具有富勒烯层的发光器件制造技术

本发明专利技术提供包括富勒烯层的分层结构，其展现出欧姆特性。该分层结构包括富勒烯层和为预选厚度的氟化物化合物层。该分层结构包括位于可以与其形成电接触的第二层上的为导电材料的第三层。选择第二层的厚度，从而该分层结构充分地展现出跨越第一、第二和第三层的欧姆接触。本发明专利技术还提供一种发光器件，其包括衬底和在衬底上限定阳极层的第一导电层。该器件包括包含富勒烯的电子传输层、以及在该电子传输层上限定阴极层的第二导电层。该器件包括处在阳极层和电子传输层之间的发光材料层。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及有机基发光器件(OLED)，并且更具体地讲，本专利技术涉及混合电致发光器件，其中富勒烯层(fullerene layer)用作电子传输层，以代替目前在OLED中使用的有问题的有机电子传输层。本专利技术还涉及用于与富勒烯层形成欧姆接触的界面接触层的使用。
技术介绍
典型的有机发光器件包括阳极、有源发光区、以及阴极，其中所述有源发光区包括一个或多个电致发光有机材料。所述电极中的一个在光学上是能透射的，而另一个电极在光学上是能反射的。阳极的作用是将称为空穴的正电荷颗粒注入到发射区中，而阴极的作用是将电子注入到发光区中。与电子和空穴复合有关的过程导致光波的产生。光波通过前面提到的电极中的一个逸出。美国专利No.4356429公开了将空穴传输有机层插在阳极和发射区之间，并且将电子传输有机层插在阴极和发射区之间。得到很好证明的是，许多不同类型的有机分子为空穴传输提供了良好的介质，但不幸的是，对于电子传输它们却很差。关键是在发射区具有平衡电子和空穴密度以得到最优的器件性能。为了提高电子注入，已经选择诸如Ca和Mg的低功函数金属作为阴极材料，所述低功函数金属提供与最低的未占用分子轨道(LUMO)的能带良好的能带匹配。然而，低功函数金属很容易起反应，以至于当气相金属原子撞击有机膜表面时导致有机分子的断裂[A.Turak，D.Grozea，X.D.Feng，Z.H.Lu，H.Aziz，和A.M.Hor，“Metal/Alq Interface Structures”，Appl.Phys.Lett.81，766(2002).]。这限制了使用低功函数金属作为阴极的能力。一般情况下，阴极界面稳定性由于有机和聚合材料含有一种以上的非常容易反应的元素而受到损害。一些元素，例如氧，很容易与组成阴极的元素反应，从而形成界面氧化物，这导致电降解(electrical degradation)[A.Turak，D.Grozea，X.D.Feng，Z.H.Lu，H.Aziz，和A.M.Hor，“Metal/Alq Interface Structures”，Appl.Phys.Lett.81，766(2002).]。作为自然界存在的碳的同素异形体的家族中的一员，富勒烯材料以它们健壮的结构和较好的电荷传输特性而闻名。美国专利No.5861219公开了使用富勒烯作为添加到在有机发光二极管中使用的5-羟基-喹喔啉的主体金属络合物中的掺杂剂。5-羟基-喹喔啉的主金属络合物包含在形成该结构中的发射区的电致发光层中。美国专利公报US 2002/0093006 A1公开了使用富勒烯层作为有机发光二极管结构中的发光层。美国专利公报US 2003/0042846 A1公开了使用富勒烯层作为有机光电器件中的电子受主层。日本专利3227784和日本专利申请04-144479公开了使用富勒烯作为空穴传输层。美国专利No.5171373公开了在太阳能电池中使用富勒烯。美国专利No.5759725公开了在光电导体中使用富勒烯。使用富勒烯作为空穴传输层和发光层之间的界面层已经在Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42，2526(2003)中由Keizo Kato，Keisuke Suzuki，Kazunari Shinbo，Futao Kaneko，Nozomu Tsuboi，Satosh Kobayashi，Toyoyasu Tadokoro，和Shinichi Ohta公开。授予Hung等人的美国专利No.5776622公开了一种包括阳极、阴极和EL层的电致发光器件，其中阴极层与EL层接触并且包括与EL层直接接触的氟化物层和与该氟化物层直接接触的导电层。典型的OLED的光输出包括双耦合光波，一个传播直接穿过透光电极，而另一个从反射电极反射回来，然后传播穿过透光电极。这两个光波具有基本上相等的幅度，并且这两个光束的光干涉指示了最终输出光波的总幅度和光谱分布。提供有机基电致发光器件将是非常有利的，所述有机基电致发光器件在电子传输层中提供更好的电子传输，并且提供更好的从阴极层穿过电子传输层到发光区的传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有机基电致发光器件，其中富勒烯层用作电子传输层，以代替目前有问题的有机分子基电子传输层，而本专利技术的另一个目的是提供一种富勒烯层与阴极层之间的界面层，其与富勒烯层形成欧姆接触，从而对于穿越富勒烯/界面层/金属阴极区的电子来说几乎没有或没有势垒。本专利技术的又一个目的是提供一种混合有机基发光器件，其允许输出光谱和功率效率的光学调整。在本专利技术的一个方案中，提供包括富勒烯层的分层结构，其展现出欧姆特性。分层器件包含包括富勒烯的第一层，其具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。该分层的结构包含预选厚度的包括氟化物化合物的第二层，其位于第一层的第一表面上。该分层的结构包含包括导电材料的第三层，其位于第二层上。选择第二层的预选厚度，从而该分层的结构充分地展现出跨越第一、第二和第三层的欧姆特性。在本专利技术的另一个方案中，提供包括富勒烯层的分层结构，其展现出欧姆特性。该分层结构包含包括富勒烯的第一层，其具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。该分层结构包含包括低功函数材料的第二层，其位于包括富勒烯的第一层的第一表面上。该分层结构包含位于第二层上的包括导电材料的第三层。在该分层的结构充分地展现出跨越第一、第二和第三层的欧姆特性的基础上选择低功函数材料。在本专利技术的另一个方案中，提供一种发光器件，包括衬底和在衬底上限定阳极层的第一导电层。该器件包含包括富勒烯的电子传输层、以及在电子传输层上限定阴极层的第二导电层。该器件包含介于阳极层和电子传输层之间的包括发光材料的层。在本专利技术的这一方案中，该器件可以包含介于阳极层和发光材料之间的空穴传输层。空穴传输层可以由传导空穴的有机分子组成。在本专利技术的这一方案中，该器件可以包含介于包括富勒烯的层和限定阴极的导电层之间的界面层，且选择所述界面层的材料，从而该界面层与富勒烯层形成欧姆接触。还可以有位于包括富勒烯的电子传输层和发光材料层之间的厚度从大约0.2nm到大约3nm的氟化锂(LiF)层。还可以有介于包括富勒烯的层和发光层之间的界面层，其由阻挡空穴的材料制成，由此空穴阻挡层阻挡或防止空穴泄露到富勒烯层中。附图简述下面将参考附图通过举例的方式来说明根据本专利技术制造的分层结构和发光器件，其中附图说明图1是根据本专利技术制造的展现出欧姆特性的分层结构的剖面图；图2是双层界面结构，即Al/LiF/C60，的电流与电压关系的曲线图(实线)，以及根据本专利技术制造的简单分层结构Al/C60的电流与电压关系的曲线图；图3是根据本专利技术构造的富勒烯混合发光器件的示意横剖面图；图4是具有用于富勒烯(C60)电子传输层的四种不同的厚度的图3的混合有机EL器件的电流与电压关系的曲线图；图5以与富勒烯电子传输层的四种不同的厚度相对应的四条不同曲线示出具有用于富勒烯(C60)电子传输层的四种不同的厚度的图3的混合有机EL器件的亮度与电压关系的曲线图；图6示出具有用于富勒烯(C60)电子传输层的四种不同的厚度的图3的混合有机EL器件的光谱；图7示出现有技术有机EL器件的两个电流-电压特性，该有机EL器件具有由常规三-(8-羟基喹啉)铝(Alq)有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含富勒烯层的分层结构，其展现出欧姆特性，该分层结构包括：ａ）包括富勒烯的第一层，所述第一层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；ｂ）为预选厚度的包括氟化物化合物的第二层，其位于包括富勒烯的所述第一层的所述第一表面 上；以及ｃ）位于所述第二层上的包括导电材料的第三层，选择所述第二层的预选厚度，从而所述分层结构充分地展现出跨越所述第一、第二、和第三层的欧姆特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-4-28 60/465,7931.一种包含富勒烯层的分层结构，其展现出欧姆特性，该分层结构包括a)包括富勒烯的第一层，所述第一层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；b)为预选厚度的包括氟化物化合物的第二层，其位于包括富勒烯的所述第一层的所述第一表面上；以及c)位于所述第二层上的包括导电材料的第三层，选择所述第二层的预选厚度，从而所述分层结构充分地展现出跨越所述第一、第二、和第三层的欧姆特性。2.根据权利要求1所述的分层结构，其中所述富勒烯选自由C60、C70和其组合所组成的组。3.根据权利要求1或2所述的分层结构，其中所述氟化物化合物是碱性氟化物化合物。4.根据权利要求3所述的分层结构，其中所述碱性氟化物化合物是氟化锂(LiF)。5.根据权利要求4所述的分层结构，其中该氟化锂层的所述预选厚度处在从大约0.2nm到大约5nm的范围内。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的分层结构，其中所述导电材料选自由Al、Cr、Cu、Ag、Au、Ni、Fe、Ni、W、Mo、Co、以及Mg:Ag和Li:Al的合金或金属混合物所组成的组。7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的分层结构，其中所述导电材料是铝(Al)。8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的分层结构，其中包括富勒烯的层的与该第一表面相对的第二表面与衬底表面物理接触，用于在所述分层结构和所述衬底之间形成电接触。9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的分层结构，其中包括富勒烯的所述层包含富勒烯和有机分子的混合物、富勒烯和无机材料的混合物、聚合富勒烯、以及与导电聚合物化学键合的富勒烯中的一种。10.一种包含富勒烯层的分层结构，其展现出欧姆特性，该分层结构包括a)包括富勒烯的第一层，所述第一层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；b)包括低功函数材料的第二层，其位于包括富勒烯的所述层的所述第一表面上；以及c)位于所述第二层上的包括导电材料的第三层，选择所述低功函数材料，从而所述分层结构充分地展现出跨越所述第一、第二和第三层的欧姆特性。11.根据权利要求10所述的分层结构，其中所述富勒烯选自由C60、C70和其组合所组成的组。12.根据权利要求10或11所述的分层结构，其中所述导电材料选自由Al、Cr、Cu、Ag、Au、Ni、Fe、Ni、W、Mo、Co、以及Mg:Ag和Li:Al的合金所组成的组。13.根据权利要求10、11或12所述的分层结构，其中包括富勒烯的层的与所述第一表面相对的第二表面与衬底表面物理接触，用于在所述分层结构和所述衬底之间形成电接触。14.根据权利要求10、11、12或13所述的分层结构，其中包括富勒烯的所述层包含富勒烯和有机分子的混合物、富勒烯和无机材料的混合物、聚合富勒烯、以及与导电聚合物化学键合的富勒烯中的一种。15.一种发光器件，包括a)衬底；b)在所述衬底上限定阳极层的第一导电层；c)包括富勒烯的电子传输层；d)在所述电子传输层上限定阴极层的第二导电层；e)位于所述阳极层和所述电子传输层之间的发光材料层。16.根据权利要求15所述的发光器件，包括位于所述阳极层和所述发光材料之间的空穴传输层。17.根据权利要求16所述的发光器件，其中所述空穴传输层由传导空穴的有机分子组成。18.根据权利要求16或17所述的发光器件，其中所述空穴传输层具有从大约1nm到大约300nm的范围内的厚度。19.根据权利要求15、16、17或18所述的发光器件，其中限定阴极层的所述第二导电层选自由Al、Cr、Cu、Ag、Au、Ni、Fe、Ni、W、Mo、Co、以及合金或金属混合物所组成的组。20.根据权利要求19所述的发光器件，其中所述合金是Mg:Ag或Li:Al。21.根据权利要求15、16、17或18所述的发光器件，包括介于所述电子传输层和限定阴极的所述导电层之间的界面层，所述界面层包括氟化物化合物。22.根据权利要求21所述的发光器件，其中包括氟化物化合物的所述界面层具有从大约0.2nm到大约10nm的范围内的厚度。23.根据权利要求21或22所述的发光器件，其中所述氟化物化合物是碱性氟化物化合物。24.根据权利要求23所述的发光器件，其中所述碱性氟化物化合物是氟化锂(LiF)。25.根据权利要求21或22所述的发光器件，其中所述氟化物化合物是氟化钙(CaF2)。26.根据权利要求21、22、23、24或25所述的发光器件，其中限定阴极层的所述第二导电层是铝(Al)。27.根据权利要求15、16、17或18所述的发光器件，包括介于所述电子传输层和限定阴极的所述第二导电层之间的界面层，所述界面层包括低功函数金属或合金。28.根据权利要求27所述的发光器件，其中所述低功函数金属或合金选自由钙(Ca)、镁(Mg)、以及M...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正红，冯晓东，
申请(专利权)人：吕正红，冯晓东，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]