[发明专利]一种电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管的制备方法

摘要

本发明涉及一种电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管的制备方法，该磷光二极管具有八层平面结构，即阳极层、空穴传输层、发光层I、发光层II、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层和阴极层，用三(2-苯基吡啶)铱对发光层I和发光层II进行磷光染料掺杂形成双发光层，用氟化锂对电子传输层进行掺杂；制备在真空蒸镀炉中进行，在真空度≤0.0004Pa、温度25℃±2℃状态下制备，通过蒸镀材料的加热升华、形态转化、气相沉积、薄膜生长，制成厚度为261.2nm的电子传输层掺杂氟化锂的双发光层磷光二极管，发射波长为516nm，色坐标为x＝0.3151，y＝0.6054，发绿光，电流效率最大为39.03cd/A，与现有技术相比发光效率可提高54％，封装器件初始亮度为500cd/m2，器件寿命为320h，与现有技术相比寿命可提高3.57倍。

主权项

1.一种电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝、氟化锂、2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)、4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯、三(2-苯基吡啶)铱、N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺、锌、盐酸、丙酮、无水乙醇、去离子水、导电玻璃、透明胶带，其组合用量如下：以克、毫升、毫米为计量单位铝：Al 5g±0.01g氟化锂：LiF 0.5g±0.01g2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)：TPBi C₄₅H₃₀N₆2g±0.01g4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯：CBP C₃₆H₂₄N₂ 2g±0.01g三(2-苯基吡啶)铱：Ir(ppy)₃ C₃₃H₂₄IrN₃ 1g±0.01gN，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺：NPB C₄₄H₃₂N₂2g±0.01g锌：Zn 5g±0.01g盐酸：HCl 200ml±5ml丙酮：CH₃COCH₃ 400ml±5ml无水乙醇：CH₃CH₂0H 2000ml±10ml去离子水：H₂O 5000ml±50ml导电玻璃：氧化铟锡ITO  20mm×20mm×1mm透明胶带：无色透明 300mm×8mm×0.1mm电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管为八层结构，由阳极层、空穴传输层、发光层I、发光层II、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、阴极层组成；阳极层，即基层，为导电玻璃ITO，在阳极层上部为空穴传输层，即：N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺层，在空穴传输层上部为发光层I，即：4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯掺杂三(2-苯基吡啶)铱，发光层I上部为发光层II，即2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)掺杂三(2-苯基吡啶)铱层，在发光层II上部为空穴阻挡层，即：2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)层，在空穴阻挡层上部为电子传输层，即：2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)掺杂氟化锂层，在电子传输层上部为电子注入层，即氟化锂层，在电子注入层上部为阴极层，即铝层。制备方法如下：(1)精选化学物质对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量、纯度、浓度、细度、精度控制：铝：固态粉体，粉体粒径≤28μm 纯度99.99％氟化锂：固态粉体，粉体粒径≤28μm 纯度99.99％2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)：固态粉体，粉体粒径≤28μm 纯度99.99％4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯：固态粉体，粉体粒径≤28μm 纯度99.99％三(2-苯基吡啶)铱：固态粉体，粉体粒径≤28μm 纯度99.99％N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺：固态粉体，粉体粒径≤28μm 纯度99.99％，锌：固态粉体，粉体粒径≤28μrn，纯度99.99％盐酸：液态液体，浓度35％丙酮：液态液体，纯度99.5％无水乙醇：液态液体，纯度99.5％去离子水：液态液体，纯度99.99％导电玻璃：氧化铟锡ITO，固态固体，透射率99％，方阻10Ω/□，表面粗糙度Ra 0.16-0.32μm透明胶带：无色透明(2)清洗、刻蚀、烘干、紫外光照射导电玻璃①用去离子水浸渍清洗导电玻璃，时间10min，然后晾干；②用丙酮浸渍清洗导电玻璃，时间10min，然后晾干；③确定导电玻璃氧化铟锡面为正面；④在导电玻璃正面中间粘贴透明胶带，正面两侧裸露，中间透明胶带尺寸为20mm×8mm；⑤配制刻蚀液：将盐酸50ml置于烧杯中，加入锌5g，搅拌10min，成：盐酸+锌刻蚀液；⑥刻蚀导电玻璃将贴有透明胶带的导电玻璃置于烧杯中，用盐酸+锌刻蚀液浸没刻蚀导电玻璃，时间为l0min，刻蚀后取出，晾干；⑦揭去导电玻璃上的透明胶带，中间部位20mm×8mm为导电玻璃氧化铟锡面；⑧超声清洗刻蚀后的导电玻璃将刻蚀后的导电玻璃置于超声波清洗器中，加入丙酮200ml，超声清洗20min，清洗后晾干；将晾干后的导电玻璃置于另一超声波清洗器中，加入去离子水200ml，超声清洗20min，清洗后晾干；⑨真空干燥将超声清洗后的导电玻璃置于石英产物舟中，然后置于真空干燥箱中干燥，真空度18Pa，干燥温度40℃±2℃，干燥时间40min；⑩紫外光照射、提高导电玻璃功函数将干燥后的导电玻璃置于紫外光照射箱中，导电玻璃氧化铟锡面朝上，开启紫外光源，紫外光功率10W、紫外光波长254nm，照射时间20min；(3)真空蒸镀、形态转换、气相沉积、薄膜生长、制备磷光二极管①制备在真空蒸镀炉中进行；②置放导电玻璃打开真空蒸镀炉，将导电玻璃固定于炉腔顶部的转盘上，导电玻璃氧化铟锡面朝下；③将蒸镀材料分别置于坩埚中将蒸镀材料：N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-l，1′-联苯-4，4′-二胺、2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)、4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯、三(2-苯基吡啶)铱、氟化锂、铝六种化学物质粉体按量分别置于炉腔底部的蒸镀坩埚中；④调整炉壁上的石英测厚探头、石英监测探头，使石英测厚探头对准转盘上的导电玻璃，使两个石英监测探头分别对准掺杂材料三(2-苯基吡啶)铱和氟化锂；⑤关闭真空蒸镀炉炉盖，并密封；⑥开启机械真空泵、分子真空泵，抽取炉腔内空气，使炉内真空度为≤0.0004Pa，并保持恒定；⑦开启轰击电流控制器，电流轰击器轰击炉腔导电玻璃，电流50mA，时间10min，提高导电玻璃功函数，并净化炉腔；⑧开启转盘，使其正反方向转动，导电玻璃随之转动，转盘转速8r/min，转盘正反方向转换周期1min；⑨开启石英测厚探头，两个石英测量探头；⑩真空蒸镀炉炉腔内温度为25℃±2℃，并恒定；蒸镀磷光二极管膜层1)、蒸镀空穴传输层开启盛有N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺的坩埚电源，使其升温至270℃±1℃，N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺粉体由固态升华至气态，气态分子在导电玻璃氧化铟锡面上沉积生长，成平面膜层，膜层厚度为30nm±0.2nm；2)、蒸镀发光层I开启盛有三(2-苯基吡啶)铱的坩埚电源，使其升温至300℃±1℃，然后开启盛有4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯的坩埚电源，使其升温至290℃±1℃，三(2-苯基吡啶)铱和4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯均由固态升华至气态，两种气态分子同时在N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺膜层上混合沉积生长，成平面膜层，厚度为20nm±0.2nm，即为发光层I；3)、蒸镀发光层II开启2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)的坩埚电源，使其升温至260℃±1℃，然后开启三(2-苯基吡啶)铱的电源，使其升温至300℃±1℃，三(2-苯基吡啶)铱气态分子和2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)气态分子同时在发光层I上沉积生长，成平面膜层，厚度为10nm±0.2nm，即为发光层II，通过高低石英探头控制掺杂剂在主体中的掺杂比例；4)、蒸镀空穴阻挡层开启盛有2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)的坩埚电源，使其升温至260℃±1℃，2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)从固态升华至气态，气态分子在发光层II上沉积生长，成平面膜层，厚度为10nm±0.2nm，即空穴阻挡层；5)、蒸镀电子传输层并掺杂氟化锂开启盛有氟化锂的坩埚电源，使其升温至450℃±1℃，开启盛有2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)的坩埚电源，使其升温至260℃±1℃，氟化锂和2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)均由固态升华至气态，两种气态分子同时在空穴阻挡层上沉积生长，成平面膜层，膜层厚度为40nm±0.2nm，即电子传输层；6)、蒸镀电子注入层开启盛有氟化锂的坩埚电源，使其升温至450℃±1℃，氟化锂由固态升华至气态，气态分子在电子传输层上沉积生长，成平面膜层，膜层厚度为1.2nm±0.2nm，即电子注入层；7)、蒸镀阴极层开启盛有铝的坩埚电源，使其升温至2240℃±10℃，铝由固态升华至气态，气态分子在电子注入层上沉积生长，成平面膜层，膜层厚度为150nm±0.2nm，即阴极层；在制备过程中，石英测厚探头测量蒸镀厚度，并由显示屏显示其厚度值；在制备过程中，左右观察窗观察蒸镀过程和状况；在制备过程中，铝气相沉积速率为0.2-0.5nm/s；在制备过程中，氟化锂气相沉积速率为0.05-0.1nm/s在制备过程中，N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺、4，4′-二(咔唑-9-基)-联苯掺杂三(2-苯基吡啶)铱、2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)掺杂三(2-苯基吡啶)铱、2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)、2，2′，2″-(1，3，5-苯并基)-三-(1-苯基-1-H-苯并咪唑)掺杂氟化锂的气相沉积速率为0.1-0.2nm/s；在制备过程中，三(2-苯基吡啶)铱的掺杂质量比为6％，氟化锂的掺杂质量比为4％；在制备过程中，蒸镀材料在形态转换中，在导电玻璃氧化铟锡面上气相沉积、薄膜生长，生成平面膜层，平面膜层厚度为261.2nm±1.0nm，即磷光二极管；真空状态下随炉静置冷却膜层蒸镀完成后，磷光二极管在25℃±2℃下静置冷却30min；收集产品：电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管关闭分子真空泵、机械真空泵；开启放气阀；打开蒸镀炉盖；取出导电玻璃，即：电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管；封装对制备的电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管用环氧树脂材料封装在充有氮气的玻璃盒内；(4)低温回火处理将电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管置于石英产物舟中，然后置于低温回火炉中进行回火处理，回火温度80℃±2℃，回火时间40min，回火后，使其随炉冷却至25℃；回火后即为终产物：电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管；(5)检测、分析、表征对制备的电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管的形貌、色泽、膜层厚度、发光性能、发光亮度、色坐标、寿命、电学性能进行检测、分析、表征；用ST-900M型光度计进行发光亮度检测；用PR-655型光谱辐射分析仪进行色坐标及电致发光光谱测量；用Keithley 2400数字源表进行电学性能测量；用OEL-life 11.10寿命测试系统进行寿命的测量；结论：电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管为八层结构，平面膜层厚度为261.2nm±1.0nm，发绿光，色坐标为x＝0.3151，y＝0.6054，波长为516nm；(6)器件的储存将封装的电子传输层掺杂氟化锂的磷光二极管储存于棕色透明的玻璃容器内，要密闭避光、防水、防潮、防氧化、防弱碱侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10％。