电极和包括其的电子器件制造技术

本发明专利技术涉及电极和包括其的电子器件，所述电极为具有改性以具有高功函数的表面的石墨烯电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电极和包括其的电子器件。
技术介绍
作为自发射器件的有机发光器件具有例如宽视角、优异的对比度、快速响应、高发光(luminescence)、优异的驱动电压特性的优点，并且可提供多色图像。 常规的有机发光器件包括阳极、阴极和介于阳极和阴极之间的有机层。有机层可包括电子注入层(EIL)、空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、电子传输层(ETL)、和阴极。当在阳极和阴极之间施加电压时，从阳极注入的空穴经由HTL向EML移动，并且从阴极注入的电子经由ETL向EML移动。空穴和电子在EML中复合以产生激子。当激子从激发态落至基态时，发射光。同时，全世界已经进行了许多对可再生能的研究。在这点上，有机太阳能电池由于其使用太阳能的潜力作为未来能源已经吸引了许多关注。与使用硅的无机太阳能电池相t匕，有机太阳能电池可更有效地形成薄膜并且可以低的制造成本制造，并且因此可应用于各种柔性器件。然而，常规电极的机械强度、化学耐受性、功函数、电导率和透光率不令人满意，并且因此在品质方面有着很大的改进空间。
技术实现思路
本专利技术提供具有优异的电导率和高功函数的电极。本专利技术还提供使用所述电极的电子器件。根据本专利技术的一个方面，提供电极，其包括含石墨烯的层；和形成于所述含石墨烯的层上的具有功函数梯度的层；其中所述具有功函数梯度的层是包括与所述含石墨烯的层接触的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面的单层，其中所述具有功函数梯度的层的功函数在从所述具有功函数梯度的层的所述第一表面到所述具有功函数梯度的层的所述第二表面的方向上逐渐升高。 所述石墨烯可包括η个片，所述片各自由其中多个碳原子以共价键彼此结合并且在第一方向(即平行于基底的方向)上(即在图2的X轴方向或Z轴方向上)延伸的多环芳族分子形成，其中η为I或更大的整数。在这点上，如果η为2或更大，则所述η个片在第二方向上(即在垂直于基底的方向上，即在图2的Y轴方向上)堆叠。所述含石墨烯的层可进一步包含P-型掺杂剂。所述具有功函数梯度的层的所述第一表面的功函数可在4. SeV 5. 3eV的范围内，并且所述具有功函数梯度的层的所述第二表面的功函数可在5. 3eV 6. 5eV的范围内。所述具有功函数梯度的层可包括导电材料和低表面能材料。所述低表面能材料满足以下由所述低表面能材料形成的薄膜(例如，所述薄膜可具有小于150nm的厚度)可具有30mN/m或更小的表面能和在10_15 K^S/cm范围内的电导率，或者由包括所述低表面能材料的导电聚合物组合物形成的薄膜(例如，所述薄膜可具有小于150nm的厚度)可具有30mN/m或更小的表面能和在10_7 K^S/cm范围内的电导率。所述低表面能材料的浓度可在从所述第一表面即所述具有功函数梯度的层的与所述含石墨烯的层接触的表面(图I的13A)到所述第二表面即所述具有功函数梯度的层的与所述第一表面相反的表面(图I的13B)的方向上逐渐升高。由于所述具有功函数梯度的层的所述第一表面的功函数与所述导电材料的相同，并且所述第二表面中所述低表面能材料的量比所述第一表面中所述低表面能材料的量大， 所述具有功函数梯度的层的所述第二表面的功函数可大于所述具有功函数梯度的层的所述第一表面的功函数。所述低表面能材料可包括至少一个氟(F)。例如，所述低表面能材料可为氟化聚合物或者氟化低聚物。所述导电材料可包括聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、自掺杂聚噻吩、自掺杂聚苯胺、自掺杂聚吡咯、或者其任意组合，但是不限于此。根据本专利技术的另一方面，提供包括所述电极的电子器件。 所述电子器件可具有柔性。所述电子器件可包括有机发光器件、有机太阳能电池、有机存储器件、或者有机薄膜晶体管。附图说明通过参照附图详细描述其示例性实施方式，本专利技术的以上和其它特征和优点将变得更加明晰，在附图中图I为根据本专利技术一个实施方式的电极的示意性横截面图；图2为根据本专利技术一个实施方式的电极的含石墨烯的层的示意性分解透视图；图3示意性地显示在所述电极和形成于所述电极上的层之中的功函数的关系；图4为根据本专利技术一个实施方式的有机发光器件的不意性横截面图；图5为根据本专利技术一个实施方式的有机太阳能电池的示意性横截面图；图6为根据本专利技术一个实施方式的有机薄膜晶体管的示意性横截面图；图7为说明根据本专利技术一个实施方式的电极的含石墨烯的层的光学透射率的图；图8为说明根据本专利技术一个实施方式的电极的含石墨烯的层的UPS光谱的图；图9为说明电极的分子浓度相对于深度的图；图IOA为说明通过暗注入空间电荷限制电流(DI SCLC)瞬变获得的电场-电流密度的图，和图IOB为说明电场-空穴注入效率的图；图11显示根据本专利技术一个实施方式的弯曲的有机发光器件；图12为说明根据本专利技术一个实施方式的有机发光器件的电压-电流效率的图13为说明根据本专利技术一个实施方式的有机发光器件的电压-功率效率的图；图14为说明根据本专利技术另一实施方式的有机发光器件的EL谱图的图；和图15为说明根据本专利技术另一实施方式的有机发光器件的电压-电流效率的图。具体实施例方式下文中，将参照附图详细描述本专利技术的示例性实施方式。如本文中使用的术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和所有组合。表述例如“…的至少一个(种)”当在要素列表之后时，修饰整个要素列表而不修饰该列表的单独要素。图I为根据本专利技术一个实施方式的电极10的示意性横截面图。电极10包括含石墨烯的层11和具有功函数梯度的层13。具有功函数梯度的层13包括与含石墨烯的层11 接触的第一层13A以及与第一表面13A相反的第二表面13B。含石墨烯的层11的底部可与基底接触。本文中使用的“具有功函数梯度的层”指其中功函数相对于层的深度具有梯度的层。含石墨烯的层11起到传输电荷例如空穴的作用。含石墨烯的层11包括石墨烯。即使将本领域中常用的溶剂施加至含石墨烯的层11，含石墨烯的层11在该溶剂中也基本上不溶解。因此，石墨烯具有优异的化学耐受性。然而，当将通常的溶剂施加至本领域中常用的氧化铟锡(ITO)电极时，铟和/氧被洗脱并且向形成于ITO电极上的层移动。当ITO电极的铟和氧由于所述溶剂而被洗脱时，在ITO电极的表面上形成界面陷阱(trap)，并且因此空穴注入效率可降低。因此，ITO电极不能向包括通过利用使用溶剂的湿法形成的聚合物有机层的有机发光器件、有机太阳能电池等提供高的空穴注入效率。石墨烯可形成薄膜并且具有优异的对机械应力的耐受性。因此，石墨烯具有优异的机械强度。即，当向石墨烯施加外部应力时，石墨烯可弯曲而不是破裂。由于柔性，石墨烯可有效地应用于柔性电子器件。此外，与ITO电极中使用的相对昂贵的金属相比，石墨烯是相对便宜的材料。石墨烯可包括多个片，例如η个片，所述片各自由其中多个碳原子以共价键彼此结合并且在第一方向(即，平行于基底的方向)上延伸的多环芳族分子形成，其中η为I或更大的整数。此处，η可为I 1000，例如I 100。或者,η可为I 50，或者I 10。根据本专利技术的一个实施方式，η可为2、3或4，但是不限于此。此处，η可根据制备所述含石墨烯的层的方法变化。图2为根据本专利技术的一个实施方式的电极的含石墨烯的层11 (η=4)的示意性分解透视图。图2中所示的石墨烯包括4个其中多个碳原子以共价键彼此结合并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
电极，包括：含石墨烯的层；和形成于所述含石墨烯的层上的具有功函数梯度的层；其中所述具有功函数梯度的层为包括与所述含石墨烯的层接触的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面的单层，其中所述具有功函数梯度的层的功函数在从所述具有功函数梯度的层的第一表面到所述具有功函数梯度的层的第二表面的方向上逐渐升高。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李泰雨，韩太熙，安钟贤，李荣彬，禹成勋，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：