[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，特别涉及一种硅基有机电致发光器件。

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(Applied Physics Letters.87，(2005)081106“Improving charge-injection balance and cathode transmittance of top-emitting organic light-emitting device with p-type silicon anode”，G.L.Ma，G.Z.Ran，A.G.Xu，Y.H.Xu，Y.P.Qiao，W.X.Chen，L.Dai and G.G.Qin)。但传统的硅基电致发光多采用晶体硅作为电极，由于硅电极的光吸收而造成出光效率较低；同时，晶体硅成本较高，硅耗量较大，很不利于硅基光源的产业化。而以导电玻璃为衬底的有机电致发光器件(Materials Science and Engineering R 39(2002)143-222“Recent progress of molecular organic electroluminescent materials and devices”，L.S.Hung and C.H.Chen)与实现硅基光源、硅基光电集成的目标相去甚远。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅基有机电致发光器件及其制备方法，减少硅的用量，降低器件生产成本，同时提高器件的发光效率，从而使硅基有机电致发光器件更适合产业化。

本发明的技术方案如下：

一种硅基有机电致发光器件，包括衬底、阳极、发光层和阴极，其特征是，所述阳极是一含产生中心的n-Si薄膜电极。

进一步的，所述衬底和阳极之间还可以包括一导电薄层，含产生中心的n-Si薄膜电极沉积在该导电薄层上。

本发明将传统的硅阳极薄膜化，具体创新之处是在衬底上直接溅射n-Si超薄层，或者沉积一导电薄层后再溅射n-Si超薄层，然后通过金属诱导晶化形成n-Si薄膜，随后在其中引入产生中心，用这种含有产生中心的n-Si薄膜来作为OLED阳极。其中可作为产生中心的是如Au等可在Si中作为复合产生中心的杂质。

当含产生中心的n-Si薄膜电极直接位于衬底之上时，其厚度一般为15-100纳米；当含产生中心的n-Si薄膜电极沉积在导电薄层上时，其厚度可小于15纳米，一般为1-50纳米。而导电薄层的材料可以是Ag，Al或石墨烯等，导电薄层厚度为0.3-300纳米。

当导电薄层的材料为Ag或Al等高反射率材料时，导电薄层还可兼作反射镜，形成顶出光的器件。

上述器件的衬底通常为石英或透明玻璃，其厚度为50-1000微米。

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或者底出光。

一般的，大部分有机电致发光器件还包括位于阳极和发光层之间的空穴传输层和/或位于发光层和阴极之间的电子传输层。其中，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；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。