一种基于重原子效应的高效磷光材料铜(i)配合物的有机电致发光器件的制作方法

文档序号:9525784阅读:699来源:国知局
一种基于重原子效应的高效磷光材料铜(i)配合物的有机电致发光器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于由有机小分子材料构成的有机电致发光器件,特别是涉及重原子效应 的高效磷光材料铜(I)配合物的的有机电致发光器件类装置。
【背景技术】
[0002] 0LED虽然已经研究了多年,但是由于材料、器件性能、工艺等方面诸多原因还未能 够大规模进入实用化阶段,新材料的研发对于继续推动0LED的发展是有益的。金属有机磷 光配合物应用在EL领域使EL器件的效率大大提高,这主要是因为金属有机磷光配合物的 强自旋-轨道耦合效应导致的单重态到三重态间有效的系间窜跃,造成了单重态和三重态 的混合,减少了三重态辐射自旋禁阻,能产生相对于普通电致荧光材料四倍的效率。已用于 0LED的磷光配合物种类有很多,如Ru(II)、0s(II)、Pt(II)和Ir等。但是由于已报道 的这些金属有机磷光材料的知识产权以及昂贵的价格限制了这类材料的大范围应用,因此 开发新的廉价的电致磷光金属配合物仍然是很重要的。光功能Cu(I)配合物是近年来新材 料领域的一个亮点,以其结构的多样性,独特的光化学、光物理性能,日益在0LED、光学传感 器、非线性光学材料(NL0)、染料敏化太阳能电池等领域表现出诱人的应用前景,因而对价 格低廉、环境友好、结构多样性的铜(I)配合物新材料的研发就更加有必要了。目前,基于 铜(I)配合物的有机电致发光器件的性能对实际应用而言,其效率还是很低的,还需要进 一步提1?其性能。

【发明内容】

[0003]针对现有技术存在的基于Ru(II)、Os( II)、Pt(II)和Ir等有机磷光材料的知 识产权以及昂贵的价格限制了这类材料在OLEDs中的大范围应用的不足,我们选用价格低 廉、环境友好、结构多样性的铜(I)配合物新材料;又由于铜(I)配合物新材料的磷光性能 不足,我们采用向铜(I)配合物新材料引入了重原子取代基,利用重原子取代基的重原子 效应来提高铜(I)配合物新材料的性能。本发明提供一种基于重原子效应的高效磷光材料 铜(I)配合物的有机电致发光器件。
[0004] 一种基于重原子效应的高效磷光材料铜(I)配合物的有机电致发光器件,其特 征是:该有机电致发光器件为层状结构,依次为在玻璃衬底涂覆层氧化铟锡导电膜的阳极 层、空穴注入层、空穴注传输层、电子阻挡层、混合发光层、空穴阻挡层兼电子传输层、电子 注入层、阴极;所述的空穴注入层的厚度为1~l〇nm;所述的空穴注传输层给厚度为10~ 40nm;所述的电子阻挡层的厚度为3~15nm;所述的混合混合发光层的厚度为20~40nm; 所述的空穴阻挡层兼电子传输层的厚度为25~40nm;所述的电子注入层的厚度为lnm;阴 极层的厚度为100~200nm。
[0005]所述的空穴注入层(2)采用的材料为4, 4',4' '-三[2-萘基苯基氨基]三苯基胺 (2-TNATA)。
[0006] 所述的电空穴注传输层(3)采用的材料为N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯 基-1,1 '-联苯-4-4'-二胺(NPB)
[0007]所述的电子阻挡层(4)采用的材料为4, 4',4' '-三[2-萘基苯基氨基]三苯基胺 (2-TNATA)。
[0008] 所述的混合发光层(5)采用的材料为有重原子效应的Cu(I)配合物[Cu(DPEphos) (PyPPCl) ]BF4 (Cu-E-Cl,DPEphos和PyPPCl分别表示(2-二苯基膦基)苯基醚和(5-氯-吡 啶)并[1',2':2,3]吡嗪[5,6-幻1,10-邻菲罗啉)和4,4'-二(9-咔唑)联苯邮卩) 的混合物,Cu(I)配合物的质量百分比参杂浓度分别为6%、8%和10%。
[0009] 所述的空穴阻挡层兼电子传输层(7)采用的材料为1,3, 5-三(1-苯基-1H-苯并 咪唑-2-基)苯(TPBi)
[0010] 所述的电子注入层(7)采用的材料为氟化锂(LiF)。
[0011] 所述的阴极层(8)采用的材料为金属铝(A1)
[0012] 本发明的有益效果是:本发明的有机电致发光器件为多层结构,采用真空热沉积 法成膜,制作工艺简单、成本低,可以采用市场销售有机材料,并且由于采用了薄的多个有 机层组合,使器件设计更为灵活。
[0013] 本发明具有以下优点:
[0014] (1)掺杂剂价格低廉、环境友好
[0015] 价格低廉、环境友好、结构多样性的铜(I)配合物新材料,虽在0LED中有应用, 但由于其发光性能不足,限制了其在应用;我们研究表明了可以通过向铜(I)配合物新材 料引入了重原子取代基,利用重原子取代基的重原子效应来提高铜(I)配合物新材料的性 能,因此其材料来源丰富。
[0016] (2)器件结构易于调整优化,制备工艺简单
[0017] 由于本发明的器件采用小分子材料,采用真空热蒸发法成膜,器件结构为"三明 治"式多层结构,因此器件结构易于调整优化,制备工艺简单。所有材料都是采用热蒸发法 成膜。
[0018] (3)体积小、重量轻
[0019] 由于本发明采用了薄的有机层和金属电极层,所有功能层的厚度不超过2微米。
[0020] 本发明的基于重原子效应的高效磷光材料铜(I)配合物的有机电致发光器件可 广泛应用于科学、工业和商业领域。
【附图说明】
[0021] 下面结合附图及【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0022] 图1为本发明的一种基于重原子效应的高效磷光材料铜(I)配合物的有机电致发 光器件结构不意图。
[0023] 图中:1为玻璃衬底涂覆层的氧化铟锡导电膜、2为空穴注入层、3为空穴注传输 层、4为电子阻挡层、5为混合发光层、6为空穴阻挡层兼电子传输层、7为电子注入层、8为阴 极层。
[0024]图 2,所用的[Cu(DPEphos) (PyPPCl) ]BF4(Cu-E_C1)
[0025] 图3,[Cu(DPEphos) (PyPPCl) ]BF4的时间分辨发射衰减曲线及拟合曲线
[0026] 图4,不同实施例的器件的电流效率
【具体实施方式】
[0027] 本发明的基于重原子效应的高效磷光材料铜(I)配合物的有机电致发光器件为 多层结构,采用真空热沉积法成膜,采用20Ω/ □的ΙΤ0导电玻璃为衬底,对其用丙酮、玻璃 清洁剂(TFD-7)、去离子水反复擦洗,再依次用丙酮和去离子水超声波清洗。清洗过的ΙΤ0 导电玻璃用紫外臭氧处理,然后置于有机电致发光综合沉积系统中。各功能层均在2~ 3X10 4Pa下蒸镀成膜,不掺杂的有机层的蒸镀速率控制在~0. 2nm/s,掺杂时基质材料 控制在~0. 4nm/s,掺杂剂控制在~0. 002nm/s,LiF和A1电极的蒸镀速率分别控制在~ 0. 05nm/s和~lnm/s。薄膜厚度由石英振荡监控。
[0028] 技术方案:本发明为层状结构,依次为在玻璃衬底涂覆层氧化铟锡导电膜的阳极 层1、空穴注入层2、空穴注传输层3、电子阻挡层4、混合发光层5、空穴阻挡层兼电子传输层 6、电子注入层7、阴极层8。电混合发光层5和空穴阻挡层兼电子传输层6构成了第一个激 子生成界面。在这里,在一定外加电压下,混合发光层5也可能与电子阻挡层4构成了第二 个激子生成界面。再往后的功能层是空穴阻挡层兼电子传输、电子注入层和阴极。空穴注入 层采用的材料为三苯基胺衍生物,厚度为1~l〇nm;空穴注传输层采用的材料为二胺衍生 物(diaminederivative),厚度为10~40nm;电子阻挡层采用的材料为三苯基胺衍生物, 厚度为3~15nm;混合发光层采用质量分数为X%重原子效应的Cu(I)配合物Cu-E-Cl的 CBP(X分别为6、8、10),厚度为20~40nm;空穴阻挡层兼电子传输层的材料为TPBi,厚度为 25~40nm;电子注入层材料为LiF,厚度为lnm;阴极层材料为金属铝厚度为100~200nm。
[0029] 本发明的制备方法:在玻璃衬底涂覆层氧化铟锡导电膜的阳极层上面沉积空穴注 入层;在空穴注入层的上面沉积空穴注传输层;在空穴注传输层的上面沉积电子阻挡层; 接着在上面采用双源共沉积法制备混合发光层;之后在上面沉积空穴阻挡层兼电子传输 层;最后沉积电子注入层和阴极层;上述各层均采用真空热沉积工艺。
[0030] 阳极层选用20Ω/ □的氧化铟锡ITO透明导电膜;空穴注入层选用材料为 2-TNATA,厚度选取1~10nm;空穴注传输层选用NPB,厚度选取10~40nm;电子阻挡层选 用材料为2-TNATA,厚度选取3~15nm;混合发光层选用有重原子效应的Cu-E-Cl掺杂材料 和主体材料CBP混合而成,Cu-E-Cl的质量百分比参杂浓度分别为6%、8%和10%,厚度选 取20~40nm;空穴阻挡层兼电子传输层材料选用TPBi,厚度为25~40nm;电子注入层材 料选用为LiF,厚度为lnm;阴极层选用材料为金属铝厚度为100~200nm。
[0031] 制作成功的器件以氧化铟锡ITO和银层分别作阳极和阴极,发光从器件阳极一 侧射出。亮度-电流-电压曲线通过吉时利-2400电源和校正过的TOPCON⑧亮度计 BM-7同时测量获得。所有的测试都在室温大气环境下进行,器件没有封装。
[0032] 实施例1 :
[0033] 选用图1所示的器件结构:在本实施例中,采用20Ω/ □的ΙΤ0导电玻璃为衬底, 对其用丙酮、玻璃清洁剂(TFD-7)、去离子水反复擦洗,再依次用丙酮和去离子水超声波清 洗。清洗过的ΙΤ0导电玻璃用紫外臭氧处理,然后置于有机电致发光综合沉积系统中。首 先在高真空(2~3x10 4帕)下,在透明导电膜ΙΤ0上面沉积一层厚度为5nm空穴注入层 2-TNATA,空穴注传输层3的材料采用NPB;然后在空穴
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