一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体器件领域，尤其涉及一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法。
【背景技术】
[0002]在半导体器件特别是有机半导体器件中，各层之间的能极差很大，特别是电极和有机界面之间的能极差。ITO和空穴传输层之间的注入势皇使得器件的工作电压很大，效率很低。因此，器件制备过程中常常需要通过在空穴传输层中使用掺杂技术降低注入势皇，提高传输层的电荷迀移率，从而实现低电压、高效率、长寿命器件的制作。传统的做法一般通过真空蒸镀法共蒸主体和客体掺杂材料沉积得到掺杂的薄膜。真空蒸镀法需要同时控制主体和客体材料的蒸镀速率，这种控制很难掌握，而且控制掺杂比例的过程很浪费材料。共蒸掺杂是一种既耗费时间又耗费材料的方法，在工业生产中会带来很大的麻烦。
【发明内容】
[0003]解决的技术问题:针对现有的共蒸掺杂法存在的缺点，本发明提供一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法，该方法使得原本需要通过共蒸掺杂的客体材料通过漂移进入主体材料中，从而达到掺杂的作用。
[0004]技术方案:一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法，制备步骤如下:
第一步:在ITO透明导电基板上通过真空热蒸镀法沉积或者旋涂法涂布主体材料； 第二步:在第一步的主体材料表面通过真空热蒸镀法沉积或者旋涂法涂布客体材料，
即得用于半导体器件的空穴传输层的制备方法。
[0005]上述所述的主体材料为NPB、a-NPD、2-TNATA、m_MTDATA、TPD 或 Poly-TPD。
[0006]上述所述的客体材料为F2-HCNQ或F4-TCNQ。
[0007]上述所述的第一步中真空热蒸镀法的条件是:腔体真空度< I X 10 4 Pa，蒸镀速率为0.3 nm/s，蒸镀厚度为40 nm。
[0008]上述所述的第二步中真空热蒸镀法的条件是:腔体真空度< I X 10 4 Pa，蒸镀速率为0.03 nm/s，蒸镀厚度为2 nm。
[0009]上述所述的第一步和第二步中旋涂法涂布的过程在无水无氧的条件下进行。
[0010]上述所述的第二步中，在用真空热蒸镀法沉积客体材料的过程中，客体材料借助热运动进入主体材料中，从而达到和共蒸同样的掺杂效果。
[0011]上述所述的第二步中，在用旋涂法涂布客体材料的过程中进行退火处理，客体材料利用热运动进入主体材料中，从而达到和共蒸同样的掺杂效果。
[0012]该方法制备得到的空穴传输层还可用于之后的器件制备环节，或其他用途。
[0013]有益效果:本发明提供的一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法，具有以下优点:
1.本发明的制作方法简单便捷，设备要求低，薄膜易于制作，重复性好； 2.本发明的制备方法可以应用于一些难共同蒸镀的材料的掺杂；
3.本发明提出的通过非共蒸的制备方法，达到了掺杂的效果，实现了针对不同传输层的掺杂，有利于减少传输层和电极之间的能级势皇，提高载流子的注入和传输，制备得到的空穴传输层具有良好的电荷注入和传输能力。
【附图说明】
[0014]图1为实施例1制备得到的空穴传输层(NPB/F4-TCNQ)与传统单层空穴传输层(NPB)以及对比例I中掺杂的空穴传输层(NPB =HATCN 5 vol.%)在降低器件工作电压时的效果图。从图中可以看出，在驱动电流相同的情况下，本发明的空穴传输层(NPB/F4-TCNQ)具有更低的驱动电压(例如在电流密度20 mA/cm2时，NPB、NPB:HATCN 5 vol.%和NPB/F4-TCNQ的驱动电压分别为6.2 V、6.1 V和5.6 V)，有利于减少传输层和电极之间的能级势皇，提高载流子的注入和传输。器件结构为ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/Al电极。
[0015]图2为实施例3制备得到的空穴传输层(Poly-TPD/F4_TCNQ)与传统单层空穴传输层(Poly-TPD)在降低器件工作电压时的效果图。从图中可以看出，在驱动电流相同的情况下，本发明的空穴传输层(Poly-TPD/F4-TCNQ)具有更低的驱动电压(例如在电流密度20mA/cm2时，Poly-Tro和Poly-Tro/F4_TCNQ的驱动电压分别为9.7 V和8.9 V)，从而有利于减少传输层和电极之间的能级势皇，提高载流子的注入和传输。器件结构为ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/Al电极。
[0016]图3为实施例5制备得到的空穴传输层(m-MTDATA/F4-TCNQ)与传统单层空穴传输层(m-MTDATA)在降低器件工作电压时的效果图。从图中可以看出，在驱动电流相同的情况下，本发明的空穴传输层(m-MTDATA/F4-TCNQ)具有更低的驱动电压(例如在电流密度20mA/cm2时，m-MTDATA和m-MTDATA/F4_TCNQ的驱动电压分别为6.3 V和5.5 V)，从而有利于减少传输层和电极之间的能级势皇，提高载流子的注入和传输。器件结构为ITO/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/Al电极。
【具体实施方式】
[0017]以下实施例中所用到的主体材料和客体材料均购自Lumtec公司。
[0018]实施例1
一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法，具体制备步骤如下:
第一步:将ITO透明导电基板依次采用去离子水、无水乙醇和丙酮超声清洗lOmin，然后用镊子夹住基板，使用队枪吹干基板表面的水分，之后正面向上，放入洗净烘干的培养皿中保存；
第二步:通过真空蒸镀的方法在ITO透明导电基板上沉积主体材料NPB，具体方法是将主体材料NPB置于石英舟中，通过电热丝加热石英舟，使石英舟内的NPB蒸发，在腔体真空度彡I X 10 4 Pa时，开始沉积主体材料，控制蒸镀速率为0.3nm/s，蒸镀厚度为40nm ;
第三步:将客体材料F4-TCNQ通过蒸镀的方法沉积在主体材料NPB表面，具体方法是将客体材料F4-TCNQ置于石英舟中，通过电热丝加热石英舟，使石英舟内的F4-TCNQ蒸发，在腔体真空度< I X 10 4 Pa时，开始沉积客体材料，控制蒸镀速率为0.03 nm/s,蒸镀厚度为2nm，沉积结束后即得用于半导体器件的空穴传输层。
[0019]在真空蒸镀的过程中，客体材料F4-TCNQ借助热运动进入主体材料中，从而形成掺杂的空穴传输层。具体效果如图1曲线NPB/F4-TCNQ所示。
[0020]实施例2
一种用于半导体器件的空穴传输层的制备方法，具体制备步骤如下:
第一步:将ITO透明导电基板依次采用去离子水、无水乙醇和丙酮超声清洗lOmin，然后用镊子夹住基板，使用队枪吹干基板表面的水分，之后正面向上，放入洗净烘干的培养皿中保存；
第二步:将主体材料NPB溶解于氯仿中，使用磁子搅拌，待完全溶解后静置Ih以上，配置成浓度为9g/mL的主体溶液；
第三步:将客体材料F4-TCNQ溶解于丙酮中，使用磁子搅拌，待完全溶解后静置Ih以上，配置成浓度为2g/mL的客体溶液；
第四步:将待涂布的ITO透明导电基板放置于紫外臭氧机中臭氧处理lOmin，然后用事先配制好的主体溶液通过旋转涂布的方法均匀的涂布在ITO透明导电基板表面，具体方法是首先在500 rpm的转速下旋转10s，然后加速到4500rpm的转速下旋转50s，静置60s，此时ITO透明导电基板表面已经形成一层主体薄膜；
第五步:用事先配制好的客体溶液通过旋转涂布的方法均匀的涂布在主体薄膜表面，具体方法是首先在2000 rpm的转速下旋转5s，然后加速到6000rpm的转速下旋转50s，静置2