一种有机电致发光器件及其制备方法与流程

文档序号:12788264阅读:443来源:国知局
本发明涉及有机电致发光领域,具体涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
:有机电致发光器件(英文全称OrganicLight-EmittingDevice,简称OLED)采用有机电致发光材料,是主动发光器件,具有低功耗、色域广、体积更薄等优点,有望成为下一代主流照明和平板显示技术。大多数无机半导体材料与有机电致发光材料能级不能很好匹配,而且制备过程大多需要磁控溅射、高温退火等高温工艺,影响其它有机材料的稳定性。因此,目前的有机电致发光器件中,除了电极之外,大多采用有机材料制备。载流子(空穴和电子)在有机材料中的传输属于跳跃机制,传输过程中需要克服各种势垒,极易造成迁移率较低的问题;同时,由于有机材料的分子结构不稳定,在有机电致发光器件工作过程中,载流子或激子聚集在界面处,还容易造成有机分子的结构发生变化(氧化或还原),影响器件的寿命。技术实现要素:因此,本发明要解决的技术中有机电致发光器件中载流子迁移率低、器件寿命短的问题,从而提供一种载流子迁移率高、器件寿命长的有机电致发光器件及其制备方法。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:一种有机电致发光器件,包括材料:ABX3和/或A2BX4,其中,A为胺基正离子、第一主族元素正一价离子中的至少一种;B为第四主族元素正二价离子中的至少一种;X为第七主族元素负一价离子中的至少一种。所述A为CH3NH3+、CH3NH=CH2+、CH3CH2NH3+、C6H5NH3+、C6H5CH2NH3+、Cs+、Rb+、K+、Na+、Li+中的至少一种。所述B为Pb2+、Sn2+、Ge2+中的至少一种。所述X为I-、Br-、Cl-中的至少一种。所述ABX3与所述A2BX4为载流子传输材料和/或主体材料。所述ABX3与所述A2BX4的最高占据分子轨道(HOMO)能级为-4eV~-7eV,最低未占分子轨道(LUMO)能级为-1eV~-4eV。所述ABX3与所述A2BX4的能隙分别为1eV~4eV,激子束缚能为10meV~30meV。一种所述的有机电致发光器件的制备方法,包括以下步骤:将AX与BX2按比例混合溶解在溶剂中制得含有AX与BX2的混合溶液;将所述混合溶液涂布成膜,制得含有ABX3和/或A2BX4的薄膜;其中,A为胺基正离子、第一主族元素正一价离子中的至少一种;B为第四主族元素正二价离子中的至少一种;X为第七主族元素负一价离子中的至少一种。所述溶剂为无水非质子极性溶剂。一种所述的有机电致发光器件的制备方法,包括以下步骤:将AX与BX2分别置于两个容器中,通过控制AX与BX2的蒸发速率,蒸镀制得含有ABX3和/或A2BX4的薄膜;其中,A为胺基正离子、第一主族元素正一价离子中的至少一种;B为第四主族元素正二价离子中的至少一种;X为第七主族元素负一价离子中的至少一种。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:1、本发明所述的有机电致发光器件,包括材料:ABX3和/或A2BX4,其中,A为胺基正离子、第一主族元素正一价离子中的至少一种;B为第四主族元素正二价离子中的至少一种;X为第七主族元素负一价离子中的至少一种。ABX3与A2BX4具有较高的载流子迁移率,具有与其他常用有机光电材料匹配的能级,同时,可以在较低的温度下成膜,不但能够实现在有机电致发光器件中的使用,而且还能有效提高载流子迁移率。另外,ABX3与A2BX4作为无机材料,具有比有机材料更高的热稳定性与化学稳定性,能够有效延长器件寿命。2、本发明所述的有机电致发光器件的制备方法,采用涂布法或共蒸镀法形成含有ABX3和/或A2BX4的薄膜,工艺温度低,不影响所述有机电致发光器件中其他功能层的制备;同时,工艺成熟,制备成本低。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中图1是本发明所述的有机电致发光器件的结构示意图;图中附图标记表示为:1-第一电极层、2-空穴注入层、3-空穴传输层、4-电子阻挡层、5-发光层、6-空穴阻挡层、7-电子传输层、8-电子注入层、9-第二电极层。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。本发明可以以许多不同的形式实施,而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反,提供这些实施例,使得本公开将是彻底和完整的,并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员,本发明将仅由权利要求来限定。在附图中,为了清晰起见,会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。实施例1本实施例提供一种有机电致发光器件,如图1所示,包括层叠设置的第一电极层1、空穴注入层2、空穴传输层3、电子阻挡层4、发光层5、空穴阻挡层6、电子传输层7、电子注入层8以及第二电极层9。ABX3型材料(CH3NH3)PbI3作为空穴传输层3,具体器件结构为:ITO(180nm)/HATCN(10nm)/(CH3NH3)PbI3(40nm)/TCTA(20nm)/CBP(30nm):Ir(ppy)3(10%)/BCP(20nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。其中,ITO为第一电极层1,HATCN作为空穴注入层2,通过蒸镀工艺制备10nm;(CH3NH3)PbI3为空穴传输层3,通过共蒸镀PbI2和CH3NH3I的方法形成薄膜,厚度为40nm;TCTA为电子阻挡层4,通过蒸镀制备20nm;CBP为发光层5主体材料,Ir(ppy)3为发光层5客体材料,通过共蒸镀制备30nm,其中Ir(ppy)3质量浓度为10%;BCP为空穴阻挡层6,通过蒸镀制备20nm;Alq3为电子传输层7,通过蒸镀制备50nm;LiF为电子注入层8,通过蒸镀制备0.7nm;Al为第二电极层9,通过蒸镀制备150nm。ABX3型材料(CH3NH3)PbI3的HOMO=-5.4eV,LUMO=-3.9eV,Eg=1.6eV,热分解温度Td=240℃,空穴迁移率为0.18cm2·V-1·s-1,电子迁移率为0.17cm2·V-1·s-1,相比传统空穴传输材料,性能更加优异。实施例2本实施例提供一种有机电致发光器件,如图1所示,包括层叠设置的第一电极层1、空穴注入层2、空穴传输层3、电子阻挡层4、发光层5、空穴阻挡层6、电子传输层7、电子注入层8以及第二电极层9。ABX3型材料(CH3NH3)PbBr3作为电子传输层,具体器件结构为:ITO(180nm)/HATCN(10nm)/NPB(40nm)/TCTA(20nm)/CBP(30nm):Ir(ppy )3(10%)/BCP(20nm)/(CH3NH3)PbBr3(50nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。其中,ITO为第一电极层1,HATCN作为空穴注入层2,通过蒸镀工艺制备10nm;NPB为空穴传输层3,通过蒸镀制备40nm;TCTA为电子阻挡层4,通过蒸镀制备20nm;CBP为发光层5主体材料,Ir(ppy)3为发光层5客体材料,通过共蒸镀制备30nm,其中Ir(ppy)3质量浓度为10%;BCP为空穴阻挡层6,通过蒸镀制备20nm;(CH3NH3)PbBr3为电子传输层7,通过共蒸镀PbBr2和CH3NH3Br的方法形成薄膜,蒸镀制备50nm;LiF为电子注入层8,通过蒸镀制备0.7nm;Al为第二电极层9,通过蒸镀制备150nm。ABX3型材料(CH3NH3)PbBr3的HOMO=-5.4eV,LUMO=-3.1eV,Eg=2.24eV,热分解温度Td=257℃,载流子迁移率约为1cm2·V-1·s-1,,相比传统电子传输材料,性能更加优异。实施例3本实施例提供一种有机电致发光器件,包括层叠设置的第一电极层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层以及第二电极层。ABX3型材料(CH3NH3)Sn0.3Pb0.7I3作为空穴注入层,具体器件结构为:ITO(180nm)/Sn0.3Pb0.7I3(40nm)/poly-TPD(30nm)/PVK:OXD-7(40%):Ir(ppy)3(10%)(30nm)/TPBi(40nm)//LiF(0.7nm)/Al(150nm)。其中,(CH3NH3)Sn0.3Pb0.7I3作为空穴注入层,将CH3NH3I、SnI2、PbI2按照159:111:323的比例溶解在DMF中,然后旋涂该溶液形成薄膜,总厚度为40nm。poly-TPD为空穴传输层,通过旋涂poly-TPD的甲苯溶液制备30nm厚的薄膜;PVK和OXD-7为发光层主体材料,Ir(ppy)3为发光层客体材料,通过将它们按照5:4:1的质量比溶解在甲苯中,然后旋涂该溶液形成薄膜,总厚度为40nm;TPBi为电子传输层,通过旋涂TPBi的甲苯溶液制备40nm厚的薄膜;LiF为电子注入层,通过蒸镀制备0.7nm;Al为第二电极层,通过蒸镀制备150nm。(CH3NH3)Sn0.3Pb0.7I3的HOMO为-5.12eV,ITO的功函为-4.8eV,poly-TPD的HOMO为-5.3eV,(CH3NH3)Sn0.3Pb0.7I3作为空穴注入层,有效减小了界面的肖特基势垒,增强空穴的注入,提高器件性能。实施例4本实施例提供一种有机电致发光器件,如图1所示,包括层叠设置的第一电极层1、空穴注入层2、空穴传输层3、电子阻挡层4、发光层5、空穴阻挡层6、电子传输层7、电子注入层8以及第二电极层9。A2BX4型材料(C4H9NH3)2PbBr4作为电子阻挡层4,具体器件结构为:ITO(180nm)/HATCN(10nm)/NPB(40nm)/(C4H9NH3)2PbBr4(20nm)/CBP(30nm):Ir(ppy)3(10%)/BCP(20nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.7nm)/Al(150nm)。其中,ITO为第一电极层1,HATCN作为空穴注入层2,通过蒸镀工艺制备10nm;NPB为空穴传输层3,通过蒸镀制备40nm;(C4H9NH3)2PbBr4为电子阻挡层4,通过共蒸镀PbBr2和C4H9NH3Br的方法形成薄膜,厚度为20nm;CBP为发光层5主体材料,Ir(ppy)3为发光层5客体材料,通过共蒸镀制备30nm,其中Ir(ppy)3质量浓度为10%;BCP为空穴阻挡层6,通过蒸镀制备20nm;Alq3为电子传输层7,通过蒸镀制备50nm;LiF为电子注入层8,通过蒸镀制备0.7nm;Al为第二电极层9,通过蒸镀制备150nm。A2BX4型材料(C4H9NH3)2PbBr4的HOMO=5.6eV,LUMO=2.6eV,Eg=3.0eV,能级宽,空穴迁移率大,能够有效阻挡激子而不阻碍空穴传输,能够提升器件性能。对比例1本对比例提供一种有机电致发光器件,器件结构同实施例1,唯一不同的是:空穴传输层3材料为NPB(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)。NPB的HOMO为-5.4eV,空穴迁移率为1×10-3cm2V-1s-1。对比例2本对比例提供一种有机电致发光器件,器件结构同实施例2,唯一不同的是:电子传输层7材料为Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)。Alq3的LUMO为-3.2eV,(CH3NH3)PbBr3的LUMO为-3.1eV能级相近,电子传输的势垒相近;然而Alq3的电子迁移率为1×10-6cm2V-1s-1。对比例3本对比例提供一种有机电致发光器件,器件结构同实施例3,唯一不同的是:空穴注入层2材料为PEDOT:PSS。PEDOT:PSS的HOMO为-5.1eV,是一款常用的空穴注入层,然而该材料PH值≈2,在长期使用过程中会腐蚀阳极ITO,造成器件寿命的衰减。实施例3所使用的钙钛矿材料没有腐蚀性,器件寿命长。对上述实施例和对比例中所述的器件进行测试,测试结果如下表所示:电流效率(cd/A)功耗(lm/W)寿命(hour)实施例131.630.93674实施例238.942.56421实施例318.414.3162对比例129.128.52215对比例229.128.52215对比例316.214.838从上表可以看出,本发明上述实施例所述的有机电致发光器件,不但能够实现在有机电致发光器件中的使用,而且还能有效提高器件的电流效率,降低功耗,延长器件寿命。显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。当前第1页1 2 3 
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