有机光电器件及其制备方法

本发明涉及有机光电子领域，尤其涉及一种有机光电器件及其制备方法。

背景技术：

1、有机光电子技术是基于有机半导体材料，继传统无机光电子技术之后迅速发展起来的新兴科技。在科学技术日新月异的今天，随着材料学和电子微电子学的快速发展，有机光电子技术得到了长足的发展，有机电致发光器件、有机光伏太阳能电池、有机紫外探测器、有机场效应晶体管等有机光电子器件都在快速的发展中。其中，有机电致发光器件以其量轻、高效、自发光、低功耗、温度适应范围广、柔性、方便携带等优点，在固态照明和平板显示领域具有得天独厚的优势，现在正在逐步进入市场化的热潮中；另一方面，由于有机/聚合物材料在稳定性和多功能性上取得的巨大发展以及成膜工艺日趋简易而取得的探测率超过1015jones的突破性进展使有机紫外探测器在性能上有望赶上甚至超越无机紫外探测器，因而在诸如天文研究与观测、生物健康、卫生医疗、环境监测、安全监控、航空及航天跟踪与控制等诸多领域起着越来越广泛和重要的作用。

2、就单种器件来说，oled与opd都有着非常广阔的应用前景，oled可用于柔性显示及照明，其中显示主要应用于中小尺寸屏幕，例如手机、平板等，而近几年随着市场饱和，京东方等生产商逐渐进入柔性车载显示领域，由于其固态发光，柔性可弯曲，环境适应性好等优点，在显示领域应用将十分广泛。

3、但是，传统的有机光电子器件由于材料和制备工艺的不足存在着一些缺陷：1、日常应用于传统有机光电子器件中的基板材质包括玻璃、石英、硅等。然而，玻璃基板、石英基板和硅基板具有质地硬、重量大、携带不方便、不可降解等缺点，并且易碎，不具备柔性，不能适应将来器件向可穿戴和一体化集成方向发展的趋势；2、传统的有机光电子器件的功能单一，集成性差，比如传统的紫外探测器件不具有有机电致发光功能；3、传统的有机光电子器件的器件厚度较大，耗材料多，同时污染较大，若大规模应用将产生大量的电子垃圾，不利于缓解日益严重的能源问题和环境问题；4、传统有机多功能器件性能较差，远不能同对应单一功能器件的性能相提并论；5、传统有机多功能器件制备工艺复杂，设备要求高，制备繁琐，耗时，材料使用率低，成本高。

4、所以研发出一种有机光电器件及其制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种有机光电器件及其制备方法。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、有机光电器件，包括由下往上依次设置的透明衬底、阳极层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层和阴极层，有机活性层所用的材料包括以下分子结构：

4、

5、有机光电器件的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、对透明衬底及阳极所组成的基板进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；

7、s2、将吹干后的衬底移入真空室，进行等离子预处理；

8、s3、将处理后的衬底在高真空度的有机材料蒸发室中，开始进行有机薄膜的制备，按照有机双功能器件的结构依次制备空穴传输层、激子调控层、有机活性层和电子传输层；

9、s4、在真空蒸发室中进行阴极层的制备；

10、s5、测试机双功能器件在紫外光照射和无紫外光照射条件下的电流-电压特性曲线，同时测试机双功能器件的电流-电压-亮度特性曲线和发光光谱。

11、本发明的有益效果在于：

12、1、通过施加于器件正负极的外加电压，使内部电场作用于处于激发态的三线态激子和具有相异电性的极化子，从而形成新的激子，进而提高有效激子的数量而达到具有高于传统双功能器件量子效率，且具有低效率滚降的特点；

13、2、该器件既能实现有机电致发光器件电致发光功能，又能实现有机紫外探测器紫外探测功能的多功能器件；

14、3、其足够高的电致发光性能和紫外探测性能，达到了应用于可穿戴和柔性设备上的要求；

15、4、集成度高，故器件超薄，除去衬底厚度外，器件总厚度不超过200nm；

16、5、制备工艺简单，设备要求低，制备时间短，成本低。

技术特征：

1.有机光电器件，其特征在于，包括由下往上依次设置的透明衬底、阳极层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层和阴极层，有机活性层所用的材料包括以下分子结构：

2.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，透明衬底的制备材料为玻璃、透明聚合物柔性材料或生物可降解的柔性材料中的至少一种；其中，透明聚合物柔性材料选自聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸中的至少一种；生物可降解的柔性材料选自植物纤维、丝素蛋白、明胶、聚乳酸、葡萄糖、病毒纤维素、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚已内酯、聚羟基烷酸酯、多糖类、聚醇酸及其共聚体、胶原凝胶、纤维蛋白凝胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，阳极层的制备材料为氧化铟锡、导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐、石墨烯、碳纳米管、金属单质纳米线、金属合金纳米线、金属异质结纳米线中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，空穴传输层的制备材料为3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐、聚苯胺类有机导电聚合物、芳香族二胺类化合物、星形三苯胺化合物、咔唑类聚合物、聚n-乙烯基咔唑、1,10-邻菲罗林衍生物、二(2-甲基-8-喹啉酸根合)三苯基硅烷醇铝(iii)、二(2-甲基-8-喹啉酸根合)-4-苯酚铝(iii)或二(2-甲基-8-喹啉酸根合)-4-苯基苯酚铝(iii)中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，激子调控层材料的homo能级的绝对值不高于有机活性层材料的homo能级的绝对值，光谱调控层材料的lumo能级的绝对值不高于有机活性层材料的lumo能级的绝对值。

6.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，电子传输层的制备材料为2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-噁二唑、噁二唑类电子传输材料2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-噁二唑、或咪唑类电子传输材料1,3,5-三(n-苯基-2-苯并咪唑-2)苯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，阴极层的制备材料为金属薄膜或合金薄膜，金属薄膜为锂或镁或钙或锶或铝或铟；合金薄膜为锂、钙、锶、铝或铟分别与铜或银的合金。

8.根据权利要求1所述的有机光电器件，其特征在于，阳极层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层和阴极层总厚度不超过190nm。

9.有机光电器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的有机光电器件的制备方法，其特征在于，在步骤s3中空穴传输层、激子调控层、有机活性层和电子传输层的制备包括：将处理后的衬底在旋涂机中按照器件结构依次进行空穴传输层、激子调控层、有机活性层和电子传输层的旋涂；或者将处理后的衬底在高真空室中蒸镀和在旋涂机中旋涂相结合的方法来按照器件结构依次制备空穴传输层、激子调控层、有机活性层和电子传输层。

技术总结
本发明公开了一种有机光电器件及其制备方法，有机光电器件包括透明玻璃衬底、阳极层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层和阴极层构成。在外加正向电压的驱动下，该有机双功能器件能够实现电致发光功能，而在外加反向电压的驱动下，该器件可以实现紫外探测功能。该有机双功能器件同时具有电致发光与紫外探测的双重功能，不仅具有效率高、超薄、可集成的特点，而且制备工艺简单、制备时间短、成本低。

技术研发人员：郜燕南,白雲水,黄志刚,于军胜
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13