一种引入过渡族金属氧化物的光电器件制造技术

本发明专利技术属于光电子技术领域，具体涉及一种引入过渡族金属氧化物的光电器件，过渡族金属氧化物可作为ｐ掺杂材料，也可以作为阳极修饰层。与非掺杂的器件相比，在空穴注入或者传输层中引入ｐ掺杂层能够显著的增强空穴的注入和传输能力，提高器件的亮度和器件的功率效率，降低器件的驱动电压。阳极修饰层Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］的引入明显的降低了器件的开启电压，能够使器件的亮度，电流密度和发光效率都有着显著的提高，器件性能有着很好的改善。研究表明，这是由于Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］是能够有效的降低空穴的注入势垒，增强载流子的注入，实现了很好阳极修饰作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电子
，具体涉及一种引入过渡族金属氧化物的光电器 件，过渡族金属氧化物可作为p掺杂材料，也可以作为阳极修饰层。
技术介绍
光电器件是指利用光-电转换效应制成的各功能器件，主要包括电致发光器 件，太阳能电池，及光电探测器等，在这里主要涉及到电致发光器件中的有机电 致发光器件和有机太阳能电池两个方面。显示器，作为将信息以视觉的方式传达给人们的媒介，在已进入高度信息化 社会的今天，在人们的社会活动和日常生活中占有越来越重要的地位。平板显示器件(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、 OLED、 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，目前LCD在便携式显示器市场中得到了广泛的 应用，但LCD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，此外，偏振片在LCD显示器中的使用影响其透 过率，考虑到光源的量子效率、光能的散射吸收等问题，LCD的能源利用率偏 低。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(OLED)是近二十年多来显示技术当中研究的热门领域， 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。而且有机电致 发光器件潜在的应用不仅在显示领域，在固态照明方面可能也有很大的发展空 间。与传统的显示器相比具有如下的特点-1) 重量相对较轻，厚度薄，且是全固化显示器件，抗震性强；2) 生产工艺相对简单，甚至可以通过喷墨打印等方法制备大面积显示，成本低；3) 采用有机半导体发光，材料选择范围宽，可以实现可见光区任何颜色的显 示及彩色显示，容易实现白光； -4) 发光效率高，发光亮度高；5) 响应速度快(小于1lJS),可提高图像刷新速度,显示快速的动态图像时效果好；6) 使用温度范围宽，可在-4(TC低温下工作，能满足许多低温条件下的使用；7) 可实现柔性显示。柔性屏具有重量轻、易携带、可巻曲等特点，使用起来 特别方便；8) 自主发光，不需要背照明，附加电路简单，可使机器本身小型化。 正是由于具有这些突出的特点，目前有机平板显示器件的研究在世界范围内引起了科研人员的极大兴趣。尽管OLED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。主要在 OLED的发光材料的优化、器件结构的优化、制膜技术、有源驱动技术等方面仍 存在着重大基础问题尚不清楚，使得器件寿命短、效率低等成为制约其广泛应用 的"瓶颈"问题。要解决这一系列重大问题，必须从器件结构、器件内部物理机制、 器件工作原理、器件界面特性、器件封装、驱动和控制技术等方面入手。降低驱动电压是延长器件寿命提高效率的一个重要因素。近年来，通常采用 的方法有两个，手段一是利用电极修饰，降低注入势垒，增强载流子的注入，提 高界面的平整度；手段二是采用p型或者n型掺杂技术来增强载流子的注入和 传输，降低器件的驱动电压和功耗。当前一些过渡族的金属氧化物如Mo03， Re03, V205， W03等被证明是较好的阳极修饰材料同时也可作为p型掺杂剂， 明显的改善了器件的性能。而Fe304也是一种过渡族金属氧化物，不但价格低 廉，而且无污染，在地球上储量丰富，容易实现热蒸发，体现了其在OLED当 中有着很好的应用前景和发展潜力。能源是人类赖以生存的基础，能源的开发和利用是社会发展的源泉，随着信 息社会的飞速发展，对能源也提出了新的要求。太阳每天向地球倾泻成万倍于人 类活动所需的能量，只要把辐射能量的0.1%的太阳能按照10%的转化率转化成 能源，就能满足全人类用电量的需要，并且太阳能是一种巨大无污染能源，用其 来代替传统的煤和石油等能源，可以解决大气污染，温室效应等一系列环境问题。 对于太阳能的应用，人们主要关注的是利用光-电转化效率将太阳能直接转化为 电能的装置，即太阳能电池。目前太阳能电池种类很多，绝大多数商品太阳能电 池使用无机材料，但由于这类无机材料制作太阳能电池存在生产工艺复杂，成本 高，难设计，制作耗能高等不足，同时其成熟技术的转化效率基本已达到极限， 使进一步改进受到限制。近年来，有机太阳能电池的研究正在兴起，具有材料重 量轻，加工性能好，便于制造大面积的太阳能电池和能吸收可见光等优点，有着 很好发展前景，但是目前其光电转化效率较低是有待于解决的一关键问题，目前一些研究者通过界面修饰来改善电极处电荷的收集能力，选择合适的光敏材料等 手段有效的改善了太阳能电池的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高亮度、低驱动、低功耗、高效率的引入过渡金 属氧化物的有机电致发光器件和性能优化的太阳能电池。本专利技术具体涉及到P掺杂技术、阳极修饰两个方面，把一种过渡族的金属氧 化物引入到有机电致发光器件中，用来作为p型掺杂剂或者阳极修饰层来改善器 件的性能，降低器件的功耗。本专利技术使用真空蒸发沉积技术在洁净的衬底上蒸镀电极，高自旋极化率的过 渡族金属氧化物四氧化三铁和各个有机功能层，薄膜厚度和生长速率均由上海光 泽真空仪器一膜厚控制仪进行控制，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、 一种引入过渡族金属氧化物的有机电致发光器件，其是基于p掺杂技术 的有机电致发光器件，为透明阳极ITO、有机功能层以及阴极结构，包括结构I 和结构II两种。结构I中的有机功能层依次包括空穴注入层、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 4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine ( m-MTDATA)。结构n与结构i相比，没有空穴注入层，有机功能层依次包括空穴传输层、发光层、电子传输层，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5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'誦diphenyl-N，N'-bis(1，1'-biphenyl)-4,4'-diamine)。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种引入过渡族金属氧化物的有机电致发光器件，为透明阳极ＩＴＯ、有机功能层以及阴极的结构，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。

【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]