[发明专利]碱金属铷化合物作为缓冲层或电子注入层的有机半导体器件

说明书

技术领域

本发明属于有机半导体器件技术领域，具体涉及一种应用碱金属铷化合物作为阴极缓冲层材料或电子注入层掺杂材料的有机半导体器件。

背景技术

在有机半导体器件中，由于半导体材料与电极之间的电子注入势垒过大，导致半导体器件中电子很难从电极注入到半导体器件中，且有机电子传输材料的电导率比较低，很难与金属电极产生欧姆接触，从而导致有机半导体器件的性能难以得到提高。

以有机发光器件（Organic Light-Emitting Device,OLED）为例，OLED因其具有全固态、主动发光、亮度高、视角宽、工作温度范围大以及可制作在柔性衬底上等诸多优点从而成为人们研发的热点，有机发光器件也被视为下一代的显示和照明技术之一。但是OLED性能同样受到电子从电极到有机层注入困难、有机传输材料迁移率和电导率低等问题的制约。同时也因为有机半导体材料空穴传输材料的空穴迁移率一般要远大于有机电子传输材料的电子迁移率，这种情况极易导致有机发光器件发光区内的电子与空穴数量不平衡，也影响器件的性能。

现在普遍采用的方法之一是在阴极和有机材料层之间加入一层促进电子注入的缓冲层材料，如在Al电极和有机材料层之间加入LiF、Cs₂CO₃的缓冲层。另外一种办法是采用电学掺杂，电学掺杂分为N型电学掺杂和P型电学掺杂，现在N型电学掺杂主要是采用碱金属盐类化合物作为N掺杂剂，已应用到有机发光器件中改善电子从电极到有机层的注入和电子在有机层中的传输。目前Li和Cs的化合物作为电极缓冲层或N型电学掺杂剂材料已被广泛的应用，早期Li的化合物如LiF应用较多，但是由于Li的原子尺寸比较小易扩散进入有机发光器件的发光区影响器件的性能，因此原子尺寸较大的化合物如Cs₂CO₃后来逐渐被应用，但是由于多数Li和Cs化合物的蒸镀温度很高，比如LiF和Cs₂CO₃的蒸镀温度达到600摄氏度以上，过高的蒸镀温度增加工艺，同时高温工艺会对器件产生负面的影响，不利于工业化生产。因此，需要进一步的探索蒸镀温度较低的电极缓冲层或N型掺杂剂材料，如与有机材料的蒸镀温度想进则显得很有意义，也十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用碱金属铷化合物作为阴极缓冲层材料或电子注入层掺杂材料的有机半导体器件。

是利用Rb化合物作为有机半导体器件（有机发光器件、有机太阳能电池、有机薄膜晶体管等）的阴极缓冲层（2~8nm）材料或电子注入层的N型掺杂剂（2~8%体积）材料，改善电子从阴极到有机层的注入和电子在有机层中的传输，从而提高器件的性能。本发明利用真空蒸镀的方法将Rb化合物作为阴极缓冲层材料或电子注入层的N型掺杂剂材料添加在阴极和有机层之间。Rb的化合物为RbBr，Rb₂CO₃，Rb₂SO₄，RbOH，RbNO₃，RbClO₄，RbCl，RbI或RbF。

本发明的有益效果

本发明提出将Rb化合物作为阴极缓冲层材料或电子注入层的N型掺杂剂材料应用在有机半导体器件中以提高有机半导体器件的电子注入。以有机发光器件为例，通过添加Rb化合物的单质缓冲层或掺杂层可以提高电子的注入和传输，也使发光区的电子数量增加，发光区的电子和空穴数量更加平衡，从而使器件的性能如工作电压、效率得到改善。因此，Rb化合物是一种可以有效地提高有机半导体器件性能的电极缓冲层和N型电学掺杂剂材料。

附图说明

图1：Rb化合物作为电极缓冲层的有机发光器件结构示意图；

各部分名称为：透明基板（玻璃）1、透明阳极（ITO）2、空穴传输层3、电子传输和发光层4、Rb化合物阴极缓冲层5、金属阴极6；

图2：不同缓冲层厚度器件的亮度-电压曲线；

图3：不同缓冲层厚度器件电流密度-电压曲线；

图4：不同缓冲层厚度器件的功率效率-电压曲线；

图5：Rb化合物作为N型掺杂剂时器件结构示意图；

各部分名称为：透明基板（玻璃）1、透明阳极（ITO）2、空穴注入层7、空穴传输层3、电子传输和发光层4、有机/Rb化合物掺杂层8（电子注入层）、金属阴极6；

图6：不同掺杂浓度器件的亮度-电压曲线；

图7：不同掺杂浓度器件的电流密度-电压曲线；