透明有机双功能器件及其制备方法

本发明涉及有机光电子领域，尤其涉及一种透明有机双功能器件及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，元宇宙，虚拟现实等新兴技术的兴起，在将社会带入智能化、自动化和高速化的同时，也对各种设备在透明化、高效化、集成化、多功能化、节能化和小型化以及环保化等方面提出了更高的要求，高度透明的电子器件具有美观、人眼不易察觉等特征，容易与电子设备进行集成，同时不会影响其他电子设备的功能。而具有高透明度的可拉伸发光二极管是下一代透明、可穿戴和可变形显示器的重要组成部分，透明探测器也具有非常广泛的应用，在环境监测、天文学、国防军事和通信等领域占着举足轻重的地位，因此，透明的有机光电子器件已成为人们研究的热点。

2、然而，传统的透明有机光电子器件存在一些问题：1、传统的透明有机电致发光器件的活性层不具有紫外探测功能，这是因为通常用于紫外探测的材料，往往会被设计成具有强烈荧光淬灭的给体-受体结构，但该材料的电致发光效率会非常低；2、由于活性层厚度制约着器件的透明度，传统的透明有机光电子器件只能实现单一的探测或者发光功能，想实现双功能需将探测器件与显示器件集成，不仅工艺麻烦，且操作难度和成本较高；3、传统的双功能器件发射光谱大多为红光和绿光，而在实际显示应用中蓝发射光由于禁带宽度大导致的寿命短，色纯度不够的问题已成为显示行业的瓶颈；5、传统的透明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，不具备柔性可拉伸的特点，不能适应将来器件向可穿戴和一体化的趋势。

3、所以研发出一种透明有机双功能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透明有机双功能器件及其制备方法。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、透明有机双功能器件，包括由下往上依次设置的透明衬底、缓冲层、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层、金属缓冲层、阴极层、光提取层，有机活性层的制备材料包括材料一或材料二，材料一的分子结构为：

4、

5、材料二的分子结构为：

6、

7、光电集成器件的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、对由透明玻璃基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；

9、s2、紫外光照射处理玻璃基板；

10、s3、将处理后的透明玻璃基板在高真空度的蒸发室中，开始进行薄膜的制备，按照器件结构依次制备缓冲层、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、激子调控层、活性层、电子传输层、金属缓冲层、阴极层、光提取层；

11、s4、在负电压下，测试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，在正电压下，测试器件的电流-电压-亮度特性曲线和发光光谱。

12、本发明的有益效果在于：

13、1、该有机双功能器件能够实现双面显示和紫外探测，且能应用在柔性基板上，还具备了携带便捷性和可挠性的优点。

14、2、该有机双功能器件在不影响发光和探测双功能的情况下，保持了较高的透过率，大大提高了应用范围.

15、3、该有机双功能器件引入新的活性层材料，基于d-π-a构型的分子结构设计，具有给体-受体结构，保证有机半导体材料成膜后，分子通过聚集，形成分子堆积，形成了载流子传输的通道，可以传输电子和空穴，具有较高的载流子迁移率，通过d基团和a基团间以π基团连接可有效增加二者的间的距离，因而其激子束缚能弱，在紫外光激发下利于激子的解离产生光电流；

16、3、该有机双功能器件引入光提取层，光提取层的折射率远大于银电极的折射率，使光的透射率大于反射率，同时改变出射角度，使更多光线接近垂直出射，提高发光亮度；

17、5、该有机双功能器件集成度高，器件超薄，制备工艺简单，设备要求低，制程短，耗时少，成本低。

技术特征：

1.透明有机双功能器件，其特征在于，包括由下往上依次设置的透明衬底、缓冲层、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层、金属缓冲层、阴极层、光提取层，有机活性层的制备材料包括材料一或材料二，材料一的分子结构为：

2.根据权利要求1所述的光电集成器件，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，激子调控层材料的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，空穴阻挡层材料的lumo能级的绝对值不低于有机活性层材料的lumo能级的绝对值。

3.根据权利要求1所述的光电集成器件，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任意一种；其中透明聚合物柔性材料为聚乙烯、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任意一种；生物可降解的柔性材料为植物纤维、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、纤维蛋白凝胶中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的光电集成器件，其特征在于，缓冲层为三氧化钼。

5.根据权利要求1所述的光电集成器件，其特征在于，阳极层的制备材料为金。

6.根据权利要求1所述的光电集成器件，其特征在于，空穴注入层的制备材料为三氧化钼，2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲。

7.根据权利要求1所述的光电集成器件，其特征在于，空穴传输层的制备材料为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物、聚合物材料中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的光电集成器件，其特征在于，电子传输层的制备材料为噁二唑类化合物，喹喔啉类化合物\金属配合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料、有机硫材料中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的光电集成器件，其特征在于，金属缓冲层的制备材料为镁或钙；阴极的制备材料为银；光提取层为npb；空穴注入层、空穴传输层、激子调控层、活性层、电子传输层的总厚度不超过90nm，阳极、阴极的厚度均不超过10nm。

10.光电集成器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种透明有机双功能器件及其制备方法，器件结构从下到上依次为透明衬底、缓冲层、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、激子调控层、有机活性层、电子传输层、金属缓冲层、阴极层、光提取层；在外加正向电压的驱动下，该有机双功能器件能够实现双面蓝光发射，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。该光电集成器件同时具备了双面显示，高透明度以及紫外探测的能力，不仅具有超薄、透明、可拉伸的特点，而且制备工艺简单、制备时间短、成本低，对于下一代可穿戴和可变形显示器具有重要意义。

技术研发人员：于军胜,白雲水,郜燕南,吴梦鸽
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：2024/1/15