一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件及其制备方法，属于光电器件技术领域，本发明专利技术通过生长具有高度取向分子堆积的本征各向异性有机单晶晶体2,5

【技术实现步骤摘要】
一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电器件
，具体涉及一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机电致发光器件(OLED)的偏振发光，尤其是线偏振发光，引起了人们越来越多的关注并应用于各类光电器件中，如光学信息存储、超灵敏光电探测器、防伪工艺、高偏振对比度的OLED显示器和3D显示器。对于OLED显示器来说，通常采用偏振防眩光片来减少眩光，但这会导致OLED器件功率损失高达50％。同时，非偏振OLED在立体3D显示中的应用也需要额外的线偏振片，这也会导致近50％的功率损耗。可见，使用额外的线偏振片引起的大功率损耗是OLED显示器实现高效率、长期稳定性和低功耗的主要障碍。
[0003]众多研究者们已将各类光学结构引入OLED结构以实现偏振电致发光(EL)。例如，通过集成金属电介质纳米光栅作为偏振器来选择横磁(TM)偏振光并同时反射横电(TE)偏振光，获得了一定偏振比的线偏振OLED。然而，由外部光学结构实现的偏振发光存在制造工艺复杂和光学结构参数精确控制困难的缺点。相比之下，通过在OLED中使用高度取向性的发光材料更容易获得本征偏振发光。然而，为了获得高度取向排列的薄膜，通常需要对薄膜进行摩擦、拉伸或剪切等处理方法，这极大程度地降低了薄膜的光电性能。最终，使用高度取向薄膜材料的本征偏振OLED器件性能不尽人意。
[0004]具有本征各向异性的有机单晶是实现本征高偏振OLED的最有前途的材料，而且无需任何后续工艺处理。特别地，得益于有机单晶的高荧光量子产率和高载流子迁移率，偏振OLED有望实现高效率。最近，马於光等人报道了使用高单晶质量的高度取向分子晶体实现的偏振光致发光(PL)。丁然等人已经证明了基于BP3T单晶的本征偏振OLED器件的电致发光偏振比可达5。虽然在实现有机单晶OLED的偏振发光方面已经做了很多努力，但目前其偏振比和EL效率还远远不能满足实际应用的要求。众所周知，有机单晶晶体的发光偏振特性取决于晶体内部的分子排列堆积形式，这对于单晶OLED尚未得到充分讨论，因此，如何从本征偏振单晶实现和制备本征高偏振的OLED具有重大意义及挑战性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是：提供一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件及其制备方法。本专利技术通过使用一种噻吩/亚苯基共聚低聚物(TPCO)类有机单晶，成功制备了具有高偏振比的本征偏振OLED，并且无需任何后续处理。该晶体的分子堆积具有高度取向性，这使得其本征偏振光致发光具有高偏振比。进一步地，为了从有机单晶OLED中实现EL的高偏振比，在OLED结构中构建了精确可控的微腔结构，通过微腔共振与偏振光耦合的方式进一步放大EL偏振比。最终，有机单晶OLED获得了高偏振比。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0007]一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件的制备方法，具体步骤如下：
[0008](1)、有机单晶的生长制备；
[0009]具体步骤：首先，将噻吩/亚苯基共聚低聚物(TPCO)类晶体材料粉末置于水平式双温区管式炉的高温升华区，粉末质量为2
‑
10mg；然后，分别设定低温区温度为240
‑
350℃，高温区温度为280
‑
400℃，生长时间为100
‑
400min；最后，通入流速稳定的载气气体，气体流速为20
‑
65mL/min；通过物理气相传输法进行生长并在石英管管壁处得到薄片状高质量单晶晶体；
[0010](2)、疏水性衬底准备；
[0011]首先，将衬底清洗干净并放置于烘箱中，然后，将疏水修饰剂滴涂在盛放衬底的培养皿底部空白处并加盖封闭，紧接着将整个培养皿置于真空烘箱中，使得疏水修饰剂挥发并对衬底表面进行超疏水修饰；最后，将完成修饰的衬底再依次置于丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗，所用时间为10
‑
30min，并用氮气吹干；
[0012](3)、利用有机单晶制备有机电致发光OLED器件；
[0013]器件结构中各层的制备顺序为：空穴传输层/空穴注入层/阳极生长
→
模板剥离法转写
→
电子传输层/阴极生长
→
增透层生长；
[0014]具体步骤：首先，将步骤(1)生长的有机单晶晶体转移到步骤(2)疏水处理并清洁干净的衬底上；不损害晶体的情况下盖上阳极掩膜版，放入有机真空蒸发室通过热蒸发将空穴传输层、空穴注入层和阳极依次沉积在有机单晶晶体上；然后，滴光刻胶于该器件表面并盖上一块玻璃衬底以压紧，玻璃将光刻胶铺展到整个玻璃的边缘；随后，暴露于UV光下，光刻胶固化并用刀片将器件从衬底上剥离并转移至玻璃衬底上；最后，将器件再次置于有机真空蒸发室中，覆盖阴极掩膜板，依次生长电子传输层、阴极和增透层，完成整个器件制备。
[0015]进一步地，步骤(1)所述噻吩/亚苯基共聚低聚物(TPCO)类晶体材料为2,5
‑
双(4
‑
氰基联苯基
‑4‑
基)噻吩(BP1T
‑
CN)、2,5
‑
双(4
‑
联苯基)噻吩(BP1T)、5,5
′‑
二(4
‑
联苯基)
‑
2,2
′‑
联噻吩(BP2T)、5,5
′‑
二(4
‑
氰基联苯基)
‑
2,2
′‑
联噻吩(BP2T
‑
CN)、α，ω
‑
双(联苯
‑4‑
基)
‑
三噻吩(BP3T)、α，ω
‑
双(氰基联苯
‑4‑
基)
‑
三噻吩(BP3T
‑
CN)、BP1T
‑
OMe或BSB
‑
Me等。
[0016]进一步地，步骤(1)所述单晶晶体在可见光波段的光致发光偏振比为2
‑
10。
[0017]进一步地，步骤(2)所述衬底为SiO2衬底，尺寸为1.6cm
×
1.4cm；所述疏水修饰剂为十八烷基三氯硅烷(OTS)，用量为10
‑
30μL，所用修饰温度为50
‑
70℃，所用修饰时间为3
‑
8h；所用真空干燥箱的真空度为0.1MPa。
[0018]进一步地，步骤(3)所述空穴传输层/空穴注入层/阳极为TAPC/MoO3/Ag，厚度分别为40
‑
80nm，4
‑
12nm和80
‑
200nm，生长速度分别为200nm，生长速度分别为和所用的光刻胶为NOA63，用量为100
‑
300μL，光刻胶稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、有机单晶的生长制备；具体步骤：首先，将噻吩/亚苯基共聚低聚物类晶体材料粉末置于水平式双温区管式炉的高温升华区，粉末质量为2
‑
10mg；然后，分别设定低温区温度为240
‑
350℃，高温区温度为280
‑
400℃，生长时间为100
‑
400min；最后，通入流速稳定的载气气体，气体流速为20
‑
65mL/min；通过物理气相传输法进行生长并在石英管管壁处得到薄片状高质量单晶晶体；(2)、疏水性衬底准备；首先，将衬底清洗干净并放置于烘箱中，然后，将疏水修饰剂滴涂在盛放衬底的培养皿底部空白处并加盖封闭，紧接着将整个培养皿置于真空烘箱中，使得疏水修饰剂挥发并对衬底表面进行超疏水修饰；最后，将完成修饰的衬底再依次置于丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗，所用时间为10
‑
30min，并用氮气吹干；(3)、利用有机单晶制备有机电致发光OLED器件；器件结构中各层的制备顺序为：空穴传输层/空穴注入层/阳极生长
→
模板剥离法转写
→
电子传输层/阴极生长
→
增透层生长；具体步骤：首先，将步骤(1)生长的有机单晶晶体转移到步骤(2)疏水处理并清洁干净的衬底上；不损害晶体的情况下盖上阳极掩膜版，放入有机真空蒸发室通过热蒸发将空穴传输层、空穴注入层和阳极依次沉积在有机单晶晶体上；然后，滴光刻胶于该器件表面并盖上一块玻璃衬底以压紧，玻璃将光刻胶铺展到整个玻璃的边缘；随后，暴露于UV光下，光刻胶固化并用刀片将器件从衬底上剥离并转移至玻璃衬底上；最后，将器件再次置于有机真空蒸发室中，覆盖阴极掩膜板，依次生长电子传输层、阴极和增透层，完成整个器件制备。2.如权利要求1所述的一种高偏振比的本征偏振有机单晶电致发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述噻吩/亚苯基共聚低聚物(TPCO)类晶体材料为2,5
‑
双(4
‑
氰基联苯基
‑4‑
基)噻吩(BP1T
‑
CN)、2,5
‑
双(4
‑
联苯基)噻吩(BP1T)、5,5
′‑
二(4
‑
联苯基)
‑
2,2
′‑
联噻吩(BP2T)、5,5

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪波，冯晶，安明慧，丁然，张旭霖，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：