具有周期性规则褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件的制作方法_2

文档序号:9647903阅读:来源:国知局
,空穴传输层30nm?40nm、发光层10nm?30nm、电子传输层20nm?40nm及阴极15nm?25nm,蒸镀过程中系统的真空度维持在5X 10 4Pa?7X 10 4Pa,最后将光敏聚合材料薄膜连同其上的各层结构从Si衬底上剥离,从而得到柔性有机电致发光器件;
[0015](3)将步骤(1)制备得到的表面具有长周期光栅结构的弹性衬底拉伸到一定(120%?200% )应变量,并保持拉伸状态,然后将步骤(2)制备得到的柔性有机电致发光器件粘贴在弹性衬底表面,使光敏聚合物材料薄膜与弹性衬底接触,并确保光敏聚合物材料薄膜只粘贴在弹性衬底长周期光栅结构的光栅线上,而不与沟槽底部接触,最后释放拉力,弹性衬底收缩;由于衬底表面具有粘性,所以可以固定住有机电致发光器件,收缩应力使柔性有机电致发光器件悬浮在沟槽上方的部分弯曲,形成周期性规则褶皱结构,从而完成具有周期性规则褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件的制备。
[0016]光敏聚合材料为Norland Optical Adhesive (Ν0Α)系列、Nano MicroChemCompany epoxy negative resin(SU-8)系列,优选为 N0A63。
[0017]结构中采用具有较高功函数的金属做阳极,如金、银等,这里优选为银(Ag)。
[0018]阳极修饰层多采用过渡族金属氧化物,如Mo03、V205、W03、Re203,这里优选为Mo03。
[0019]空穴传输层材料为芳香族胺类化合物,按照分子结构类型并结合拓扑结构分为:成对偶联的二胺类化合物、星型的三苯胺化合物、具有螺型结构的三苯胺化合物、支型的三苯胺化合物、三芳胺聚合物、咔唑类化合物、有机硅及有机金属配合物等,典型的如NPB、TPD、NPD等。优选为NPB。
[0020]发光层为复合发光层,利用了掺杂技术制备而成,由主体材料和掺杂磷光发光材料采用共蒸的方法制作。这里选择mCP作为主体材料,Ir (ppy)3作为磷光发光材料,质量掺杂浓度5?8%。
[0021]电子传输层材料包括8-羟基喹啉铝类金属配合物、二噁唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氰基的聚合物、其他含氮或者含硅的杂环化合物、全氟化的寡聚物、有机硼材料等,典型的如Alq3、BCP、TPBi等。这里选择TPBi。
[0022]阴极采用锂、镁、钙、锶、铟、铝等功函数较低的金属或者它们与铜、金、银的合金等复合型阴极。优选钙/银复合型阴极。
[0023]本方案提供的长周期光栅结构具有以下特点:
[0024]利用飞秒激光烧蚀技术制备的长周期光栅结构,由于飞秒激光加工技术具有高精度,快速响应和可忽略的热传导等特性,所以加工得到的长周期光栅结构有清晰和整齐的形貌,没有因热效应产生的光栅线边缘融化的现象。
[0025]本方案提供的具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件具有以下优点:
[0026]第一,本方案提供的具有周期性规则褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件所用的光敏聚合物薄膜衬底是利用旋涂工艺制备的,因此光敏聚合物薄膜的厚度可以通过改变旋涂转速和时间进行调节,实验中通过高速旋涂,获得厚度只有10 μπι左右的光敏聚合物薄膜,因此,器件的柔性非常好,弯曲半径可以达到100 μπι。
[0027]第二,超薄光敏聚合物衬底的表面非常平滑,方均根粗糙度小于0.5nm,非常适合制备高性能的有机电致发光器件。实际器件中选择高效的磷光材料作为发光材料,结合优化后的器件结构,因此器件的效率非常高,可以达到70cd/A,远高于之前报道过的其他类型的可拉伸有机电致发光器件。
[0028]第三,经过脱膜工艺,可以将超薄光敏聚合物衬底和蒸镀在上面的有机电致发光器件一同从硅衬底上完整地剥离下来,而不发生器件损坏问题。
[0029]第四,本方案提供的具有周期性规则褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件的拉伸度很大,最大可以实现100%的拉伸应变,可以满足各种应用场景的需要。
[0030]第五,本方案提供的可拉伸有机电致发光器件具有与弹性衬底上长周期光栅相同周期的规则褶皱,并在拉伸-收缩形变过程中始终保持规则形貌,因此本发明制备的可拉伸有机电致发光器件具有非常高的拉伸稳定性,随着拉伸度的变化,器件性能只有微小波动,更重要的是在较大拉伸度下多次重复性拉伸测试中,器件性能只发生很小的衰减,当重复拉伸次数超过10000次时,器件亮度下降小于30%,具有非常高的实用价值。
【附图说明】
[0031]图1:具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件制备流程图:步骤(a)在洁净的有Si02*缘层的Si衬底上高速旋涂光敏聚合材料,对光敏聚合物薄膜进行紫外曝光处理,使其固化;步骤(b)利用真空蒸发沉积技术,在光敏聚合材料薄膜上蒸镀金属阳极、各个有机功能层及阴极,最后将光敏聚合材料薄膜及蒸镀制备的器件从硅衬底上剥离;步骤(C)利用飞秒激光烧蚀技术在弹性衬底表面加工长周期光栅结构;步骤(d)利用拉伸装置将弹性衬底预拉伸到所需要的应变量;步骤(e)将具有超薄和超柔性光敏聚合物衬底的高效有机电致发光器件粘贴到弹性衬底表面;步骤(f)释放拉力,形成具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件。
[0032]图2:飞秒激光加工系统示意图,飞秒激光加工系统包括:控制系统11、激光器12、控制光通断的光闸13、凹透镜14和第一凸透镜15组成的扩束系统、调整光斑大小的光阑16、半反半透镜17、第二凸透镜18、第三凸透镜20、二维移动平台19以及(XD图像传感器
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[0033]图3:具有超薄和超柔性光敏聚合物衬底的高效有机电致发光器件结构示意图;各部件名称为:光敏聚合物衬底1,不透明金属阳极2,阳极修饰层3,空穴传输层4,发光层5,电子传输层6,半透明金属阴极7。
[0034]图4:实施例1制备的光敏聚合物材料薄膜表面原子力显微镜图片。
[0035]图5:弹性衬底表面长周期光栅截面的扫描电子显微镜图片。弹性衬底厚度约为500 μ m,长周期光栅的周期为570 μ m,其中光栅线宽400 μ m,沟槽宽170 μ m,沟槽深约110 μ m。
[0036]图6:拉伸120%后弹性衬底表面长周期光栅截面的扫描电子显微镜图片。长周期光栅周期增大到1250 μ m,其中光栅线宽为450 μ m,沟槽宽为800 μ m,沟槽深为90 μ m。
[0037]图7:将具有超薄和超柔性聚合物衬底的高效有机电致发光器件粘贴在拉伸的弹性衬底表面后的器件扫描电子显微镜图片。从图中可以看出,具有超薄和超柔性聚合物衬底的高效有机电致发光器件只粘贴在长周期光栅的光栅线上,而器件的其他部分则悬浮在沟槽上方,没有与沟槽底部接触。
[0038]图8:释放弹性衬底上的拉力后形成的具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件的扫描电子显微镜图片。
[0039]图9:具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件在不同拉伸度下的光学照片。所有照片由尼康单反相机拍摄,拍摄照片时,具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件工作电压为5V。
[0040]图10:可拉伸有机电致发光器件的(a)电流密度-亮度-电压曲线及(b)电流效率-电压曲线,并与平板器件进行对比。
[0041]图11:可拉伸有机电致发光器件在不同拉伸度下的亮度-电流效率-电压曲线。器件的驱动电压为5V。
[0042]图12:可拉伸有机电致发光器件循环拉伸性能曲线图:(a)0_20%拉伸度下,归一化亮度-归一化效率-拉伸-释放循环次数曲线;(b) 0-40%拉伸度下,归一化亮度-归一化效率-拉伸-释放循环次数曲线。
【具体实施方式】
[0043]下面将给出具体的实施方案并结合附图,解释说明本发明的技术方案,注意下面的实施仅用于帮助理解,而不是对本发明的限制。
[0044]实施例1:
[0045]具有周期性规则褶皱的可拉伸有机电致发光器件,器件结构为:N0A63/Ag (80nm) /Mo03(3nm) /NPB (40nm) /mCP:1r (ppy)3 (20nm, 6% ) /TPBi (35n m)/Ca(3nm)/Ag(15nm),如图 3中的器件结构。
[0046]在清洗干净的有Si02*缘层的Si衬底上,高速旋涂光敏聚合材料N0A63,旋涂转速为6500rpm,旋涂时间为30s,光敏聚合材料薄膜的厚度为10 μ m,之后对其进行紫外曝光处理3min,使其固化。薄膜表面非常光滑,经原子力显微镜测试,表面方均根粗糙度为
0.35nm,如图4所示。然后在多源有机分子气相沉积系统中,在聚合物薄膜上依次蒸镀金属阳极银(80nm)、阳极修饰层M
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