使用金属纳米粒子局部化表面等离子体的光谱发射修改制造技术

公开了一种用于工程改造电致发光装置中的有机发射材料的发射光谱的线形的方法，其中在发射层的附近提供具有局部化表面等离子体共振LSPR的等离子体金属纳米结构层，并且所述等离子体金属纳米结构层距离所述发射层大于2nm但小于100nm，并且所述等离子体金属纳米结构的LSPR与所述有机发射材料的发射波长匹配。还公开了纳入所述等离子体金属纳米结构的电致发光装置。

Spectral Emission Modification of Localized Surface Plasmas Using Metal Nanoparticles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用金属纳米粒子局部化表面等离子体的光谱发射修改
本专利技术大体上涉及有机发光装置。
技术介绍
出于多种原因，利用有机材料的光电装置变得越来越受欢迎。用于制造所述装置的许多材料相对较为便宜，因此有机光电装置具有优于无机装置的成本优势的潜力。另外，有机材料的固有性质(例如其柔性)可以使其较适用于特定应用，如在柔性衬底上的制造。有机光电装置的实例包括有机发光装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏电池和有机光电检测器。对于OLED，有机材料可以具有优于常规材料的性能优势。举例来说，有机发射层发射光的波长通常可以容易地用适当的掺杂剂来调节。OLED利用有机薄膜，其在电压施加于装置上时会发射光。OLED正成为用于如平板显示器、照明和背光的应用中的日益受关注的技术。美国专利第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中描述若干OLED材料和配置，所述专利以全文引用的方式并入本文中。磷光发射分子的一个应用是全色显示器。针对此类显示器的行业标准需要适合于发射特定颜色(称为“饱和”色)的像素。具体来说，这些标准需要饱和红色、绿色和蓝色像素。可以使用所属领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。绿色发射分子的一个实例是三(2-苯基吡啶)铱，表示为Ir(ppy)3，其具有以下结构：在这个图和下文的图中，我们以直线形式描绘氮与金属(此处是Ir)的配价键。如本文所用，术语“有机”包括可以用于制造有机光电装置的聚合材料和小分子有机材料。“小分子”是指并非聚合物的任何有机材料，并且“小分子”可能实际上相当大。在一些情况下，小分子可以包括重复单元。举例来说，使用长链烷基作为取代基并不会将某一分子从“小分子”类别中去除。小分子还可以并入聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧接基团或作为主链的一部分。小分子还可以充当树枝状聚合物的核心部分，所述树枝状聚合物由一系列构建在核心部分上的化学壳层组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”，并且认为当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。如本文所用，“顶部”意指离衬底最远，而“底部”意指最靠近衬底。在第一层被描述为“安置于”第二层“上方”的情况下，第一层被安置于离基板较远处。除非规定第一层“与”第二层“接触”，否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说，即使阴极和阳极之间存在各种有机层，仍可以将阴极描述为“安置于”阳极“上方”。如本文所用，“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或传输和/或从液体介质沉积。当认为配体直接促成发射材料的光敏性质时，所述配体可以被称为“光敏性的”。当认为配体并不促成发射材料的光敏性质时，所述配体可以被称为“辅助性的”，但辅助性配体可以改变光敏性配体的性质。如本文所用，并且如所属领域的技术人员通常将理解，如果第一能级较接近真空能级，那么第一“最高占用分子轨道”(HighestOccupiedMolecularOrbital，HOMO)或“最低未占用分子轨道”(LowestUnoccupiedMolecularOrbital，LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于将电离电位(IP)测量为相对于真空能级的负能量，因此较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(较不负(lessnegative)的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲和性(EA)(较不负的EA)。在顶部是真空能级的常规能级图上，材料的LUMO能级高于相同材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级更靠近这个图的顶部。如本文所用，并且如所属领域的技术人员通常将理解，如果第一功函数具有较高绝对值，那么第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。因为通常将功函数测量为相对于真空能级的负数，所以这意指“较高”功函数是更负的(morenegative)。在顶部是真空能级的常规能级图上，“较高”功函数经说明为在向下方向上离真空能级较远。因此，HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的定则。关于OLED和上文所述的定义的更多细节可以见于美国专利第7,279,704号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种用于工程改造电致发光装置中的有机发射材料的发射光谱的线形的方法，其中所述电致发光装置包括阳极层、阴极层和安置于阳极层和阴极层之间的发射层，其中在发射层中提供有机发射材料。所述方法包括：提供一层等离子体金属纳米结构，其在发射层附近具有局部化表面等离子体共振(LSPR)，其中等离子体金属纳米结构层距离发射层大于2nm但小于100nm，等离子体金属纳米结构层的LSPR在有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内，更优选在有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内。根据本公开的另一个方面，公开了一种电致发光装置，其包括阳极层、阴极层和安置于阳极层和阴极层之间的层堆叠。层堆叠包含发射层和第一层等离子体金属纳米结构。发射层包括具有发射波长的有机发射材料，并且第一层等离子体金属纳米结构具有LSPR，其中等离子体金属纳米结构层距离发射层大于2nm但小于100nm，等离子体金属纳米结构层的LSPR在有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内，更优选在有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内。根据一些实施例，公开了一种电致发光装置，其包括阳极层、阴极层和安置于阳极层和阴极层之间的层堆叠。层堆叠包括：包括有机发射材料的发射层，所述有机发射材料具有发射波长；安置于发射层和阳极层之间的空穴传输层；和安置于发射层和阴极之间的电子传输层，其中阳极层或阴极层是具有LSPR的等离子体金属纳米结构层，其中等离子体金属纳米结构层距离发射层大于2nm但小于100nm，等离子体金属纳米结构层的LSPR在有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内，更优选在有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内。附图说明图1展示一种有机发光装置。图2展示不具有独立电子传输层的倒置式有机发光装置。图3A是标准化曲线图，展示不同厚度的5nmAg纳米粒子膜的LSPR的消光光谱。图3B展示图3A的Ag纳米粒子膜附近的蓝色有机金属磷光体位置的发射光谱。图4示意性地示出假想的有机金属磷光体图5是随纳米结构尺寸而变的Ag纳米结构的消光光谱的曲线图。图6是图案化等离子体金属膜的二维图案的实例的俯视图。具体实施方式一般来说，OLED包含至少一个有机层，其安置于阳极与阴极之间并且与阳极和阴极电连接。当施加电流时，阳极注入空穴并且阴极注入电子到有机层中。所注入的空穴和电子各自朝带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴定位在同一分子上时，形成“激子”，其为具有激发能态的定域电子-空穴对。当激子通过光发射机制弛豫时，发射光。在一些情况下，激子可以定位于准分子(excimer)或激态复合物上。非辐射机制(如热弛豫)也可能发生，但通常被视为不合需要的。最初的OLED使用从单态发射光(“荧光”)的发射分子，如例如美国专利第4,769,292号中所公开，其以全文引用的方式并入。荧光发射通常在小于10纳秒的时帧内发生。最近，已经展示了具有从三重态发射光(“磷光”)的发射材料的OLED。巴尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于工程改造电致发光装置中的有机发射材料的发射光谱的线形的方法，其中所述电致发光装置包括阳极层、阴极层和安置于所述阳极层和所述阴极层之间的发射层，其中在所述发射层中提供有机发射材料，所述方法包括：提供一层具有局部化表面等离子体共振LSPR的等离子体金属纳米结构，其中所述等离子体金属纳米结构层距离所述发射层大于2nm但小于100nm，并且所述等离子体金属纳米结构层的LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 15/379,9471.一种用于工程改造电致发光装置中的有机发射材料的发射光谱的线形的方法，其中所述电致发光装置包括阳极层、阴极层和安置于所述阳极层和所述阴极层之间的发射层，其中在所述发射层中提供有机发射材料，所述方法包括：提供一层具有局部化表面等离子体共振LSPR的等离子体金属纳米结构，其中所述等离子体金属纳米结构层距离所述发射层大于2nm但小于100nm，并且所述等离子体金属纳米结构层的LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体金属纳米结构层的LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内3.一种电致发光装置，其包括：阳极层；阴极层：和安置于所述阳极层和所述阴极层之间的层堆叠，所述层堆叠包含：包括有机发射材料的发射层，所述有机发射材料具有发射波长；和安置有所述层堆叠的第一层等离子体金属纳米结构，其具有局部化表面等离子体共振LSPR，其中所述等离子体金属纳米结构层与所述发射层的距离大于2nm但小于100nm，并且所述等离子体金属纳米结构层的LSPR被调整为在所述有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述等离子体金属纳米结构层的LSPR被调整为在所述有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述层堆叠包括安置于所述发射层和所述阳极层之间的空穴传输层HTL，并且其中所述第一层等离子体金属纳米结构安置于所述HTL和所述阳极层之间。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一层等离子体金属纳米结构具有一定厚度并且所述厚度经选择以使得所述第一层等离子体金属纳米结构的LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一层等离子体金属纳米结构的所述LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内。8.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一层等离子体金属纳米结构具有一定厚度并且包括多个具有一定粒度的等离子体金属纳米结构，其中所述粒度经选择以使得所述第一层等离子体金属纳米结构的LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±10nm内。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一层等离子体金属纳米结构的所述LSPR在所述有机发射材料的峰值发射波长的±5nm内。10.根据权利要求3所述的装置，其中所述层堆叠包括安置于所述发射层和所述阴极层之间的电子传输层ETL，其中所述第一层等离子体金属纳米结构安置于所述ETL和所述阴极层之间。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一层等离子体金属纳米结...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·卡根，C·B·默里，N·J·汤普森，
申请(专利权)人：环球展览公司，宾夕法尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US