[发明专利]一种衬底电极的修饰方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种衬底电极的修饰方法的方法，尤其涉及在半导体器件衬底功函数及其在有机电致发光器件，有机聚合物太阳能电池中和场致发射器件中的应用。

背景技术

在过去的二十多年时间里，包括小分子和聚合物的有机半导体技术得到大量的关注，得益于有机材料的可调控性，聚合物半导体的重量轻，容易加工，可大面积加工等优越性，越来越受到科研和工业界的青睐，其应用领域涵盖了发光器件，太阳能电池器件，光探测器件，薄膜晶体管和电子记忆体等。当这些器件的衬底部分需要用作阴极时，要求其必须具有足够低的功函数以使电子顺利的通过阴极表面。因此，低功函数电极的获得对器件的工作性能非常关键，尤其对于有机聚合物太阳能电池器件，由于倒装结构对于器件的稳定性和效率都有很大的优势，而倒装结构异于传统正装结构的要求就在于倒装结构需要衬底电极具有较低的功函数。总之，如果有简单的方法可以实现低功函数衬底用作阴极，对上述器件的生产具有重要的意义。

目前实现衬底低功函数的主流方法包括使用共轭聚合物电解质，无机的半导体氧化物，前者需要复杂的化学合成工艺得到共轭聚合物电解质，合成过程需要花费大量成本，后者同样需要在极高温度下对衬底进行加热处理，对于柔性衬底不能满足此类加工条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种用于ITO衬底的氨基酸类分子，采用丙氨酸（Ala，A）；(2)精氨酸（Arg，R）；(3)天冬氨酸（Asp，D）(4)半胱氨酸（Cys，C）；(5)谷氨酰胺（Gln，Q）；(6)谷氨酸（Glu/Gln，E）；(7)组氨酸（His，H）；(8)异亮氨酸（Ile，I）；(9)甘氨酸（Gly，G）；(10)天冬酰胺（Asn，N）；(11)亮氨酸（Leu，L）；(12)赖氨酸（Lys，K）；(13)甲硫氨酸（Met，M）；(14)苯丙氨酸（Phe，F）；(15)脯氨酸（Pro，P）；(16)丝氨酸（Ser，S）；(17)苏氨酸（Thr，T）；(18)色氨酸（Trp，W）；(19)酪氨酸（Tyr，Y）；(20)缬氨酸（Val，V）；（21）甲基红分子。其分子结构式为：

本发明用于修饰衬底电极的氨基酸类分子，采用丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、组氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、天冬酰胺、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸中的一种。

本发明提供一种衬底电极的修饰方法，包括以下几个步骤：将衬底电极依次经过丙酮、碱性洗液、去离子水和异丙醇超声清洗过后，放置于水热反应釜中，取一种氨基酸溶液倒入反应釜中将衬底电极完全浸泡，再放入恒温箱中进行修饰反应。

本发明采用以上技术方案，其优点在于，氨基酸类分子具有氨基和羧基，氨基是阳离子基团，而羧基是阴离子基团。该两性基团分子沉积在衬底上，由于表面偶极子的存在，可以降低衬底的功函数。并且，氨基酸类分子的羧基基团在一定温度和压力的条件下可以跟电极表面的氧化物或氢氧根基团进行化学反应，进而形成化学吸附在ITO玻璃上面。即便是在衬底上没有发生化学吸附，通过物理堆积，也可以显著降低衬底的功函数，从而达到器件应用所需要的功函数值。

优选的，所述极性溶剂采用甲醇、乙醇和水中的一种，所述氨基酸在所述极性溶剂中的浓度为2mg/ml。

优选的，恒温箱中的温度为60℃-200℃，放置时间为2小时。

本发明还提供一种有机发光器件的制备方法，包括由下至上依次设备的ITO玻璃衬底作为阴极、氨基酸分子、聚合物发光层、氧化钼和金属电极层，方法包括以下几个步骤：将P-PPV溶于二甲苯中，配备成溶液;再用玻璃滴管取出聚合物溶液，滴在固定于旋涂仪上的已处理ITO玻璃基片，旋转成膜；最后对氧化钼电极和金属层进行蒸镀。

优选的，ITO玻璃选用南玻玻璃，导电率为10-15Ω/□，其中Ω/□为方块电阻单位；P-PPV与二甲苯的质量比为8mg/ml，发光层厚度100nm；氧化钼层厚度5nm；金属阳极选用Al，厚度为100nm。

本发明还提供了一种聚合物太阳能电池的制备方法，包括由下至上依次设置的ITO玻璃衬底，氨基酸分子，聚合物发光层，氧化钼和金属阳极层，包括以下几个步骤：将P3HT和PCBM混合，溶解于二氯苯中，配备成溶液,聚合物在溶解过程中用磁力搅拌子进行加速溶解;再用玻璃滴管取出聚合物溶液，滴在固定于旋涂仪上的已处理的ITO玻璃基片，旋转成膜；最后对氧化钼电极和金属层进行蒸镀。