基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式oled及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED及其制作方法，采用甚高频增强型等离子体化学气相沉积技术制备P型掺杂纳米晶硅薄膜材料，并使其与ITO一起构成OLED的复合阳极，此复合阳极具有吸收率低、近似半反半透的光学特性，与高反射率的阴极Al使OLED产生了微腔效应，使得器件出光强度增大，电流效率和功率效率均有显著提高；而且，微腔的色坐标较常规OLED器件的色坐标有很大的改善，更加接近于标准值。这说明由于微腔效应使器件出光的色纯度更好，这有利于三基色合成彩色的实现。
【专利说明】基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机发光二极管，特别是一种微腔式OLED及其制作方法。
【背景技术】
[0002]有机电致发光器件，又称有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)。OLED具有自发光的特性，采用非常薄的有机薄膜材料和基板，当电流通过时，有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且能够显著节省电能，因为此OLED屏幕具备了许多LCD不可比拟的优势。有机电致发光器件(OLED)因较之其它显示、照明技术的显著性能优势和低成本，被视为具有巨大应用前景的新一代显示与照明技术。
[0003]OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与正极相连，再加上另一个金属阴极，形成如三明治的结构。整个结构层中包括了:玻璃衬底、ITO阳极、空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)、金属阴极。
[0004]但是，常规结构的OLED器件，不仅器件发光效率与发光亮度都较低，而且其发光光谱半高宽较宽，红、绿、蓝色坐标与标准值有一定偏差，这使得由红、绿、蓝三种OLED器件发光合成彩色易形成偏差，不利于三基色合成彩色的实现。
【发明内容】
[0005]基于以上常规器件的出光效率以及色纯度等方面存在的不足，本发明的目的在于提供一种出光强度增大，电流效率和功率效率均有显著提高的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED及其制作方法。
[0006]本发明解决其问题所采用的技术方案是:
[0007]基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式0LED，包括具有基板并包含形成于阴极和阳极组成的两个电极之间的微腔，所述微腔包括多个有机层，所述有机层有至少一个发光层，所述的阳极由P型掺杂纳米晶硅薄膜和铟锡氧化物(ITO)层复合制成，所述P型掺杂纳米晶硅薄膜位于基板的上方。
[0008]进一步，所述微腔包括位于阳极之上的空穴注入层，位于空穴注入层之上的空穴传输层，位于空穴传输层之上阴极之下的有机发光层。
[0009]进一步，所述的空穴注入层为氧化钥(MoO3)层。
[0010]进一步，所述空穴传输层为NPB层。
[0011 ] 进一步，所述的有机发光层为Alq层。
[0012]进一步，所述的阴极由氟化锂(LiF)层和金属铝(Al)层复合而成。
[0013]用于制造上述基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED的方法，该OLED具有基板并包含形成于阴极和阳极组成的两个电极之间的微腔，所述微腔包括多个有机层，所述有机层有至少一个发光层，该方法特征其特征在于，所述阳极采用以下方法制成:通过甚高频增强型等离子体化学气相沉积技术，制备P型掺杂纳米晶硅薄膜(P+-nc-S1:H)，并使其与铟锡氧化物(ITO)层一起构成OLED的复合阳极。[0014]进一步，所述P型掺杂纳米晶硅薄膜的沉积采用PECVD沉积系统，以光学玻璃为衬底，激发频率为60MHz，电极为平行板电容式结构，电极间距为2.1cm，掺杂剂为B2H6。
[0015]作为上述的进一步改进，上述P型掺杂纳米晶硅薄膜的制备条件为:硅烷浓度为2%，衬底温度为230°C，沉积压强为0.7Torr，功率的变化范围为12?20w，硼掺杂浓度为
0.8%。
[0016]本发明的有益效果是:本发明采用的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式0LED，所述的阳极由P型掺杂纳米晶硅薄膜和铟锡氧化物(ITO)层复合制成，此复合阳极具有吸收率低、近似半反半透的光学特性，与高反射率的阴极Al使OLED产生了微腔效应，使得器件出光强度增大，电流效率和功率效率均有显著提高；而且，微腔的色坐标较常规OLED器件的色坐标有很大的改善，更加接近于标准值。这说明由于微腔效应使器件出光的色纯度更好，这有利于三基色合成彩色的实现。
[0017]本发明采用的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED的制作方法，采用甚高频增强型等离子体化学气相沉积技术制备P型掺杂纳米晶硅薄膜材料，并使其与铟锡氧化物(ITO)层一起构成OLED的复合阳极，此复合阳极具有吸收率低、近似半反半透的光学特性，与高反射率的阴极Al使OLED产生了微腔效应，使得器件出光强度增大，电流效率和功率效率均有显著提高；而且，微腔的色坐标较常规OLED器件的色坐标有很大的改善，更加接近于标准值。这说明由于微腔效应使器件出光的色纯度更好，这有利于三基色合成彩色的实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0019]图1是本发明OLED的结构示意图。
[0020]图2是本发明P型掺杂纳米晶硅薄膜的拉曼谱及三峰拟合结果测试图。
[0021]图3是本发明P型掺杂纳米晶硅薄膜的XRD衍射测试图。
[0022]图4是本发明与对比器件归一化后的发光光谱比较图。
[0023]图5是本发明与对比器件的发光光谱比较图。
【具体实施方式】
[0024]参照图1，本发明基于纳米硅薄膜复合阳极3的微腔式0LED，包括具有基板I并包含形成于阴极2和阳极3组成的两个电极之间的微腔4，所述微腔4包括多个有机层，所述有机层有至少一个发光层，所述的阳极3由P型掺杂纳米晶硅薄膜31和铟锡氧化物(ITO)层32复合制成，所述P型掺杂纳米晶硅薄膜31位于基板I的上方，其中该阳极3可表示为“P+-nc-S1:H/IT0”。阴极2和阳极3组成的两个电极之间形成微腔4的原因在于，P-nc-S1:H薄膜材料具有近似半反半透的光学特性，它与高反射率的阴极2使OLED产生了微腔效应，可以使发光光谱窄化，半宽高由126nm窄化到33nm，出光强度增大了 25倍，电流效率和功率效率均有显著提高。
[0025]作为本发明的【具体实施方式】，本实施例中所述的基板I具体为玻璃基板，所述阳极3由P型掺杂纳米晶硅薄膜31和铟锡氧化物(ITO)层32复合而成，其中P型掺杂纳米晶硅薄膜31的厚度为40nm，铟锡氧化物(ITO)层32的厚度为80nm，微腔4包括位于阳极3之上的空穴注入层41，位于空穴注入层41之上的空穴传输层42，位于空穴传输层42之上阴极2之下的有机发光层43。其中空穴注入层41为氧化钥(MoO3)层，具体的厚度为
0.5nm，氧化钥(MoO3)层具有很强的空穴注入能力。所述的空穴传输层42为NPB层，具体的厚度为108nm，NPB材料的中文化学名称为N，N' - 二苯基-N，N' _(1_萘基)_1，1 -联苯-4，4' - 二胺，为小分子空穴传输材料，采用NPB作为空穴传输层42，具有较好的成膜性和稳定性。所述的有机发光层43为Alq层，具体的厚度为65nm，Alq的中文化学名称为8-羟基喹啉铝，为OLED的基础发光材料，有一定的电子传输能力、可以真空蒸镀成致密的薄膜、具有较好的稳定性、有较好的荧光量子效率，满足了 OLED对发光材料的要求。所述的阴极2由氟化锂(LiF)层21和金属铝(Al)层22复合而成，其中氟化锂(LiF)层21的厚度为lnm，金属铝(Al)层22的厚度为lOOnm。该OLED具体结构可以表示为:Glass/P+-nc_S1:H(40nm)/ITO (80nm) /MoO3 (0.5nm) /NPB(108nm)/Alq (65nm)/LiF(lnm)/Al (IOOnm)。
[0026]上述基于纳米硅薄膜复合阳极3的微腔式OLED，其阳极3采用以下方法制成:通过甚高频增强型等离子体化学气相沉积技术，制备P型掺杂纳米晶硅薄膜31(P+-nc-S1:H)，并使其与铟锡氧化物(ITO)层32 —起构成OLED的复合阳极3。所述P型掺杂纳米晶硅薄膜31的沉积采用PECVD沉积系统，以光学玻璃为衬底，激发频率为60MHz，电极为平行板电容式结构，电极间距为2.1cm,掺杂剂为132!16。最终选定的最优制备条件为:娃烷浓度为2%，衬底温度为230°C，沉积压强为0.7Torr，功率的变化范围为12-20w，硼掺杂浓度为0.8%。通过上述一系列的优化，得到了性能良好的纳米硅薄膜材料。
[0027]本发明采用了经上述方法制作而成的P型掺杂纳米晶硅薄膜31与铟锡氧化物(ITO)层32复合制作而成的复合阳极3，此复合阳极3具有吸收率低、近似半反半透的光学特性，与高反射率的阴极2A1使OLED产生了微腔效应，使得器件出光强度增大，电流效率和功率效率均有显著提高；而且，微腔4的色坐标较常规OLED器件的色坐标有很大的改善，更加接近于标准值。这说明由于微腔效应使器件出光的色纯度更好，这有利于三基色合成彩色的实现。
[0028]参照图2、图3所示，为P型掺杂纳米晶硅薄膜31的拉曼谱及三峰拟合结果和XRD衍射测试图。薄膜〈111>、〈220〉和〈311 >三个晶向上的晶粒大小分别为15nm、17nm和2 lnm。测量样品的电导率为o=5.86S/cm。40nm的P型掺杂纳米晶硅薄膜31材料在可见光范围内具有一定的反射率、透射率，且有很小的吸收率的的光学特性。这些表明40nm的P型掺杂纳米晶硅薄膜31薄膜在可见光波段良好的光学特性表明它非常适合作微腔式聚合物有机发光二极管(MPLED)的复合阳极3材料，可很好地形成微腔效应。
[0029]为了更能体现出使用P型掺杂纳米晶硅薄膜31与铟锡氧化物(ITO)层32复合制作而成的阳极3的效果，现在通过另一 OLED结构进行对比，该对比OLED结构与上述实施例中的结构不同的是，其阳极并没有采用P型掺杂纳米晶硅薄膜31与铟锡氧化物(ITO)层32复合制作而成，只是单独使用铟锡氧化物(ΙΤ0)层32作为阳极，只有阳极不同，其余结构与上述实施例一致。该OLED的具体结构表示为:
[0030]Glass/ITO (80nm) /MoO3 (0.5nm) /NPB (108nm) /Alq (65nm) /LiF (In m) /Al (IOOnm)。
[0031]参照图4所示，为两种器件归一化后的发光光谱比较图，从图4可以看出，以P型掺杂纳米晶硅薄膜31与铟锡氧化物(ITO)层32为复合阳极3的器件其光谱较单独以ITO为阳极3的器件得到了明显窄化，由126nm窄化为33nm。两种器件的发光光谱的中心波长均在550nm处，为典型的绿光发光中心。图5为两种器件的发光光谱比较图，微腔4的发光强度大幅度增加，以P型掺杂纳米晶硅薄膜31与铟锡氧化物(ITO)层32为复合阳极3的微腔4器件的发光强度约为以ITO为阳极3器件的发光强度的25倍。
[0032]表I为两种阳极材料器件的色坐标比较。从表中可以看出，微腔4的色坐标较常规OLED器件的色坐标有很大的改善，更加接近于标准值。这说明由于微腔效应使器件出光的色纯度更好，这有利于三基色合成彩色的实现。
[0033]
【权利要求】
1.基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED，包括具有基板(I)并包含形成于阴极(2)和阳极(3)组成的两个电极之间的微腔(4)，所述微腔(4)包括多个有机层，所述有机层有至少一个发光层，其特征在于:所述的阳极(3)由P型掺杂纳米晶硅薄膜(31)和铟锡氧化物(ITO)层(32)复合制成，所述P型掺杂纳米晶硅薄膜(31)位于基板(I)的上方。
2.根据权利要求1所述的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式0LED，其特征在于:所述微腔(4)包括位于阳极(3)之上的空穴注入层(41)，位于空穴注入层(41)之上的空穴传输层(42),位于空穴传输层(42)之上阴极(2)之下的有机发光层(43)。
3.根据权利要求2所述的基于纳米硅薄膜复合阳极(3)的微腔式0LED，其特征在于:所述的空穴注入层(41)为氧化钥(MoO3)层。
4.根据权利要求2所述的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式0LED，其特征在于:所述空穴传输层(42)为NPB层。
5.根据权利要求2所述的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式0LED，其特征在于:所述的有机发光层(43)为Alq层。
6.根据权利要求2所述的基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式0LED，其特征在于:所述的阴极(2)由氟化锂(LiF)层(21)和金属铝(Al)层(22)复合而成。
7.用于制造权利要求1至6任一基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED的方法，该OLED具有基板(I)并包含形成于阴极(2 )和阳极(3 )组成的两个电极之间的微腔(4 )，所述微腔(4)包括多个有机层，所述有机层有至少一个发光层，该方法特征其特征在于，所述阳极(3)采用以下方法制成:通过甚高频增强型等离子体化学气相沉积技术，制备P型掺杂纳米晶硅薄膜(31)，并使其与铟锡氧化物(ΙΤ0)层(32) —起构成OLED的复合阳极(3)。
8.根据权利要求7所述的用于制造基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED的方法，其特征在于:所述P型掺杂纳米晶硅薄膜(31)的沉积采用PECVD沉积系统，以光学玻璃为衬底，激发频率为60MHz，电极为平行板电容式结构，电极间距为2.1cm，掺杂剂为B2H6。
9.根据权利要求7所述的用于制造基于纳米硅薄膜复合阳极的微腔式OLED的方法，其特征在于:上述P型掺杂纳米晶硅薄膜(31)的制备条件为:硅烷浓度为2 %，衬底温度为2300C，沉积压强为0.7Torr，功率的变化范围为12?20w，硼掺杂浓度为0.8%。
【文档编号】H01L51/52GK103441222SQ201310304148
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】李阳 申请人:五邑大学