专利名称：一种顶出光电极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及发光器件领域中顶出光电致发光器件及其制备方法，特别是涉及一种顶出光电极及其制备方法。
背景技术：
顶出光的有机发光二极管开辟了有机发光器件研究的新领域和更广阔的应用前景，例如，采用硅片作衬底时，可预先在Si上做好有机发光器件的驱动电路，然后制作有机发光层，最后制备顶出光电极。顶出光有机显示器件的分辨率、刷新速度和功耗一般都要优于现有基于ITO的有机发光器件。
对于顶出光电极一般要求具备透光率高，稳定性高，载流子注入能力高等条件，其中第一个条件与后两个条件互相制约。目前，顶部电极材料采用较多的有ITO和薄Al/Ag或LiF/Al/Ag复合层(Al常为nm量级)等，但是，前者因为淀积ITO很容易损坏有机发光层，对于设备与工艺有很高的要求；而后者由于选材的原因，造成电极的反射较为严重，透光率较低(一般在30％-40％)，另外由于制作中要求严格控制LiF和Al的厚度，否则对器件性能影响很大，因此器件制作难度大，一致性和稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种功函数低、界面反射小，透光率高和稳定性好的顶出光阴极及其制备方法。
本发明所提供的顶出光电极，包括衬底和位于衬底上的有机发光层，其中，有机发光层上设有稀土元素层，在稀土元素层上还设有该稀土元素与Au或Ag的复合层。
其中，稀土元素层厚度为2-6nm，稀土元素与Au或Ag的复合层厚度为15-25nm。稀土元素与Au或Ag的复合层中稀土元素与Au或Ag的质量比为0.1-10∶1。所选择的稀土元素为具有低功函数的稀土元素(低功稀土)，如Sm，Yb，Eu，Ce等。
本发明顶出光电极的制备方法，包括如下步骤1)在衬底上制备有机发光层；2)在有机发光层上沉积稀土元素层；3)同时蒸发稀土元素与Au或Ag，在稀土元素层上蒸镀上稀土元素与Au或Ag的复合层，得到所述顶出光电极。
其中，在蒸发稀土元素与Au或Ag时稀土元素与Au或Ag的蒸发速度比控制在0.1-10∶1之间。
在沉积低功稀土元素层，以及复合层时，一般可以采用真空蒸镀法，蒸镀时样品室的真空度在10-5托以上，所用设备可以是真空蒸发设备、磁控溅射设备、电子(离子)束蒸发、固态源分子束外延设备等。
本发明顶出光电极的结构示意图如图1所示，图中1为衬底及下电极，2为有机发光层，3为稀土元素层，4为稀土元素与Au或Ag的复合层。稀土元素层3直接和有机发光层2接触，利用其自身功函数低的特点以形成良好电子注入；由于稀土元素与Au或Ag的复合层4和稀土元素层3的反射系数很接近，因此可得到较高的透光率，同时由于Au或Ag的高稳定性和导电性，提高了电极的稳定性和电接触性能。在使用时可以根据需要，在上述顶电极加上任何图形的模版。
本发明用低功稀土元素/低功稀土元素Au或Ag复合层作为顶出光电极的上电极材料，可以兼顾透光率、稳定性和低成本等要素，该电极可以用普通的真空蒸镀方法(10-5托)来完成，制备方法简单；而外层的低功稀土元素Au或Ag复合层导致的光吸收和光反射都较Ag层小，且不易被氧化，从而较好保证了器件的电稳定性和发光稳定性，同时又有较好的防止水汽透入有机层的作用。本发明的顶出光电极可广泛应用于无机薄膜、半导体发光，光电器件和光探测器等方面。
图1为本发明顶出光电极的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1、具有Sm/Sm∶Au层的顶出光电极制备用真空热蒸发镀膜设备，在衬底上淀积有机发光层后，蒸镀一厚为5nm的Sm层，然后采用Sm和Au一起蒸发的方式，在Sm层上蒸镀一厚度为20.0nm的Sm∶Au共蒸复合层，作为上电极，蒸镀过程中Sm与Au蒸发速率比控制在2.5∶1。制备过程中要求真空度10-6托以上，材料纯度在99.99％以上，所用下电极衬底为Si衬底，其有机发光层为NPB(60nm)/Alq(60nm)，有机材料NPB和Alq分别为(N，N’-二苯基-N，N’-二(1-萘基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺)和8-羟基喹啉铝，按常规方法制备。电极透光率由Sm:Au共蒸层和Sm层共同决定，平均透光率约为60％，导电性能稳定；与采用相同厚度(20nm)Al/Ag层或Al/Au层的顶电极相比，发光效率提高6-8倍；比相同厚度(20nm)的铝电极的透光率高出6倍以上，且不易被氧化。
实施例2、具有Yb/Yb∶Au复合层的顶出光电极制备用真空热蒸发镀膜设备，在衬底上淀积有机发光层后，依次蒸镀Yb层和Yb∶Au共蒸复合层(蒸镀过程中Yb与Au蒸发速率比控制在0.1∶1)，厚度分别为5.0和20.0nm，此为上电极(阴极)。制备过程中要求真空度在10-6托以上，材料纯度在99.99％以上，所用下电极为ITO玻璃，其有机发光层为NPB(60nm)/Alq(60nm)，按常规方法制备。电极的平均透光率约为57％，在520nm以下有更高的透光率。
实施例3、具有Yb/Yb∶Ag层的顶出光电极制备用真空热蒸发镀膜设备，在衬底上淀积有机发光层后，依次蒸镀Yb层和Yb∶Ag共蒸复合层(蒸镀过程中Yb与Ag蒸发速率比控制在5∶1)，厚度分别为5.0和20.0nm，此为上电极(阴极)。制备过程中真空度要求在10-6托以上，材料纯度均在99.99％以上，所用下电极为Si衬底，其有机发光层为NPB(60nm)/Alq(60nm)，按常规方法制备。电极的平均透光率约为60％，导电性能稳定。
实施例4、具有Eu/Eu∶Au层的顶出光电极制备用真空热蒸发镀膜设备，在衬底上淀积有机发光层后，依次蒸镀Eu层和Eu∶Au共蒸复合层(蒸镀过程中Eu与Au蒸发速率比控制在2.5∶1)，厚度分别为2.0和25.0nm，此为上电极(阴极)。制备过程中真空度要求在10-6托以上，材料纯度均在99.99％以上，所用下电极为Si衬底，其有机发光层为NPB(60nm)/Alq(60nm)，按常规方法制备。电极的平均透光率约为57％，导电性能稳定。
实施例5、具有Ce/Ce∶Au层的顶出光电极制备用真空热蒸发镀膜设备，在衬底上淀积有机发光层后，依次蒸镀Ce层和Ce∶Au共蒸复合层(蒸镀过程中Ce与Au蒸发速率比控制在10∶1)，厚度分别为6.0和15.0nm，此为上电极(阴极)。制备过程中真空度要求在10-6托以上，材料纯度均在99.99％以上，所用下电极为Si衬底，其有机发光层为NPB(60nm)/Alq(60nm)，按常规方法制备。电极的平均透光率约为62％，导电性能稳定。
权利要求
1.一种顶出光电极，包括衬底和位于衬底上的有机发光层，其特征在于所述有机发光层上设有稀土元素层，在所述稀土元素层上还设有所述稀土元素与Au或Ag的复合层。
2.根据权利要求1所述的顶出光电极，其特征在于所述稀土元素层厚度为2-6nm，所述稀土元素与Au或Ag的复合层厚度为15-25nm。
3.根据权利要求1所述的顶出光电极，其特征在于所述稀土元素与Au或Ag的复合层中稀土元素与Au或Ag的质量比为0.1-10∶1。
4.根据权利要求1或2或3所述的顶出光电极，其特征在于所述稀土元素为Sm，Yb，Eu或Ce。
5.权利要求1所述顶出光电极的制备方法，包括如下步骤1)在衬底上制备有机发光层；2)在有机发光层上沉积稀土元素层；3)同时蒸发稀土元素与Au或Ag，在稀土元素层上蒸镀上稀土元素与Au或Ag的复合层，得到所述顶出光电极。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于蒸发稀土元素与Au或Ag时稀土元素与Au或Ag的蒸发速度比为0.1-10∶1。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述稀土元素层厚度为2-6nm，所述稀土元素与Au或Ag的复合层厚度为15-25nm。
8.根据权利要求5或6或7所述的制备方法，其特征在于所述稀土元素为Sm，Yb，Eu或Ce。
全文摘要
本发明公开了一种顶出光电极及其制备方法。本发明所提供的顶出光电极，包括衬底和位于衬底上的有机发光层，其中，有机发光层上设有稀土元素层，在稀土元素层上还设有该稀土元素与Au或Ag的复合层。本发明用低功稀土元素/低功稀土元素Au或Ag复合层作为顶出光电极的上电极材料，可以兼顾透光率、稳定性和低成本等要素，该电极可以用普通的真空蒸镀方法(10
文档编号H01L51/40GK1881645SQ20051007705
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月15日 优先权日2005年6月15日
发明者秦国刚, 马国立, 冉广照, 徐爱国, 乔永平 申请人:北京大学