专利名称：一种瀑布载流子俘获结构有机发光二极管的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种瀑布载流子俘获结构有机发光二极管的制造方法。
背景技术：
掺杂是目前提高有机发光二极管发光效率和稳定性最有效的方法之一。1997年，C.W.Tang等人在Applied Physics Letters上发表了将N，N-二甲基喹吖啶(DMQA)掺杂在8-羟基喹啉铝(Alq3)中作为发光层，制备的器件在1400cd/m2的亮度下，寿命达到了7500小时；2002年，Aziz等人在Applied Physics Letters上发表了将5，6，11，12-四苯基-萘并萘(Rubrene)掺杂在空穴传输层N，N’-双(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(NPB)中，器件的寿命提高了近一个数量级。但这种单染料掺杂，特别是发光层的单染料掺杂，容易使发射光谱的色纯度发生改变，而双染料掺杂能够解决上述问题。1999年，Hamada等人在Applied Physics Letters上发表了将4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(DCM)和5，6，11，12-四苯基-萘并萘(Rubrene)同时掺杂在8-羟基喹啉铝(Alq3)中，制备的红光器件具有较好的色纯度。这种双染料掺杂的有机发光二极管的工作机制以瀑布能量传递为主，其发光效率较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种瀑布载流子俘获型结构的有机发光二极管；本发明的另一目的是提供一种瀑布载流子俘获型结构的有机发光二极管的制备方法。
本发明通过发光层双染料掺杂，利用瀑布载流子俘获发光机制获得高性能的有机电致发光。
瀑布载流子俘获型结构的有机发光二极管结构结合附图1描述如下图1是有机发光二极管的结构剖面示意图1)玻璃衬底；2)铟锡氧化物(ITO)电极；3)空穴传输层N，N’-双(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(NPB)；4)双染料掺杂的发光层有机荧光染料10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮(C545T)、5-12-二甲基-4a，5，6a，12，12a，14a-六氢-醌[2，3-b]吖啶-7，14-二酮(DMQA)、2-{2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTI)或2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTB)中的两种一起掺杂到8-羟基喹啉铝(Alq3)中；5)电子传输层8-羟基喹啉铝(Alq3)；6)缓冲层氟化锂(LiF)；7)金属铝(Al)电极；制备过程在真空度为1-5×10-4帕的镀膜设备中，将空穴传输层3、双染料掺杂的发光层4、电子传输层5、缓冲层6和金属电极7依次蒸镀到玻璃衬底1的铟锡氧化物(ITO)电极2上，制备成结构如附图1所示的有机电致发光二极管，其中空穴传输层的厚度为30-60nm，双染料掺杂发光层的厚度为20-40nm，电子传输层的厚度为20-40nm，缓冲层的厚度为0.5-2nm，金属电极的厚度为100-200nm；染料掺杂剂的蒸发速率控制在0.01-0.05/s，NPB和Alq3的蒸发速率控制在1-5/s，缓冲层LiF的蒸发速率控制在0.1-0.5/s，金属Al的蒸发速率控制在5-10/s；掺杂层选择两种不同的有机荧光染料，同时掺杂到主体材料8-羟基喹啉铝中，三者的重量百分比为0.2％-5％∶0.2-5％∶1。
本发明的优点是在发光层中同时掺杂两种有机荧光染料，两种有机荧光染料及主体材料两两之间存在较好的载流子俘获过程。利用瀑布载流子俘获原理，改善了有机发光二极管的电致发光性能，用这种方法制备的有机发光二极管具有效率高、亮度大和光谱色纯度好的特点。这些可以从附图2-5得到认证。
图1是有机发光二极管的结构剖面示意图图中1)、衬底2)、ITO电极3)、空穴传输层4)、掺杂的发光层5)、电子传输层6、)缓冲层7)、金属电极。
图2是双掺杂和单掺杂器件电流-电压特性的比较曲线。图中1％DMQA与2％C545T双掺杂器件的电流(●)比单掺杂1％DMQA(■)或2％C545T(▲)的都要大。
图3是双掺杂和单掺杂器件亮度-电压特性的比较曲线。图中1％DMQA与2％C545T双掺杂器件的亮度(●)比单掺杂1％DMQA(■)或2％C545T(▲)的都要大。
图4是双掺杂和单掺杂器件电流效率-电压特性的比较曲线。图中1％DMQA与2％C545T双掺杂(●)器件的电流效率比单掺杂1％DMQA(■)或2％C545T(▲)的都要高。
图5是器件的电致发光光谱。双掺杂器件的电致发光光谱主峰在535nm，半峰宽为30nm，和单掺杂1％DMQA的发光基本一致。
具体实施例方式
实施例1在真空度为1-5×10-4帕的镀膜设备中，依次将空穴传输层NPB、染料C545T和DMQA双掺杂的发光层、电子传输层Alq3、缓冲层LiF和金属Al蒸镀到玻璃衬底的ITO上，制备成结构为ITO/NPB/Alq3∶C545T∶DMQA/Alq3/LiF/Al的有机电致发光二极管。发光层Alq3∶C545T∶DMQA的重量比控制在1∶2％∶1％，NPB厚度为50nm，掺杂的发光层为30nm，电子传输层Alq3为20nm，LiF为1nm，Al为200nm。所得器件用直流电压驱动，得到主峰在535nm，半峰宽为30nm的DMQA发光，最大电流效率为16.0cd/A，最大功率效率为11.0lm/W，最大亮度为60000cd/m2。双掺杂器件的效率和亮度比单掺杂1％DMQA的高(见附图3，4)。
实施例2在真空度为1-5×10-4帕的镀膜设备中，依次将空穴传输层NPB、染料DCJTI和DCJTB双掺杂的发光层、电子传输层Alq3、缓冲层LiF和金属Al蒸镀到玻璃衬底的ITO上，制备成结构为ITO/NPB/Alq3∶DCJTI∶DCJTB/Alq3/LiF/Al的有机电致发光二极管。发光层Alq3∶DCJTI∶DCJTB的重量比控制在1∶1％∶1％，NPB厚度为50nm，掺杂的发光层为30nm，Alq3为20nm，LiF为1nm，Al为200nm。所得器件用直流电压驱动，得到主峰在625nm，半峰宽为74nm的红色发光，最大电流效率为5.0cd/A，最大亮度为10000cd/m2。双掺杂器件的效率和亮度比单掺杂1％DCJTB的高，红光的色纯度比单掺的好。
实施例3在真空度为1-5×10-4帕的镀膜设备中，依次将空穴传输层NPB、染料C545T和DCJTI双掺杂的发光层、电子传输层Alq3、缓冲层LiF和金属Al蒸镀到玻璃衬底的ITO上，制备成结构为ITO/NPB/Alq3∶C545T∶DCJTI/Alq3/LiF/Al的有机电致发光二极管。发光层Alq3∶C545T∶DCJTI的重量比控制在1∶0.5％∶2％，NPB厚度为50nm，掺杂的发光层为30nm，Alq3为20nm，LiF为1nm，Al为200nm。所得器件用直流电压驱动，可得到DCJTI的红色发光，最大功率效率为9.4lm/W，最大电流效率为11.2cd/A，最大亮度为29500cd/m2，发光的主峰为615nm。双掺杂器件的效率和亮度比单掺杂2％DCJTI的高，红光的色纯度比单掺的好。
实施例4在真空度为1-5×10-4帕的镀膜设备中，依次将空穴传输层NPB、染料C545T和DCJTB双掺杂的发光层、电子传输层Alq3、缓冲层LiF和金属Al蒸镀到玻璃衬底的ITO上，制备成结构为ITO/NPB/Alq3∶C545T∶DCJTB/Alq3/LiF/Al的有机电致发光二极管。发光层Alq3∶C545T∶DCJTB的重量比控制在1∶0.5％∶0.5％，NPB厚度为50nm，掺杂的发光层为30nm，Alq3为20nm，LiF为1nm，Al为200nm。所得器件用直流电压驱动，可得到DCJTB的红色发光，最大功率效率为10.01m/W，最大电流效率为12.0cd/A，最大亮度为23500cd/m2，发光的主峰在617nm。双掺杂器件的效率和亮度比单掺杂0.5％DCJTB的高，红光的色纯度比单掺的好。
权利要求
1.一种有机发光二极管，其特征在于器件组成为1)玻璃衬底；2)铟锡氧化物阳极电极；3)空穴传输层N，N’-双(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺；4)双染料掺杂的发光层有机荧光染料10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-(1)-苯并呲喃酮基-(6，7，8-ij)喹嗪-11-酮、5-12-二甲基-4a，5，6a，12，12a，14a-六氢-醌[2，3-b]吖啶-7，14-二酮、2-{2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈或2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基)-乙烯基]-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈中的两种一起掺杂到8-羟基喹啉铝中；5)电子传输层8-羟基喹啉铝；6)缓冲层氟化锂；7)金属铝电极。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于空穴传输层的厚度为30-60nm，发光层的厚度为20-40nm，电子传输层的厚度为20-40nm，缓冲层的厚度为0.5-2nm，金属阴极的厚度为100-200nm。
3.一种制备权利要求1所述的有机发光二极管的方法，在真空度为1-5×10-4帕的镀膜设备中，将空穴传输层、双染料掺杂的发光层、电子传输层、缓冲层和金属铝电极依次蒸镀到玻璃衬底的铟锡氧化物电极上；掺杂层选择两种不同的有机荧光染料，同时掺杂到主体材料8-羟基喹啉铝中，三者的重量百分比为0.2％-5％∶0.2-5％∶1。
全文摘要
本发明属于一种瀑布载流子俘获结构有机发光二极管及其制造方法。掺杂层选择两种不同的有机荧光染料，同时掺杂到主体材料8－羟基喹啉铝中，三者的重量百分比为0.2％－5％∶0.2－5％∶1，制备成结构为ITO/NPB/掺杂层/Alq
文档编号H01L51/40GK1601780SQ200410011180
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月26日 优先权日2004年10月26日
发明者马东阁, 陈江山, 周全国, 方俊锋 申请人:中国科学院长春应用化学研究所