本发明专利技术属于有机电致发光技术领域，具体涉及一种通过引入过渡族金属氧化物能够形成自旋极化注入的有机电致发光器件。为阳极、有机功能层和阴极的结构，有机功能层为空穴注入层或空穴传输层、发光层和电子传输层，空穴注入层或空穴传输层是部分掺杂的，掺杂材料为Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］，掺杂材料与主体材料的体积比为１∶４～２∶１；或为衬底、阳极、阳极缓冲层Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］、发光层、空穴阻挡层和阴极的结构。该类器件在外加磁场作用下能够形成自旋极化注入。从阳极注入的空穴在经过阳极缓冲层或者掺杂层时被自旋极化，实现了对载流子的自旋调控，增大了器件内形成的单线态激子的比例，使器件的发光亮度和电流效率有着明显的提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机电致发光
，具体涉及一种引入具有磁性的过渡族金 属氧化物、能够形成自旋极化注入的有机电致发光器件。
技术介绍
二十一世纪是信息技术高速发展的时代，伴随着数字化多媒体技术和互联网 技术的普及，人们对显示技术的要求越来越高。要将大量的信息及时、准确的传 递给其他人，显示技术成为其间不可缺少的一个环节，因此，作为信息产品终端 的显示器，占有越来越重要的地位。但是现有的显示器，已经跟不上科技的发展， 人们更迫切需要更高性能的平板显示器件(FPD)。FPD是显示技术今后的主要发展方向。平板显示器件目前主要有LCD、 VFD、 PDP、 0LED、 FED和ELD等。平板显示器件普遍比较薄、能耗低、辐射也较低。 在上述这些器件中，LCD在便携式显示器市场中得到了广泛的应用，但也存在诸 如亮度低、响应速度慢、温度特性差、自身不能发光必须依赖背光源或环境光等 缺点，随着人们对于显示终端的要求越来越高，促使科学界和产业界研究制造性 能更高、成本更低廉的显示器件。有机电致发光器件(0LED)具有在全色显示， 液晶的背光源和固态照明应用等方面的潜在优势，是近二十年多来显示技术当中 研究的热门领域。有机电致发光技术具有功耗小，主动发光，视角广，响应速度 快，可实现柔性显示，成本低等优点被认为是最有希望取代LCD成为下一代平板 显示主流的技术之一。尽管0LED自身具备很多优势，而且有机电致发光显示器在材料寿命、驱动、 亮度、彩色化和柔性等方面均有较大的进展。但其产业化进程低于人们的预料， 其原因主要是在该领域研究中尚有许多关键问题没有真正得到解决，其效率问题 仍是被关注的热点。在荧光发光器件中，通常只有单线态激子辐射复合发光，而 单线态和三线态激子的形成比例为l: 3，即单线态激子比例仅为25%,从而限制 了器件的外量子效率的提高。尽管从器件的材料、界面势垒、载流子注入的平衡 等各方面出发可以在一定程度上提高器件的效率，但是也无法打破荧光发光中这 个理论的限制。从激子形成的物理机制出发，通过磁场效应改变单线态激子的形 成比例，是更大程度的提高器件的效率的一条有效途径，即基于载流子的自旋极 化注入增加单线态激子的比例。在有机电致发光器件中，注入的电子或者空穴的 自旋状态是随机的，所以形成两种激子即单线态和三线态的比率为1: 3。当在外加磁场下形成空穴(电子)的自旋极化注入时，此时空穴(电子)的自旋状态 不再是随机的，而是变成和磁场的方向一致，这样自旋极化注入的载流子形成单 线态激子的比例就会增多，通过外加磁场下载流子的自旋极化注入来较大程度的 提高器件的发光效率是当前用来提高器件的荧光电致发光效率的一个重要手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够形成自旋极化注入的高效率有机电致发光 器件。本专利技术具体内容是把一种高自旋极化率的过渡族的金属氧化物引入到有机 电致发光器件中，在外加磁场的作用下，使注入的载流子在通过该高自旋极化率 的金属氧化物时形成载流子的自旋极化注入来提高器件的发光效率。本专利技术使用真空蒸发沉积技术在洁净的衬底上依次蒸镀阳极、包括高自旋极 化率的过渡族金属氧化物四氧化三铁在内的各个有机功能层以及阴极，各层薄膜 厚度和生长速率均由膜厚控制仪(上海光泽真空仪器生产)进行控制。器件的电致发光谱、亮度以及电流、电压特性分别采用美国PR655亮度、Keithley-2400 电流一电压测试仪组成的测试系统进行同步测量。所有的测试都是在室温大气中 进行的。本专利技术主要分为以下几部分内容-1、基于磁性材料作为掺杂剂的有机电致发光器件此技术方案的特征在于使用一种具有高自旋极化率的磁性氧化物Fe304作 为掺杂剂来形成载流子的自旋极化注入，具体涉及两种器件结构I和II，都包括 透明阳极ITO，有机功能层及阴极。结构I中的有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层， 其特征在于空穴注入层是部分掺杂的，由主体材料和掺杂材料采用共蒸的方 法制作，掺杂材料为Fe304，掺杂材料与主体材料的体积比为1: 4~2: 1。常用的空穴注入层材料是星状爆炸物三苯胺、星型的多胺、聚苯胺、酞箐铜， 这里优选为星状爆炸物三苯胺 4,4，，4，，-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine (m- MTDATA)。结构II与结构I相比，没有空穴注入层，其特征在于空穴传输层是部分掺杂的，由主体材料和掺杂材料采用共蒸的方法制作，掺杂材料为Fe304，掺杂材料与主体材料的体积比为1: 4~2: 1。上述两种结构的器件中，空穴传输层材料为芳香族胺类化合物，按照分子结 构类型并结合拓扑结构分为成对偶联的二胺类化合物、星型的三苯胺化合物、 具有螺型结构的三苯胺化合物、支型的三苯胺化合物、三芳胺聚合物、咔唑类4化合物、有机硅及有机金属配合物等，典型的如NPB、 TPD、 NPD等，这里优 选为NPB (N，N，-diphenyl-N,N，-bis(l,l，-biphenyl)-4，4，-diamine)。所谓的自旋极化率是指自旋向上的电子数与自旋向下的电子数之差与总电 子数之比。自旋极化注入是指在外加磁场下，使注入的自旋方向随机的载流子在经过磁 性材料Fe304后自旋方向变得和磁场方向一致，即载流子的自旋方向不再是随机 的而是变成同向。这种自旋极化注入的磁场效应可通过对器件的效率的测试表征 来验证。发光层材料以有机小分子的电致发光材料为主，包括纯有机小分子蓝色发光 材料、绿光材料、红光材料以及金属配合物的电致发光材料。这里优选为具有 载流子传输特性的绿光材料Alq3 (tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum),同时也 作为电子传输层材料。电子传输层材料包括8-羟基喹啉铝类金属配合物(Alq3)、 二噁唑类化合物、 喹喔啉类化合物、含氰基的的聚合物、其他含氮杂环化合物、有机硅材料、含 氟化的材料、有机硼材料等。阴极一般采用锂、镁、钙、锶、铟、铝等功函数较低的金属或者它们与铜、 金、银的合金以及由一种薄的绝缘层(如LiF)与它们组成的复合型阴极，这里 优选为复合型阴极LiF/AI。本方案采用的测试方法如下每个器件测试时所用的外加电压的间隔设为 0.5V (1V)，在整数(奇数)电压下撤掉外加磁场，在半伏(偶数)电压下施 加外磁场，对器件的光电性能进行测试，这样分别得到同一个器件的磁场下对应 的一组数据和无磁场下对应的另一组数据参数，将这两组数据通过matlab软件 拟合，可得到有无磁场下器件对应的各个电压下的两组完整的数据参数。由此通 过计算分别求得器件在有磁场和无磁场下的电流效率。2、基于磁性材料作阳极修饰层的一种有机电致发光器件所涉及的器件结构ni依次包括衬底、透明阳极、发光层、空穴阻挡层以及阴极，其特征在于在透明阳极和发光层之间加入Fe304薄膜，既作为阳极缓冲层， 同时又作为极化注入层，形成载流子的自旋极化注入，发光区与Fe304极化注入 层之间的距离在自旋极化的载流子自旋扩散长度范围之内。阳极缓冲层亦可称为电极修饰层，起着降低载流子的注入势垒，增加电极和 有机层间界面的平整度，增强载流子的注入的作用。自旋极化扩散长度是指被自旋极化后的载流子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能够形成自旋极化注入的有机电致发光器件，为阳极、有机功能层和阴极的结构，有机功能层依次为空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层，其特征在于：空穴注入层是部分掺杂的，由主体材料和掺杂材料采用共蒸的方法制作，掺杂材料为Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］，掺杂材料与主体材料的体积比为１∶４～２∶１，从而在外加磁场作用下形成自旋极化注入。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪波，冯晶，张丹丹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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