调节基于金属纳米结构的透明导体的功函数的方法技术

本发明专利技术涉及通过在单个金属纳米结构上形成偶极表面层来调节基于金属纳米结构的导电膜的功函数的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及通过在单个金属纳米结构上形成偶极表面层来调节基于金属纳米结构的导电膜的功函数的方法。【专利说明】调苄基于金属纳米结构的透明导体的功函数的方法相关申请的交叉引用本申请根据35U. S. C. § 119(e)要求于2011年3月4日提交的第61/449，519号美国临时专利申请的权益，其中该临时申请以整体形式并入本文作为参考。
技术介绍
抟术领域本公开基本上涉及调节电致发光（EL)装置、特别是有机发光二极管（OLED)中透明电极的功函数。相关技术描述OLED响应电流而发光。图I示出在透明基板（20)上形成的典型OLED(IO)。阳极(30)设置在透明基板（20)上并且也为透明的，以允许内部产生的光离开。发光层采用有机发射堆栈（40)的形式，该堆栈设置在阳极（30)与阴极（50)之间。有机发射堆栈（40)包括由两个电荷注入层（70和80，一个用于电子注入且一个用于空穴注入）侧接的电致发光化合物薄膜（60)。尽管通常使用氧化铟锡（ITO)作为OLED中的透明电极，但基于金属纳米结构的透明导体代表了一类新兴的透明电极。不同于真空沉积在基板上的ΙΤ0，基于金属纳米结构的透明导体通过将金属纳米线的墨配制物涂覆在基板上而形成。该方法解决了 ITO所遇到的某些生产限制，并且尤其适于在大面积和/或柔性基板上进行印刷或涂覆。`OLED的光产生机制是基于电激发有机化合物的激子的辐射重组。当电子流从阴极至阳极流经OLED时，电子注入阴极的有机化合物的最低未占据分子轨道（LUMO)中，并且从阳极的最高占据分子轨道（HOMO)离开。电子从HOMO离开的过程也可描述为空穴注入HOMO中。静电力使电子与空穴彼此接近并且它们重组形成激子，即，与空穴结合的电子的激发态。激发态弛豫至电子的基态，伴随着辐射发射，其频率处于可见区（380-800nm)。辐射频率取决于HOMO与LUMO之间的能量差。除确定发射光的频率之外，能级HOMO和LUMO以及电极的能级对OLED的效率和效能具有显著影响。图2示意性示出OLED的能量图。阳极与HOMO之间的能量差表示空穴注入的能量位垒（Eh)。类似地，阴极与LUMO之间的能量差表示电子注入的能量位垒（E6)。阳极（或阴极）的功函数相当于从阳极（或阴极）表面移除电子所需的能量的最小量。如图2所示，增加阳极的功函数（例如至虚线）减小了能量位垒（Eh)，由此增加空穴从阳极注入的效率。表面的功函数受该表面的条件的强烈影响。例如，ITO的功函数可由氧等离子体从 4. 2eV 增加至 4. 8eV。参见例如 Wu，C. C.等人 Appl. Phys. Lett. 70 (11) :1348(1997)。还已报导了通过具有静电偶极的物质的薄层的吸收来改变材料的功函数。参见例如Gu，D.等Aj. Appl. Phys. 97 :123710 (2005)。对调整OLED装置中基于金属纳米结构的透明导体的功函数仍存在需求。专利技术简述本文提供的内容包括调整基于金属纳米结构的导电膜的功函数的方法，所述方法包括：提供多个金属纳米结构，各个金属纳米结构具有外表面；以及在金属纳米结构的外表面上形成偶极表面层，其中所述偶极表面层包括多个偶极配位体。在多个实施方案中，在金属纳米结构的外表面上形成偶极表面层包括：形成包含多个金属纳米结构及多个偶极配位体的墨组合物，以及将所述墨组合物涂覆在基板上以提供导电膜。在某些实施方案中，调整功函数包括与无偶极表面层的金属纳米结构的导电膜形式相比，使功函数增加约O. 8-1. 2eVo在多个实施方案中，偶极配位体为极性分子，例如表面活性剂。在更特定的实施方案中，阴离子氟表面活性剂用作偶极配位体。在甚至更特定的实施方案中，偶极配位体为羧酸锂阴离子氟表面活性剂。本文还提供了墨组合物，其包含：多个金属纳米线，以及偶极配位体，其中每Hi2金属纳米结构表面积存在约10_6至10_4摩尔的所述偶极配位体。在另一实施方案中，每m2金属纳米结构表面积存在约10_5至10_4摩尔的偶极配位体。在多个实施方案中，金属纳米结构为银纳米线。在某些实施方案中，偶极配位体为阴离子氟表面活性剂。在更特定的实施方案中，阴离子氟表面活性剂为羧酸锂阴离子氟表面活性剂。在其他实施方案中，墨组合物可还包含表面活性剂,其中多个金属纳米线与表面活性剂的重量比为560 : I至5 : I。在其他实施方案中，墨组合物可还包含粘度改性剂，例如羟丙基甲基纤维素(HPMC) ο另一实施例提供了 OLED装置，其包括阴极、阳极和设置在阴极与阳极之间的有机发射堆栈，其中所述阳极包括多个金属纳米结构的导电膜，各个金属纳米结构具有外表面和设置在所述外表面上的偶极表面层，并且其中所述偶极表面层包括多个偶极配位体。附图简述在附图中，相同参考编号表示类似的元件或操作。附图中的元件的尺寸和相对位置不必按比例绘制。例如，各元件的形状及角度未按比例绘制，并且这些组件中的一些被任意放大和定位以提高附图易读性。此外，所绘制的元件的特定形状不旨在表达与该特定元件的实际形状相关的任何信息，并且仅为附图中易于识别而选择。图I示出OLED的图。图2示出OLED的能量图。图3示出本申请的实施方案。专利技术详述本文描述了调整基于纳米结构的透明导体的功函数的方法。特别地，所述方法涉及通过对金属纳米结构的表面进行改性来增加OLED中基于金属纳米结构的透明导体（阳极）的功函数。通过增加阳极的功函数，有机发射堆栈与阳极的能级更好地匹配(aligned)，由此增强OLED的量子效率和/或降低开启电压。由此，增加装置的总功率效率。因此，一个实施方案提供了用于调整基于金属纳米结构的透明导体的功函数的方法，其包括：提供多个金属纳米结构，各个金属纳米结构具有外表面；在金属纳米结构的外表面上形成偶极表面层，其中所述偶极表面层包括多个偶极配位体。如本文所用，“偶极配位体”是指具有正电荷与负电荷的非均匀分布的分子或粒子。偶极配位体可具有永久偶极。例如，诸如离子表面活性剂的极性分子具有永久偶极，其由分子的一部分（例如表面活性剂的极性头部）与分子的另一部分（例如表面活性剂的亲脂性尾部）的显著不同的负电性而产生。偶极配位体也可具有感应偶极（例如可极化分子），在该状况下，正电荷与负电荷的非均勻分布由具有永久偶极的邻近分子或粒子引起。图3示意性示出具有外表面（110)的纳米线（100)，偶极配位体（120)吸附于该外表面（110)上。使表面区中的偶极配位体（120)经受由各向异性力场产生的定向力。极性分子（例如永久偶极）可由此在表面区中优先定向，同时可极化分子可被极化（感应偶极）并定向。如图3所示意性示出，偶极配位体（100)以如下方式定向：偶极配位体的负端吸附于表面（110)，而偶极配位体的正端指向远离表面（110)。优先定向促使偶极配位体形成阵列，通常为以基本相同方向定向的偶极配位体的单层。这样的阵列称为表面偶极层（130)，其与电位降相关。电位降被认为导致由金属纳米线形成的阳极的功函数增加。在可替代的配置（configuration)方案中，偶极配位体可以如下方式定向：偶极配位体的正端吸附于表面，而负端指向远离该表面。由此形成的表面偶极层与电位增加相关，该电位增加降低了功函数。这样的配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗络瑞恩·普舍尼茨卡，
申请(专利权)人：凯博瑞奥斯技术公司，
类型：
国别省市：