一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件制造技术

本发明专利技术公开了一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道与最低占有轨道能级都被对应包含在主体材料的能级内。该器件克服了使用常规掺杂发光层结构的有机电致发光器件稳定性差且载流子传输不平衡的缺点，实现了发光层电子和空穴的注入平衡，有效地提高载流子复合率，同时降低了三重态激子淬灭几率，有效地提高了器件的发光效率，并简化了制作工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元器件中有机电致发光
，具体涉及一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件。
技术介绍
有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)属于载流子双注入型发光器件，在外界电压驱动下，带负电的电子与带正电的空穴在有机层作相向运动，当它们相遇时便可能发生复合而放出能量，并将能量传递给有机发光材料分子，使其受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制作流程较简单等优异特性，因此有着“梦幻显示器”之称的OLED被认为是新一代的平面显示器新兴应用技术，并以其优异的性能和低廉的生产成本吸引了全球有多家企业研发和生产。早在1987年，柯达公司的C.W.Tang等人专利技术了三明治结构的有机电致发光器件，使人们看到了有机电致发光器件作为继液晶显示器之后的具有创新一代平板显示器件的希望。1998年，Princeton大学的Baldo和教授等人发现磷光电致发光的现象，突破了有机电致发光材料量子效率低于25％的限制，甚至可趋近至100％。使得有机电子发光显示器件的研究进入了一个全新的时期。OLED的工作原理如下：当电压施加于阳极和阴极之间时，空穴从阳极通过空穴注入层和空穴传输层注入到发射层中，同时电子从阴极通过电子注入层和电子传输层注入到发射层中，注入到发射层中的空穴和电子在发光层复合，从而产生激子(exciton)，在从激发态转变为基态的同时，这些激子发光。目前有机电致磷光发光器件中的发光层，几乎都是使用主客体系统的结构，即在主体发光材料中掺杂客体发光材料，由能量较大的主体发光材料传递能量给客体发光材料来发光。量子阱结构首先是在无机半导体材料中被提出，其基本理论已经成熟。量子阱、量子线以及量子点结构对无机半导体光电器件性能的改进起到了非常重要的作用。量子阱结构是一个能带工程，材料符合能带理论是量子阱结构研究的基础。能带理论的基础是材料的长程有序，但有机材料是短程有序的，目前的研究认为在有机材料禁带中存在很多深能级，作为近似，仍然利用能带理论来分析有机薄膜材料和器件的发光特性。对于有机量子阱结构器件的研究始于1989年，So和等人首次报道了由聚合物PTCDA和NTCDA交替构成的有机量子阱结构器件。随后国内外开展了关于有机量子阱结构器件的大量研究，在对有机量子阱结构器件的研究中得到了类似无机材料的激子限制效应，并得到了光谱的蓝移和窄化现象，根据无机量子阱的研究，将这些现象归因于量子尺寸效应。在有机量子阱结构中，由于有机分子间是靠微弱的范德华力束缚，这就允许使用大多数不同晶格常数的有机分子构成层状结构，以致在界面处不会存在较大的应力而产生-->位错，而有机材料有助于构成这种结构。其主要特性有：发射效率高、发射谱带窄、可调节发射区域、有效提高载流子平衡。在这种结构中存在着势阱层向势垒层的能量传递，这种能量传递发生的几率正比于势垒层发射光谱与势阱层吸收光谱的交叠程度，这种能量传递为能量传递。当势阱层的厚度变薄时，发光光谱的半波宽会随着阱厚度变小而变窄，峰值波长也会随着阱厚度变小而蓝移，这种能量移动与阱宽的关系符合量子尺寸效应的结果，能量移动的多少与阱宽平方的倒数成正比。有机量子阱结构在有机电致发光器件中的应用研究也已经开展多年，目前对于阱结构的研究主要是利用这种结构来提高器件发光的亮度和效率。在有机量子阱结构器件的研究中还存在着许多问题有待解决，比如影响阱层与垒层之间能量传递的影响因素还不是十分清楚，只能通过吸收光谱和发光光谱的重叠来简单判断。今后对这种器件结构的研究可以围绕以下几方面展开：深入研究器件和材料的发光机理；利用阱结构器件光谱色坐标可调的特性实现全色显示；材料的性能是影响器件特性的最直接因素，因而需要合成更加高效的有机材料；利用阱结构器件对载流子的限制效应，提升器件的稳定性，从而提高器件的寿命。制作有机电致磷光发光器件的方法普遍是采用共蒸掺杂的手段，不仅制备工艺复杂、耗时长且掺杂浓度不易控制，这种缺点严重影响了器件的稳定性和发光效率。因此，磷光OLED领域的研究重点之一是，采用性能优良的有机半导体材料，利用主客体材料超薄层堆叠的方法代替掺杂，利用结构尽量简单的器件实现单色光或白光。利用主客体材料超薄层堆叠的方法代替掺杂制作发光层，不仅可以达到掺杂的效果，而且工艺简单，所以备受研究者们青睐。但超薄层堆叠作发光层，一般采用的简单结构有以下两种：1.阳极/空穴传输层/主体超薄层/客体超薄层/电子传输层/阴极；2.阳极/空穴传输层/客体超薄层/主体超薄层/电子传输层/阴极。这两种结构均易导致载流子传输和三重态能量传递不平衡，从而发光不稳定，导致外部量子效率低。现在人们远不能满足掺杂磷光有机电致发光器件的研究，转而寻求其他方式来得到高效器件。综合有机量子阱和超薄层替代共蒸掺杂的优缺点，将两者优势互补于是提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：如何提供一种以量子阱结构作为发光层的有机电致发光器件，该器件克服了使用常规掺杂发光层结构的有机电致发光器件稳定性差且载流子传输不平衡的缺点，实现了发光层电子和空穴的注入平衡，有效地提高载流子复合率，同时降低了三重态激子淬灭几率，有效地提高了器件的发光效率，并简化了制作工艺。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的：提供一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，包括透明衬底、阳极层、阴极层和设置在阳极和阴极层之间的有机功能层，所述阳极层或阴极层位于透明衬底表面，所述有机功能层包括发光层，其特征在于，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，-->所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道(HOMO)与最低占有轨道(LUMO)能级都被对应包含在主体材料的HOMO/LUMO能级内。按照本专利技术所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述主体材料层材料是4，4’-二(咔唑-9-yl)联苯、4，4’-二(咔唑-9-yl)-2，2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺、1，3-二(咔唑-9-yl)-苯、CBP、CDBP、TCTA、mCP、DCB或具有电子输运性质的主体材料(如BCP、OXD7、TAZ、niBr和BAlq)或1，8-naphthalimide系列、1，3，5-triazine系列、tetra(aryl)silicon系列的主体发光材料。按照本专利技术所提供的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述客体材料层材料是发出红光、绿光、蓝光和黄光的磷光材料，其中发出红光的磷光材料是PtOEP或(btp)2Ir(acac)或(DPQ)Pt(acac)或(nazo)2lr(Fppz)或(nazo)2lr(Bppz)或(nazo)2lr(Fptz)或Phqlr或6CPt或Pt(thpy-SiMe3)或Ir(dpq)2(acac)或Ir(piq)3或H-Etpbip(Eu)dbm或本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，包括透明衬底、阳极层、阴极层和设置在阳极和阴极层之间的有机功能层，所述阳极层或阴极层位于透明衬底表面，所述有机功能层包括发光层，其特征在于，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层／客体材料层／主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过７ｎｍ，单层主体材料层厚度不超过３ｎｍ，单层客体材料层厚度不超过１ｎｍ，所述客体材料的最高占有轨道与最低占有轨道能级都被对应包含在主体材料的能级内。

【技术特征摘要】
1.一种以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，包括透明衬底、阳极层、阴极层和设置在阳极和阴极层之间的有机功能层，所述阳极层或阴极层位于透明衬底表面，所述有机功能层包括发光层，其特征在于，发光层采用单个或多个量子阱结构，所述量子阱结构为：主体材料层/客体材料层/主体材料层，所述单个量子阱结构厚度不超过7nm，单层主体材料层厚度不超过3nm，单层客体材料层厚度不超过1nm，所述客体材料的最高占有轨道与最低占有轨道能级都被对应包含在主体材料的能级内。2.根据权利要求1所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述主体材料层材料是4，4’-二(咔唑-9-yl)联苯、4，4’-二(咔唑-9-yl)-2，2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(咔唑-9-yl)三苯胺、1，3-二(咔唑-9-yl)-苯、CBP、CDBP、TCTA、mCP、DCB或具有电子输运性质的主体材料或1，8-naphthalimide系列、1，3，5-triazine系列、tetra(aryl)silicon系列的主体发光材料。3.根据权利要求1所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征在于，所述客体材料层材料是发出红光、绿光、蓝光和黄光的磷光材料，其中发出红光的磷光材料是PtOEP或(btp)2Ir(acac)或(DPQ)Pt(acac)或(nazo)2lr(Fppz)或(nazo)2lr(Bppz)或(nazo)2lr(Fptz)或Phqlr或6CPt或Pt(thpy-SiMe3)或Ir(dpq)2(acac)或Ir(piq)3或H-Etpbip(Eu)dbm或Os(fptz)2(PPh2Me)2红色磷光材料系列；发出绿光的磷光材料是Ir(ppy)3或lr(ppy)2(acac)或Ir(Bu-ppy)3或Ir(FPP)2(acac)或Ir(dmoppy)3或ButbpyRe(CO)3CI或phenRe(CO)3CI或dmphenRe(CO)3CI或(pbi)2Ir(acac)或Cu4绿色磷光材料系列；所述发出蓝光的磷光材料是Firpic或Ir(ppz)3或FIr6或fac-lr(pmb)3或mer-Ir(pmb)3系列材料；发出黄光的磷光客体材料层材料是(tbt)2Ir(acac)或(BT)2Ir(acac)或Ir(3-piq)2(acac)或Ir(3-cf3piq)2(acac)或Ir(3-mf2piq)2(acac)或lr(3-f2piq)2(acac)或Ir(MDPP)2(acac)或Ir(DPP)2(acac)或Ir(BPP)2(acac)(CF3-bo)2Ir(acac)或Ir(DPA-Flpy)3或Ir(DPA-Flpy)2(acac)[Cu(phen)(POP)]PF6系列材料。4.根据权利要求1所述的以量子阱结构作发光层的有机电致发光器件，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟建，于军胜，高娟，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90