一种真空蒸镀装置及利用其制备有机电致发光器件的方法与流程

本发明属于蒸镀装置技术领域，尤其涉及一种真空蒸镀装置及利用其制备有机电致发光器件的方法。

背景技术：

在有机半导体器件的制备工艺中，目前应用较多的是真空蒸镀的方法，此方法中真空设备高昂的成本是导致有机半导体器件价格居高不下的重要因素之一。而且真空蒸镀抽真空所需时间很长，导致有机电致发光器件制备时间很长。然而随着有机半导体器件产品化发展趋势越来越快，生产成本的问题也变的更加严峻。为降低生产成本，溶液法制备有机半导体器件的工艺应运而生。但是同时也产生了许多的问题，比如器件效率低，寿命短。特别是制备过程中相邻功能层之间容易互溶的问题难以解决。

技术实现要素：

解决的技术问题：针对现有的真空蒸镀设备成本较高，蒸镀所需时间较长的缺点，本发明提供一种真空蒸镀装置及利用其制备有机电致发光器件的方法。

技术方案：一种真空蒸镀装置，所述真空蒸镀装置由真空蒸镀罩、钽蒸镀支架和真空泵组成；所述钽蒸镀支架由底座和两块基底支撑板组成，基底支撑板垂直设置在底座上方，两块基底支撑板的上方分别对应设置有基底卡槽，底座左右两侧分别接通电源的正负极、形成电流回路；所述底座与真空蒸镀罩平行放置，中间用木棍隔开，真空泵通过真空管与真空蒸镀罩的内部空间接通。

利用一种真空蒸镀装置制备有机电致发光器件的方法，该方法包括如下步骤：

第一步：对ITO玻璃基板进行标准化清洗，再进行臭氧处理，然后在ITO玻璃基板上旋涂或刮涂或喷墨打印一层PEDOT: PSS，再进行退火；

第二步：将TAPC溶解在氯仿中后静置1h，得到溶液A，其中溶液A的浓度为30 mg/mL；

第三步：对硅基板Ⅰ进行标准化清洗，然后将溶液A通过旋涂或刮涂或喷墨打印的方法均匀的涂布在硅基板Ⅰ表面，形成厚度为120 nm的薄膜；

第四步：将第一步中带有PEDOT: PSS层的ITO玻璃基板放置在两块基底支撑板上的基底卡槽中，PEDOT: PSS层朝下，将第三步中带有溶液A层的硅基板铺在两块基底支撑板之间的底座上，溶液A层朝上，用真空泵将真空蒸镀罩内的压强抽至0.01～3Pa，然后将底座的左右两侧接通，形成电流大小为70 mA的电流回路，持续30s，将TAPC转移到ITO玻璃基板上的PEDOT: PSS层上；

第五步：将TCTA: Ir(MDQ)₂acac溶解在氯仿中后静置1 h，得到溶液B，其中溶液B的浓度为30 mg/mL，Ir(MDQ)₂acac的掺杂比例为8%；

第六步：对硅基板Ⅱ进行标准化清洗，然后将溶液B通过旋涂或刮涂或喷墨打印的方法均匀的涂布在硅基板Ⅱ表面，形成厚度为80 nm的薄膜；

第七步：将第四步中处理后的带有PEDOT: PSS层和TAPC层的ITO玻璃基板放置在两块基底支撑板上的基底卡槽中，TAPC层朝下，将第六步中带有溶液B层的硅基板铺在两块基底支撑板之间的底座上，溶液B层朝上，用真空泵将真空蒸镀罩内的压强抽至0.01～3Pa，然后将底座的左右两侧接通，形成电流大小为70 mA的电流回路，持续30s，将TCTA: Ir(MDQ)₂acac转移到ITO玻璃基板上的TAPC层上；

第八步：用传统方法在压强为1×10^-5Pa下将TmPyPB层蒸镀到第七步中得到的TCTA: Ir(MDQ)₂acac层上，接着将Liq层蒸镀到TmPyPB层上，再将Al阴极层蒸镀到Liq层上，即得有机电致发光器件。

上述所述的第一步中退火温度为160 ℃，退火时间为15 min。

上述所述的第一步、第三步和第六步中标准化清洗的步骤均为用丙酮、乙醇和蒸馏水先后进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥。

上述所述的第八步中蒸镀时的沉积速度对TmPyPB保持在2Å/s，对Liq保持在0.2Å/s，对Al保持在8Å/s。

上述所述的第八步中TmPyPB层的厚度为40 nm，Liq层的厚度为2 nm，Al阴极层的厚度为120 nm。

有益效果：本发明提供的一种真空蒸镀装置及利用其制备有机电致发光器件的方法，具有以下有益效果：

1.本发明的真空蒸镀装置使得在制备有机电致发光器件时，在较低的压强条件下即可完成，毋须采用昂贵的真空蒸镀设备，所需设备较传统工艺所需工艺成本大大降低；

2.本发明的真空蒸镀装置使得在制备有机电致发光器件时，器件制备所需时间也大大缩短，便于大规模的工业制造；

3.用本发明的真空蒸镀装置沉积的薄膜均匀性好，平整度高；

4.用本发明的真空蒸镀装置沉积的薄膜分子大多竖向排列，有利于载流子的传输以及光的取出，相比于由传统蒸镀和旋涂沉积的薄膜，此方法沉积的薄膜更适合于有机半导体器件。

附图说明

图1是本发明的真空蒸镀装置的结构示意图。

图中：1、真空蒸镀罩；2、钽蒸镀支架；3、真空泵；4、底座；5、基底支撑板；6、基底卡槽；7、木棍；8、真空管。

图2为实施例1-4制备得到的有机电致发光器件测得的电压-电流密度关系曲线图。

图3为实施例1-4制备得到的有机电致发光器件测得的电压-亮度关系曲线图。

图4为实施例1-4制备得到的有机电致发光器件测得的电流密度-电流效率关系曲线图。

图5为实施例1-4制备得到的有机电致发光器件测得的电流密度-功率效率关系曲线图。

具体实施方式

以下实施例中制备得到的有机电致发光器件是用本发明提供的真空蒸镀装置制备的。该真空蒸镀装置由真空蒸镀罩1、钽蒸镀支架2和真空泵3组成；所述钽蒸镀支架2由底座4和两块基底支撑板5组成，基底支撑板5垂直设置在底座4上方，两块基底支撑板5的上方分别对应设置有基底卡槽6，底座4左右两侧分别接通电源的正负极、形成电流回路；所述底座4与真空蒸镀罩1平行放置，中间用木棍7隔开，真空泵3通过真空管8与真空蒸镀罩1的内部空间接通。

以下实施例中使用的PEDOT: PSS购于德国贺利氏公司，TAPC、TCTA、Ir(MDQ)2(acac)、TmPyPB、Liq、Al购于Lumtec公司。

实施例1

利用真空蒸镀装置制备有机电致发光器件的方法，该方法包括如下步骤：

第一步：将ITO玻璃基板用丙酮、乙醇和蒸馏水先后进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥，再进行臭氧处理，然后在ITO玻璃基板上旋涂或刮涂或喷墨打印一层PEDOT: PSS，再进行退火，退火温度为160 ℃，退火时间为15 min；

第二步：将TAPC溶解在氯仿中后静置1h，得到溶液A，其中溶液A的浓度为30 mg/mL；

第三步：将硅基板Ⅰ用丙酮、乙醇和蒸馏水先后进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥，然后将溶液A通过旋涂或刮涂或喷墨打印的方法均匀的涂布在硅基板Ⅰ表面，形成厚度为120 nm的薄膜；

第四步：将第一步中带有PEDOT: PSS层的ITO玻璃基板放置在两块基底支撑板5上的基底卡槽6中，PEDOT: PSS层朝下，将第三步中带有溶液A层的硅基板铺在两块基底支撑板5之间的底座4上，溶液A层朝上，用真空泵3将真空蒸镀罩1内的压强抽至0.01Pa，然后将底座4的左右两侧接通，形成电流大小为70 mA的电流回路，持续30s，将TAPC转移到ITO玻璃基板上的PEDOT: PSS层上；

第五步：将TCTA: Ir(MDQ)₂acac溶解在氯仿中后静置1 h，得到溶液B，其中溶液B的浓度为30 mg/mL，Ir(MDQ)₂acac的掺杂比例为8%；

第六步：对硅基板Ⅱ用丙酮、乙醇和蒸馏水先后进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥，然后将溶液B通过旋涂或刮涂或喷墨打印的方法均匀的涂布在硅基板Ⅱ表面，形成厚度为80 nm的薄膜；

第七步：将第四步中处理后的带有PEDOT: PSS层和TAPC层的ITO玻璃基板放置在两块基底支撑板5上的基底卡槽6中，TAPC层朝下，将第六步中带有溶液B层的硅基板铺在两块基底支撑板5之间的底座4上，溶液B层朝上，用真空泵3将真空蒸镀罩1内的压强抽至0.01Pa，然后将底座4的左右两侧接通，形成电流大小为70 mA的电流回路，持续30s，将TCTA: Ir(MDQ)₂acac转移到ITO玻璃基板上的TAPC层上；

第八步：用传统方法在压强为1×10^-5Pa下将TmPyPB层蒸镀到第七步中得到的TCTA: Ir(MDQ)₂acac层上，接着将Liq层蒸镀到TmPyPB层上，再将Al阴极层蒸镀到Liq层上，沉积速度对TmPyPB保持在2Å/s、对Liq保持在0.2Å/s、对Al保持在8Å/s，mPyPB层的厚度为40 nm，Liq层的厚度为2 nm，Al阴极层的厚度为120 nm，即得有机电致发光器件。

实施例2

实施例2中利用真空蒸镀装置制备有机电致发光器件的方法与实施例1相同，其区别在于第四步和第七步中均用真空泵3将真空蒸镀罩1内的压强抽至0.1Pa。

实施例3

实施例3中利用真空蒸镀装置制备有机电致发光器件的方法与实施例1相同，其区别在于第四步和第七步中均用真空泵3将真空蒸镀罩1内的压强抽至1Pa。

实施例4

实施例4中利用真空蒸镀装置制备有机电致发光器件的方法与实施例1相同，其区别在于第四步和第七步中均用真空泵3将真空蒸镀罩1内的压强抽至3Pa。

对比例1

有机电致发光器件的制备方法，该方法包括如下步骤：

第一步：将ITO玻璃基板用丙酮、乙醇和蒸馏水先后进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥，再进行臭氧处理，然后在ITO玻璃基板上旋涂或刮涂或喷墨打印一层PEDOT: PSS，再进行退火，退火温度为160 ℃，退火时间为15 min；

第二步：采用传统的蒸镀方法，将第一步中处理后的带有PEDOT: PSS层的ITO玻璃基板放入真空蒸镀腔体中，并将真空蒸镀腔体内的压强抽至1×10^-5 Pa，分别蒸镀40 nm 厚的TAPC层，15 nm 厚的TCTA: Ir(MDQ)₂acac层，40 nm厚的TmPyPB层，2 nm 厚的Liq层，最后蒸镀120 nm 厚的Al阴极层，即得有机电致发光器件，其中沉积速度对TAPC、TCTA: Ir(MDQ)₂acac、TmPyPB保持在2 Å/s，对Liq保持在0.2 Å/s，对Al保持在8 Å/s，Ir(MDQ)₂acac的掺杂比例为8%。

对比例2

有机电致发光器件的制备方法，该方法包括如下步骤：

第一步：将ITO玻璃基板用丙酮、乙醇和蒸馏水先后进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥，再进行臭氧处理，然后在ITO玻璃基板上旋涂或刮涂或喷墨打印一层PEDOT: PSS，再进行退火，退火温度为160 ℃，退火时间为15 min；

第二步：将TAPC溶解在氯仿和氯苯中后静置1 h，得到溶液C，其中氯苯和氯仿的体积比为1：1，溶液C的浓度为8mg/mL；

第三步：将溶液C通过旋涂、刮涂或喷墨的方法均匀涂布在第一步得到的PEDOT: PSS层上，然后进行退火，退火温度为60 ℃，退火时间15 min；

第四步：将TCTA: Ir(MDQ)₂acac溶解在氯仿和氯苯中，搅拌至完全溶解后静置1 h，得到溶液D，其中氯苯和氯仿的体积比为1：1，溶液D的浓度为8mg/mL，Ir(MDQ)₂acac的掺杂比例为8%；

第五步：将溶液D通过旋涂、刮涂或喷墨打印的方法均匀涂布第三步得到的溶液C层上，然后进行退火，退火温度为60 ℃，退火时间30 min；

第六步：采用传统的蒸镀方法，将第五步处理后的ITO玻璃基板放入真空蒸镀腔体中，并将真空蒸镀腔体内的压强抽至1×10^-5 Pa，分别蒸镀40 nm 厚的TmPyPB层，2 nm 厚的Liq层，最后蒸镀120 nm 厚的Al阴极层沉积速度对TmPyPB保持在2 Å/s，对Liq保持在0.2 Å/s，，对Al保持在8 Å/s。

在实施例1-4中，用本发明提供的真空蒸镀装置制备一层有机薄膜所需时间为3-5 min，而在对比例1中，传统的方法制备一层有机薄膜所需时间为10-15 min，在对比例2中，传统的方法制备一层有机薄膜所需时间为15-20 min。由此可知，用本发明提供的真空蒸镀装置制备有机薄膜可大大缩短时间。

从图2- 5可知，实施例1中电流效率最大值为21.50 cd/A，功率效率最大值为18.60 lm/W；实施例2中电流效率最大值为20.50 cd/A，功率效率最大值为17.06 lm/W；实例3中电流效率最大值为19.00 cd/A，功率效率最大值为15.71 lm/W；实例4中电流效率最大值为17.50 cd/A，功率效率最大值为14.64 lm/W。通过对比可知，当真空蒸镀罩1内的压强越小时，器件的效率越高。