[發明專利]改善有機蒸發鍍膜成膜性能的方法

無效

• 申請號: 01111412.6
• 申請日: 2001-03-07
• 公開（公告）號: CN1369921A
• 公開（公告）日: 2002-09-18
• 發明（設計）人: 初國強;劉星元;劉云;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H05B33/10
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 李恩慶

本發明屬于發光顯示技術，涉及電致發光領域，是一種有機電致發光器件的制作方法。

有機電致發光器件，或稱有機發光二極管是一種把電能接轉化為光能的器件。有機電致發光器件是近年來發展起來的一種具有極大競爭力的固體化平板顯示技術。目前報道的有機發光二極管最大流明效率已達31lm/v，最高的半壽命已超過十萬小時。有機電致發光二極管具有主動面發光、材料選擇范圍寬、顏色豐富、響應快、低功耗、重量輕、高效率和生產成本低等優點。它的一般結構是三明治結構，在一金屬陰極和一透明陽極之間夾一層或多層有機薄膜。在電極間施加一定的電壓后，有機發光薄膜就會發光。

有機電致發光器件中，有機層是器件的發光部件，決定器件的質量和性能，例如發光顏色、發光效率、發光壽命。這些除了同構成有機層材料有關外，受成膜的工藝條件和成膜方式影響，相同的有機層材料，采取不同的制備條件，器件質量和性能也不會相同。有機層一般是由真空熱蒸發鍍制的，由于有機材料蒸發溫度低，粒子遷移率也低，成膜時存在孔隙。衡量有機層膜中孔隙大小，用聚集密度表示，所謂的聚集密度是固態物質體積占總體的比例。由真空熱蒸發鍍制的有機發光器件的有機層，聚集密度遠小于1。有機層的聚集密度小于1，說明存在孔隙，存在孔隙的有機層，放在空氣中，水氣和氧氣就會進入有機層中。在加電時，進入有機層中的水和氧就會同有機物發生反應，破壞有機層，使壽命降低，另外孔隙也會使有機層電遷移率降低，從而影響發光效率。所以在制備有機發光二極管時，人們想盡辦法減少有機層的孔隙，也就是增加有機層的聚集密度。

聚集密度和分子的化學結構有很大關系，一般來說化合價越大，聚集密度越低，如鎂的聚集密度比鋰低；分子結構復雜的材料如有機材料具有較低的聚集密度。此外，聚集密度和鍍制工藝關系很大。

一般來說，對于真空熱蒸發鍍制有機層，聚集密度隨膜厚、基板溫度，蒸發速率和真空度的提高而增加，據此，人們設計出改善有機層性能的方法，主要有1)基底加溫；2)提高真空度；3)摻雜小分子。

1)在高的基板溫度下，吸附在基板的殘余氣體分子減少從而增加淀積分子的附著力，并且高溫會促進物理吸附的淀積分子向化學吸附轉化，增加分子之間的相互作用力，使膜層的機械強度提高，但基板溫度達到一定程度，反蒸發開始顯露，并隨溫度升高而加大。反蒸發使膜層表面粗糙，甚至發霧，也易造成有機材料分解，或同殘余氣體發生反應。因此基板加溫，改變有機層的聚集密度是有限度的。

2)、提高真空度在層膜制備中的作用有兩個方面，一是減少蒸發分子與殘余氣體分子的碰撞，二是抑制它們之間的反應。由于有機分子蒸發溫度低，分子能量小，分子間空隙較大，即使在10^-4Pa的真空度也依然如此。所以，單純靠改變真空度，還不足以改善有機層的性能。

3)、摻雜小分子可提高膜層結構的致密性，減小結晶化程度，甚至使多晶態向無定形態轉化。但這種辦法受到摻雜材料的限制。

本發明是在現有的真空熱蒸發鍍制有機層的方法基礎上采取增加有機分子的能量，加大分子的遷移率和抑制、減少或消除有機層柱狀結構的形成的輔助措施，目的是提供一種改善有機蒸發鍍膜成膜性能的方法，改善有機層的微結構和成膜性能，提高有機層的聚集密度，進而提高有機發光器件的壽命和效率。

有機發光器件的有機層是用真空熱蒸發的方法鍍的，這種鍍制方法是在蒸發鍍膜機上完成的。蒸發鍍膜機是一種密閉容器，其內部安裝有加熱管，用來加熱襯底減少基片吸附氣體。有機層被蒸鍍在一襯底上，襯底被安置在蒸發源和加熱管之間。

為了實現本發明的目的，在蒸發鍍膜機的密閉容器中，增設一種裝置，該裝置使蒸發源上被蒸發的有機材料分子能量增加，遷移率升高，同時對蒸鍍在襯底上的有機分子結構產生作用。增加有機材料分子能量，使遷移率升高的結果，是減少了在襯底上形成有機分子柱體結構的機會。所述的對有機分子結構產生的作用，是轟擊在襯底上形成的有機分子的柱體結構，給分子提供額外的激活能，使其重新形成致密的結構。

增設離子輔助沉積裝置，是實現本發明的實施例之一。基于淀積原子或分子在基板表面的有限遷移率形成柱狀薄膜結構的認識，如果在淀積過程中對生長的膜層施行離子轟擊，提供額外的激活能，則可望聚集密度得到提高。在電子顯微鏡中觀察這種薄膜，得到了轟擊薄膜傾向于破壞柱體生長的證據。對離子輔助沉積過程的計算機模擬表明，離子轟擊除了增加分子的遷移率外，還存在著“轟平”的機械過程，二種機理的共同作用使膜層聚集密度增加，從而提高薄膜的成膜性能。