一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管制造技术

本发明专利技术属于有机发光二极管领域，公开了一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管。所述有机发光二极管的结构由下至上依次包括透明玻璃基板、ITO阳极、有机异质结1、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层、有机异质结2和Al阴极层；有机异质结1和有机异质结2均是由p型有机半导体材料和n型有机半导体材料组成的有机平面异质结。本发明专利技术的有机发光二极管实现了电荷注入原理的突破，完全不同于传统有机发光二极管从金属电极注入电荷的过程，所得有机发光二极管具有高效率、高稳定性的特点。

An Organic Light Emitting Diode with Organic Semiconductor Heterojunction as Charge Injection Layer

【技术实现步骤摘要】
一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管
本专利技术属于有机发光二极管领域，具体涉及一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管。
技术介绍
有机发光二极管(Organiclight-emittingdiodes，OLEDs)被认为是下一代新型显示和照明技术，由于具有自发光、高效节能、柔性可弯曲、轻薄且易大面积、快响应、低成本等优点，使其在可移动显示、电视等显示领域和通用照明、汽车照明、医疗照明等照明领域显示了巨大应用市场。高性能OLEDs的必要条件是实现电子和空穴的高效和平衡注入，这就需要金属电极和有机半导体之间有低的接触势垒，实现电子和空穴的欧姆注入。在传统的OLEDs中，电极与有机传输材料的能级并不匹配，电子和空穴的注入完全依赖于所用金属的功函数，即使引入薄的电荷注入层也无法消除势垒，达到高效平衡注入，这就很大程度地限制了OLEDs性能的提高。除此之外，当电荷从电极直接注入时，由于注入势垒的存在，会在电极界面累计大量电荷，并形成高的局域电场，而无机金属电极与有机半导体材料之间的界面缺陷也会淬灭电荷，造成界面的不稳定性，这些问题大大限制了OLEDs的效率和稳定性的进一步提高。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管。与传统有机发光二级管OLEDs相比，其显著的特点是利用有机半导体异质结在电场下高效电荷产生特性，将有机半导体异质结引入到电极界面作为电荷注入层，实现了电荷的有效注入，即电荷不再由电极直接注入而是由异质结产生的电荷的注入，这不仅可以最大程度避免因电极注入势垒而引起的电荷积累造成的淬灭和界面不稳定问题，也有利于实现电荷的平衡，为高性能OLEDs的制备提供了新方法。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，其结构由下至上依次包括透明玻璃基板、ITO阳极、有机异质结1、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层、有机异质结2和Al阴极层；所述结构中的有机异质结1和有机异质结2均是由p型有机半导体材料和n型有机半导体材料组成的有机平面异质结；所述n型有机半导体材料的最低未占据分子轨道(LUMO)和p型有机半导体材料的最高占据分子轨道(HOMO)之间的能级差≤0.3eV。优选地，所述有机异质结1和有机异质结2中的p型有机半导体材料选自如下材料中的任意一种：所述有机异质结1和有机异质结2中的n型有机半导体材料选自如下材料：优选地，所述发光层为发射红、绿、蓝、橙或白光中的任意一种。优选地，所述发光层材料为荧光染料、磷光染料和热延迟荧光染料客体掺杂主体中的任意一种。进一步地，所述磷光染料为红光Ir(MDQ)2acac、绿光Ir(ppy)2acac、蓝光Firpic或橙光Ir(tptpy)2acac。优选地，所述电子注入层是由Liq/Al组成，且Liq为1.5纳米，Al为0.5纳米。优选地，所述Al阴极层的厚度大于150纳米本专利技术利用有机半导体异质结高效电荷产生特性，将其放置在电极两侧从而达到电荷注入的目的。由所选用的n型和p型有机半导体材料的能级要求可知，当n型有机半导体和p型有机半导体材料相互接触形成平面异质结时，由于n型有机半导体材料的LUMO能级与p型有机半导体材料的HOMO能级相差很小，n型有机半导体材料的费米能级低于p型有机半导体材料的费米能级。因此，当它们接触形成异质结时，P型有机半导体费米能级上的电子将会通过遂穿的方式转移到n型有机半导体材料的费米能级上，使p型有机半导体材料一侧将积累大量的空穴，而n型有机半导体材料一侧将积累大量的电子，从而形成了一个累积型空间电荷区。显而易见地，这种积累型空间电荷区的内部电场方向与器件外加电场方向一致，这意味着在空间电荷区内积累了大量的自由电荷，在外加电场作用下电荷自由运动，空间电荷区显示了很高的电导率。很显然，将这种可以形成积累型空间电荷区的有机异质结作为有机发光二极管的电荷注入层时，由于两侧的有机半导体异质结中电荷均是在电场作用下产生的，和电极金属的功函数没有系，因此可以实现高效而又平衡的电子和空穴的注入和传输，从而提高OLEDs的效率，同时由于电荷注入远离了不稳定的电极界面，也有利于改善OLEDs的稳定性。由上所述这种基于有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，当ITO电极接正电，Al阴极接负电时，靠近ITO阳极一侧的有机异质结层1在电场作用下分别在n型和p型有机半导体一侧产生电子和空穴，其中产生的电子在电场作用下运输到ITO电极形成电回路，而产生的空穴则在电场作用下通过p型有机半导体层传输到发光层；同样地，靠近Al阴极一侧的有机异质结层2在电场作用下产生电子和空穴，电子通过n型有机半导体和电子注入层和电子传输层注入到发光层，与注入的空穴复合形成激子辐射发光，而产生的空穴通过p型有机半导体运输到Al阴极形成电回路。很显然，这种基于有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，其注入的电子和空穴是由异质结产生的，而不是从金属电极直接注入的，实现了完全不同的电荷注入机理。本专利技术的有机发光二极管具有如下优点及有益效果：本专利技术提出的一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管实现了电荷注入原理的突破，完全不同于传统有机发光二极管从金属电极注入电荷的过程，这种基于有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，其注入的电子和空穴是由两侧的异质结产生的，是由电场决定了，这不但有利于电子和空穴的平衡，提高激子的复合几率，从而进一步提高器件的效率，也可以避免由于金属电极界面电荷积累形成的激子淬灭和界面不稳定造成的器件退化问题，从而提高器件的寿命。因此，本专利技术以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管具有高效率、高稳定性的特点。附图说明图1是本专利技术实施例中以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管的结构示意图。其中1是透明玻璃基板，2是ITO阳极，3是n型有机半导体，4是p型有机半导体，5是空穴传输层，6是电子阻挡层，7是发光层，8是电子传输层、9是电子注入层，10是Al薄层，11是n型有机半导体，12是p型有机半导体，13是Al阴极。图2是本专利技术实施例1中以有机半导体异质结为电荷注入层的红光有机发光二极管的电致发光性能测试结果图。其中，(a)是电压-电流密度-亮度特性曲线，(b)是电流效率-亮度-功率效率特性曲线，(c)是外量子效率-亮度特性曲线，(d)是电致发光光谱。图3是本专利技术实施例2中以有机半导体异质结为电荷注入层的绿光有机发光二极管的电致发光性能测试结果图。其中，(a)是电压-电流密度-亮度特性曲线，(b)是电流效率-亮度-功率效率特性曲线，(c)是外量子效率-亮度特性曲线，(d)是电致发光光谱。图4是本专利技术实施例3中以有机半导体异质结为电荷注入层的蓝光有机发光二极管的电致发光性能测试结果图。(a)是电压-电流密度-亮度特性曲线，(b)是电流效率-亮度-功率效率特性曲线，(c)是外量子效率-亮度特性曲线，(d)是电致发光光谱。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例是一种基于有机半导体异质结作为电荷注入层的红光有机发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，其特征在于：所述有机发光二极管的结构由下至上依次包括透明玻璃基板、ITO阳极、有机异质结1、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层、有机异质结2和Al阴极层；所述结构中的有机异质结1和有机异质结2均是由p型有机半导体材料和n型有机半导体材料组成的有机平面异质结；所述n型有机半导体材料的最低未占据分子轨道和p型有机半导体材料的最高占据分子轨道之间的能级差≤0.3eV。

【技术特征摘要】
1.一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，其特征在于：所述有机发光二极管的结构由下至上依次包括透明玻璃基板、ITO阳极、有机异质结1、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层、有机异质结2和Al阴极层；所述结构中的有机异质结1和有机异质结2均是由p型有机半导体材料和n型有机半导体材料组成的有机平面异质结；所述n型有机半导体材料的最低未占据分子轨道和p型有机半导体材料的最高占据分子轨道之间的能级差≤0.3eV。2.根据权利要求1所述的一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发光二极管，其特征在于：所述有机异质结1和有机异质结2中的p型有机半导体材料选自如下材料中的任意一种：所述有机异质结1和有机异质结2中的n型有机半导体材料选自如下材料：3.根据权利要求1所述的一种以有机半导体异质结为电荷注入层的有机发...

【专利技术属性】
技术研发人员：马东阁，袁佳坤，代岩峰，孙倩，陈江山，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44