得到电子传输材料溶液，接着将金属纳米粒子溶液与电子传输材料溶液混合配置得到掺有金属纳米粒子的电子传输层溶液，然后将掺有金属纳米粒子的电子传输层溶液旋涂在发光层表面形成掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层；步骤五：然后将旋涂完空穴传输层、发光层和掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层的铟锡氧化物玻璃基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：包括顺序层叠的阳极、空穴传输层、发光层、掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层、以及阴极。

【技术特征摘要】
1.基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：包括顺序层叠的阳极、空穴传输层、发光层、掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层、以及阴极。2.根据权利要求1所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：阳极采用铟锡氧化物玻璃基底，空穴传输层由可溶于水且不溶于有机溶剂的空穴传输材料制备而成，发光层由溶于芳香烃或者卤化烃类有机溶剂的主体材料和发光客体材料制备而成，阴极由功函数较低的金属材料制备而成。3.根据权利要求2所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：空穴传输材料为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸。4.根据权利要求2所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：在发光层中，有机溶剂为甲苯或氯苯或氯仿。5.根据权利要求2所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：在发光层中，主体材料为聚9-乙烯基咔唑或1,3-双[5-(4-叔丁基苯基)-2-[1,3,4]恶二唑基]苯；绿光客体材料为三[2-(对甲苯基)吡啶]合铱，蓝光客体材料为双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱，黄光客体材料为乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱。6.根据权利要求1所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：掺有金属纳米粒子的溶液电子传输层由电子传输材料溶溶液与金属纳米粒子溶液混合后旋涂制备而成。7.根据权利要求6所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：电子传输材料溶液采用能溶于醇类有机溶剂的电子传输材料。8.根据权利要求7所述的基于金属纳米粒子的全溶液有机发光二极管，其特征在于：电子传输材料溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓玲玲，詹楠，鱼天燕，陈淑芬，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32