[发明专利]一种硅基有机电致发光器件及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于有机电致发光器件领域，尤其涉及一种硅基有机电致发光器件。本发明还涉及该硅基有机电致发光器件的制备方法。

 

背景技术

硅是微电子关键材料，但是长期以来被认为不适用于光子学中起关键作用的光源，因为硅具有间接禁带结构，发光效率比直接禁带半导体低得多。1990年Canham（Appl.Phys.Lett.57,1046）发现多孔硅室温强光致发光后，国际范围内掀起硅基发光研究热潮。但目前硅基纳米硅/氧化硅复合结构的电致发光的效率一般还较低，离实用还有相当距离。有机发光在1987年获重大突破后（Appl.Phys.Lett.51,913），逐步具备了亮度大和效率高的特点，已满足实用化的要求。将有机发光与硅基相结合是实现硅基发光的一条有效途径。

秦国刚、冉广照等人首先成功地把单晶硅与有机材料结合，实现了目前国际上最高效率的硅基有机发光（AppliedPhysicsLetters.87,(2005)081106“Improvingcharge-injectionbalanceandcathodetransmittanceoftop-emittingorganiclight-emittingdevicewithp-typesiliconanode”，G.L.Ma,G.Z.Ran,A.G.Xu,Y.H.Xu,Y.P.Qiao,W.X.Chen,L.DaiandG.G.Qin）。一般来说，p型硅可以用作有机发光二极管的阳极，但n型硅中空穴浓度很小，难于充作有机发光二极管的阳极。

 

发明内容

本发明的目的是通过对n型硅的辐照（如低能电子辐照、伽玛射线辐照等），使n型硅可充作有机发光二极管的阳极。

本发明的技术方案如下：

一种硅基有机电致发光器件，包括阳极、发光层和阴极，其特征是，所述阳极是经过辐照的n型硅电极。在上述阳极和发光层之间，可以有空穴传输层；在阴极和发光层之间，可以有电子传输层。

本发明具体创新之处是通过辐照（如低能电子辐照、伽玛射线辐照等）在n型硅中引入深能级缺陷，起到有效的产生中心的作用，从而提高其构成的有机发光二级管的发光效率，使n型硅可充作有机发光二极管的阳极。

上述空穴传输层的材料通常为N,N’-二苯基-N-N’二(1-萘基)-1,1’二苯基-4,4’-二胺（NPB）或N,N’-二苯基-N-N’二(3-甲基苯基)-1,1’二苯基-4,4’-二胺，其厚度为1-100纳米。

上述发光层为高分子化合物（如聚苯撑乙烯类）、金属配合物（如8-羟基喹啉铝）或小分子有机荧光化合物（如香豆素染料6）或磷光化合物（如八乙基卟啉铂）等，其厚度为1-100纳米。小分子有机荧光化合物可选择8-羟基喹啉铝（AlQ）、香豆素或红荧烯等化合物，以获得不同发光波长。

上述电子传输层的材料可为8-羟基喹啉铝或4,7-二苯基-1,10-菲啰啉（Bphen），其厚度为30-100纳米。

上述阴极可采用铝、钙或镁等低功函数金属，或这些低功函数金属与银等贵金属的合金，较低的功函数有利于电子从阴极注入电子传输层，一般阴极层的厚度为5-200纳米，通过调节该层厚度可实现顶出光。

根据需要，在阳极和空穴传输层之间可增加一空穴注入或者控制层，如空穴注入层可为五氧化二钒等，其厚度为1-15纳米。在电子传输层和阴极之间可增加一电子注入或者控制层，如电子注入层为氟化物（如氟化锂）或碳酸铯等，其厚度为1-15纳米。

 

本发明中通过辐照使n型硅能够作为阳极并构成有机电致发光器件，参考图2，其原理为，当发光二极管处于正向偏压时，n型硅有机空穴传输层异质结处于反向，辐照在n型硅中引入的深能级缺陷起到产生中心的作用，它所产生的空穴注入到有机空穴传输层构成发光二级管的空穴流。只有当n型硅中产生中心产生的空穴流与阴极和电子传输层决定的电子注入流相匹配时，有机发光二极管才可能有较高的效率，所以在确定的辐照类型下，应选择辐照剂量使得辐照引入的产生中心有合适的浓度，同时相应的注入有机空穴传输层的空穴流与阴极和电子传输层决定的电子流相匹配，从而优化发光二极管的发光效率。

 

本发明还提供了上述硅基有机电致发光器件的制备方法，依次包括如下步骤：

1）通过辐照n型硅片，形成n型硅电极；

2）在辐照后的n型硅电极上，依次制备发光层和阴极。