专利名称：有机化合物的汽相沉积法和精制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及本发明涉及一种有机化合物的汽相(热蒸发)沉积方法和一种有机化合物的精制方法。
2．相关领域的描述一般地，真空中热蒸发的方法用作一种薄膜形成的方法，后者用于生产具有有机化合物薄膜的元件，该元件为一种有机电场致发光元件(被称作EL元件)。也就是说，例如，将有机化合物粉末导入缠有电阻丝的陶瓷坩埚中，通过电阻丝通电加热坩埚，内部的有机化合物粉末升华而将内部的有机化合物粉末沉积到有待沉积的物体上。
但是，在传统的汽相沉积方法中，由于导热性低的有机化合物从坩埚的外部受热，在坩埚中热量不能充分地分布，以致于热量不能均匀地传到坩埚中的有机化合物上。因此，在升华过程中，部分有机化合物升华，但是部分有机化合物没有升华，这样造成了升华效率的衰减，导致汽相沉积速度的降低。尤其是，与坩埚内壁接触的一部分有机化合物因局部过热而易于热解。若热解发生，分解的组分就会进入形成的薄膜之中，这样导致元件效率的减小。而且，在批量生产的情况下，坩埚的容量不可避免地要增大，与坩埚的开口直径相比，坩埚的深度也要相应地增加。因此，当有机化合物的数量随着时间流逝时，有机化合物的分子因烟囱效应有一种定向作用。结果，要在有机化合物将要沉积的表面均匀形成一种薄膜是不可能的。为了解决这个问题，在传统的装置中，在坩埚的开口处装上具有许多孔的盖子，以防止有机化合物分子因烟囱效应而表现出的定向作用。
在有机化合物的一种已知精制方法中，导入坩埚中的有机化合物受热，升华或蒸发的有机化合物经过冷却来仅仅提取该有机化合物。在这种方法中，由于有机化合物的非均匀导热而得不到有效的精制效率，与坩埚内壁接触的一部分有机化合物因局部过热而易于热解，以致于混合有作为杂质分解的组分。
发明综述本发明的一个目的是通过提供一种有机化合物的汽相沉积方法，来克服上面提到的先有技术的缺点，在该方法中，导入接受容器中的有机化合物非常均匀地受热，这样就会得到较高的沉积效率。
本发明的另一个目的是提供一种有机化合物的精制方法，其中有机化合物被高效和高纯度地精制。
已经发现，如果有机化合物粉末与一种具有高导热性的物质(例如陶瓷，金属，或陶瓷涂层的金属)混合，当装有有机化合物粉末和上面提到的物质混合物的接受器受热时，在接受器中热量因高导热性的物质而均匀地传递到有机化合物粉末的内部，以致于可以得到均匀的热量，有机化合物蒸发或升华。本发明具体表现为一种汽相沉积方法和精制方法。
本发明一方面提供了一种有机化合物的汽相沉积方法，该方法包括，在容器中调和有机化合物粉末与至少一种陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的粉末或碎粒子的混合物；在真空条件下加热容纳有混合物的容器，这样有机化合物进行升华或蒸发并沉积到物体的表面，在其上面形成薄的有机化合物层。
优选地，有机化合物粉末与至少一种陶瓷、金属、陶瓷涂层了的金属的混合比率在1∶50到50∶1(体积比)的范围内。
在实施例中，陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的粉末或碎粒子的粒子直径在0.01μm至6mm的范围内。
陶瓷可以是多孔陶瓷材料。
在一个实施方案中，陶瓷是一种金属氧化物、金属氮化物，碳化物或者炭。
在一个实施方案中，陶瓷是氮化铝，碳化硅或者炭。可以使用任何形式的炭。活性炭，炭黑，石墨等等可以优选作为炭。其中，具有高理论密度的石墨是最优选的。
有机化合物可以用于形成一种有机电场致发光元件。
贮器可以是坩埚或者舟皿。
本发明另一方面提供了一种有机化合物的精制方法，该方法包括在容器中调和一种有机化合物粉末与至少一种陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的粉末或碎粒子的混合物；在真空中加热容纳有混合物的容器，以致于有机化合物升华或蒸发，以提取有机化合物。
优选地，有机化合物粉末与至少一种陶瓷、金属、陶瓷涂层了的金属的混合比率在1∶50到50∶1(体积比)的范围内。
在一个实施方案中，陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的粉末或碎粒子的粒子直径在0.01μm至6mm的范围内。
陶瓷可以是多孔陶瓷材料。
在一个实施方案中，陶瓷是一种金属氧化物，金属氮化物，碳化物或者炭。
在一个实施方案中，陶瓷是氮化铝，碳化硅或者炭。可以使用任何形式的炭。活性炭，炭黑，石墨等等可以优选作为炭。其中，具有高理论密度的石墨是最优选的。
有机化合物可以用于形成一种有机电场致发光元件。
贮器可以是坩埚或者舟皿。
附图的简要描述下面将参照附图描述本发明，其中
图1为适用于本发明的汽相沉积方法的汽相沉积装置的剖面图，作为示例。
图2为坩埚的剖面图，其中装有有机化合物粉末和陶瓷粉末。
图3为本发明的精制方法所用的升华精制装置(管式炉)透视图。
图4为图3中所示管式炉的剖面图。
优选实施例的描述根据第一个实施方案，下面将讨论一种有机化合物的汽相沉积法。图1给出了汽相沉积装置10的例子，该装置用来实施本发明的方法。汽相沉积装置10包括在其中容纳被蒸发的物质的坩埚(接受器/贮器)12，支撑着物体13的支撑架15，蒸发的物质将被沉积在物体13上面，真空泵16，和装在接受容器外的电源17。容器本体11与密封圈21一起构成一个沉积容器，其在汽相沉积过程中通过真空泵16而处于真空状态。当待蒸发的物质和物体13放入或者从容器本体上移走时，密封圈21是打开的。坩埚12缠有与电源17连接的电阻丝(电加热丝)14。当电阻丝14通过电源17通电时，电阻丝14产生热来加热坩埚12。如上构造的汽相沉积装置10是广泛使用并且众所周知的。汽相沉积装置10的构造并不是本发明的主题。
从图2可以看出，装在坩埚中的有机化合物粉末18和陶瓷粉末19充分搅拌、混合并存放在坩埚12之中。有机化合物粉末18与陶瓷粉末19的体积混合比率并不局限于一个具体的数值，但是优选在1∶50到50∶1的范围内。升华的化合物，一种熔化后蒸发的物质，或者是一种在熔化过程中蒸发的物质，都可作为将被蒸发的有机化合物。所用的陶瓷材料比有机化合物有较高的导热性，它在有机化合物升华(蒸发)的温度时不会升华(蒸发)。而且，陶瓷材料可以是多孔的陶瓷材料。
为了在物体13上面沉积有机化合物，启动真空泵16，使得汽相沉积装置10内形成真空，然后，电阻丝14通电来加热坩埚12。当加热坩埚12时，坩埚中的有机化合物粉末18和陶瓷粉末19因通过坩埚内壁的热传递而被加热。由于陶瓷具有高导热性，在坩埚12内壁附近受热后的陶瓷粉末19连续地将热传递到位于坩埚12中心部位的陶瓷粉末19，以致于远离坩埚12内壁的陶瓷粉末19部分也能够被有效地加热。因此，陶瓷粉末19周围的有机化合物粉末18也被加热。当温度达到预定值时，有机化合物粉末18升华(蒸发)，粘附并沉积到物体13上面，并在上面形成一有机化合物薄层。但是，陶瓷粉末没有发生变化。
从上面的描述可以理解到，由于有机化合物粉末18和陶瓷粉末19的混合物装在坩埚中12中，坩埚12内壁的热量通过陶瓷粉末19传递到混合物的中心部位，以致于坩埚12中全部的有机化合物粉末18能非常均匀地受热，升华(蒸发)。因此，汽相沉积能够有效进行。由于在坩埚12内壁的附近没有发生有机化合物粉末18的过热，热解就不会发生，这样也就不会造成有机化合物的变质。而且，如果使用用于大批量生产的深坩埚，装在坩埚中的全部有机化合物粉末18因陶瓷粉末19的存在而均匀升华，因此，当如果有机化合物的数量减少时，没有出现烟囱效应。
根据第二个实施方案，下面将讨论有机化合物的一种精制方法。图3表示一种管式炉(精制装置)20，其作为升华和精制的装置来实施本发明的精制方法。管式炉20包括(如图4的剖面图所示)高温和低温电阻丝26a和26b，它们一般在中心孔24周围以圆筒形式轴向排成一排。高温电阻丝26a和低温电阻丝26b的温度可根据将被精制的有机化合物来确定，并且可以分别设置在例如大约300℃和150℃。具有开口端25和27的中心管28插入管式炉20的中心孔24中。中心管28装备有许多串联连接的透明石英管28a至28d。中心管28的开口端25和27具有减小的直径。惰性气体(例如氮气或氩气等)分别经过开口端25和开口端27从中心管28导入和排出。在这种情况下，使用真空泵等通过开口端27强行将中心管28抽成负压是可能的。
为了精制有机化合物，舟皿(接受容器/贮器)30中盛有将被精制的有机化合物(含有杂质)，将其置于缠有高温电阻丝26a的石英管28a中。然后，高温电阻丝26a和低温电阻丝26b开始通电，惰性气体通过对应于图4的右开口端导入石英管。通过高温电阻丝26a，舟皿从外部受热，随着温度的升高，提取出来的纯净有机化合物分子升华(蒸发)，并与惰性气体流一起流动。由于高温电阻丝26a和低温电阻丝26b之间温度不同，中心管28具有温度梯度。结果是，当升华(蒸发)的有机化合物达到凝固点时，升华的有机化合物凝固，粘附在石英管28a至28d的内壁上。有机化合物中挥发性的杂质甚至在低温电阻丝26b的设定温度就能挥发，随着惰性气体流一起排出。有机化合物中不挥发的杂质甚至在高温电阻丝26a的设定温度也不挥发，滞留在舟皿30中。将在其上面沉积着精制过的有机化合物的石英管(28a至28d)从管式炉中取走，这样可以刮落并得到粘附在石英管(28a至28d)内壁上的有机化合物。上面提到的使用管式炉20的精制是通用的，且已经被使用。
在本发明的精制方法中，有机化合物粉末18和陶瓷粉末19的混合物(与第一个实施方案的图2所示的混合物相同)装在舟皿30中，在管式炉20中进行精制。由于有机化合物粉末18与陶瓷粉末19混合，并装在舟皿30中，舟皿30内壁的热通过陶瓷粉末19有效地传递到混合物的中心部位，这样所有的有机化合物粉末18基本均匀地受热并升华(蒸发)。这样，有机化合物能够有效地精制。而且，由于位于舟皿30内壁附近的有机化合物部分不会产生过热，热解也不会发生，热解杂质也不会与混合物混合。
虽然有机化合物粉末18与陶瓷粉末19以粉末的形式混合，并装在坩埚12中，在实施方案中，将有机化合物粉末18与陶瓷粉末19一起与溶剂混合得到一种浆液、并干燥浆液来得到混合物粉末也是可能的。
尽管精制装置使用管式炉，但是本发明可以应用于任何形式的精制装置，在该装置中有机化合物受热升华(蒸发)来精制有机化合物。
在本发明的有机化合物汽相沉积方法及有机化合物精制方法中，与有机化合物相混合的陶瓷材料是不受限制的。至少，金属氧化物，金属氮化物(例如氮化铝)，碳化物(例如碳化硅)，炭(活性炭，炭黑，石墨等)可被用作陶瓷材料。而且，金属，陶瓷涂层了的金属也可代替陶瓷。作为一个例子，可以使用钽或者钨。利用化学汽相沉积(CVD)或喷镀等将陶瓷涂覆在金属粒子的表面，来得到陶瓷涂层的金属。陶瓷，金属或陶瓷涂层的金属可以以粉末或碎粒子形式相混合。粒子直径优选在0.01μm至6mm的范围内。
虽然坩埚(在第一个实施方案中)和舟皿30(第二个实施方案中)被用作容纳有机化合物粉末的接受器，但是接受器并不局限于此。将本发明的有机化合物汽相沉积法应用到电场致发光元件的有机化合物的沉积也是可能的。有机化合物可被用作一种物质，该物质用于孔注入层或孔传输材料，电子注入层或电子传输材料，光发射材料和搀杂材料。因此，每一层可有效地形成。同样地，本发明的有机化合物的精制方法可用于有机电场致发光元件中有机化合物的精制。
本发明提供了一种具有较高沉积效率的有机化合物的汽相沉积方法，其中容纳在接受器中的有机化合物非常均匀地受热。而且，本发明提供了高效的有机化合物精制方法，其中有机化合物因被精制而得到了高纯度的有机化合物。
尽管本发明参照特定的方法、材料、实施例进行了描述，但是应理解，本发明并不局限于所公开的特定实例，并可延伸到权利要求范围内所有的等效方法。
权利要求
1．一种有机化合物汽相沉积的方法，所述的方法包括在容器中调和有机化合物粉末与至少一种陶瓷，金属及陶瓷涂层的金属的一种粉末和碎粒子的混合物；在真空条件下加热所述的容纳有所述混合物的容器，以致于所述的有机化合物升华和蒸发，并沉积到物体的表面，从而在其上面形成薄薄有机化合物层。
2．按照权利要求1所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中有机化合物粉末与至少一种陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的混合体积比率在1∶50至50∶1的范围内。
3．按照权利要求1所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的粉末或碎粒子的粒子直径在0.01μm至6mm的范围内。
4．按照权利要求1所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中陶瓷包括一种多孔陶瓷材料。
5．按照权利要求1所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中陶瓷包括一种金属氧化物、金属氮化物、碳化物和炭。
6．按照权利要求5所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中陶瓷包括一种氮化铝、碳化硅和炭。
7．按照权利要求1所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中有机化合物用来形成一种有机的电场致发光元件。
8．按照权利要求1所述的有机化合物的汽相沉积方法，其中容器是坩埚和舟皿。
9．一种有机化合物的精制方法，所述的方法包括在容器中调和有机化合物粉末与至少一种陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的一种粉末和碎粒子的混合物；在真空中加热所述的容纳有所述混合物的容器，以致于所述的有机化合物升华和蒸发，以提取有机化合物。
10．按照权利要求9所述的有机化合物的精制方法，其中有机化合物粉末与至少一种陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的混合体积比率在1∶50至50∶1的范围内。
11．按照权利要求9所述的有机化合物的精制方法，其中陶瓷，金属及陶瓷涂层了的金属的粉末或碎粒子的粒子直径在0.01μm至6mm的范围内。
12．按照权利要求9所述的有机化合物的精制方法，其中陶瓷包括一种多孔陶瓷材料。
13．按照权利要求9所述的有机化合物的精制方法，陶瓷包括一种金属氧化物、金属氮化物、碳化物和炭。
14．按照权利要求13所述的有机化合物的精制方法，其中陶瓷包括一种氮化铝、碳化硅和炭。
15．按照权利要求9所述的有机化合物的精制方法，其中有机化合物用来形成一种有机的电场致发光元件。
16．按照权利要求9所述的有机化合物的精制方法，其中容器是坩埚和舟皿。
全文摘要
一种有机化合物的汽相沉积方法,该方法包括,向容器中导入有机化合物粉末与至少一种陶瓷,金属及陶瓷涂层了的金属的一种粉末或碎粒子的混合物;在真空中加热所述的容纳有所述混合物的容器,以致于所述的有机化合物升华和蒸发,并沉积到物体的表面,从而在其上面形成薄薄有机化合物层。
文档编号B01D7/00GK1320718SQ0111130
公开日2001年11月7日 申请日期2001年3月9日 优先权日2000年3月9日
发明者城户淳二, 远藤润, 森浩一, 横井启 申请人:城户淳二, 爱美思公司