[發明專利]基于激光還原圖案化石墨烯電極的有機電致發光器件及制備方法

有效

• 申請號: 201210119123.8
• 申請日: 2012-04-21
• 公開（公告）號: CN102646795A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 孫洪波;馮晶;陳路
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/52
• 分類號: H01L51/52;H01L51/56;C03C17/36
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于光電子技術領域，具體涉及一種基于激光還原圖案化石墨烯電極的有機電致發光器件及其制備方法。

技術背景

近年來，世界對信息的需求快速增長，信息產業在全球范圍內迅猛發展，信息技術已成為支撐當今經濟活動和社會生活的基石。其中，作為信息技術的重要一環——信息顯示技術，更是在人類的知識獲取和生活改善中起到了關鍵作用。

作為新一代顯示技術，平板顯示(FPD)兼具重量輕、體積小、功耗小、無輻射等突出優點，已成為人們在顯示領域內的主流需求。目前，FPD主要包括液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)、場發射顯示器(FED)、有機電致發光器件(OLED)等。其中，LCD憑借其優良特性以及成熟的市場化生產，在平板顯示市場上占據了較大份額。雖然LCD在顯示市場中暫時保持首要地位，但仍存在一些本質上的缺點：亮度低、響應速度慢、非主動光源等等，這就促使科研人員對新型顯示器件進行開發和探索。

伴隨著人們的強烈需求和科學界不斷的研究突破，新一代的平板顯示技術——有機電致發光器件(Organic?Light?Emitting?Devices，OLEDs)應運而生，走入人們的視野，近年來發展勢頭強勁。它與傳統的顯示器相比，具有如下的優點：

1)由于器件主體為有機物，從而材料的選擇范圍廣，可實現全彩色固態顯示；

2)器件質輕，厚度薄；

3)自主發光，無需背光源；

4)響應速度快(小于1μs)，可呈現出超快的動態圖像而不帶有殘影效果；可提高圖像刷新速度，顯示快速的動態圖像時效果好；

5)使用的溫度范圍寬，可在低溫條件下進行顯示工作；

6)可制備成柔性器件；

7)生產工藝相對簡單，便于進行大面積制作加工。

對于OLED來說，材料是器件的主體，材料的選擇和應用是維系器件正常工作并影響其性能的重要因素。在OLED中，電極材料的選擇一直都是學術界的研究熱點。傳統的電極材料ITO(銦氧化錫)憑借其出色的導電性和透明度一直屬于有機電致發光器件中的主流電極，但是由于ITO本身彎曲易碎裂的缺點，使得其限制了OLED在柔性器件中的應用；另外由于地球上銦元素的稀缺，導致OLED器件的成本會逐漸提高。因此，為ITO尋找一種新型的替代電極是十分必要的。

石墨烯這一新型材料誕生于2004年，它的結構為單層石墨，只有一個碳原子的厚度。它本身具有許多出色的物理化學性質：載流子遷移率高，導電性、導熱性好，柔性好，透明度高等等。使其具備了柔性透明電極的先天條件，是有望替代ITO的新型電極材料。

當前，對于石墨烯材料的合成和應用在科研領域內不斷引發學術熱潮。在微觀領域的應用中，石墨烯的圖案化是一個較新穎的研究方向，它屬于微納加工技術領域，目前圖案化的方法主要包括三種：掩膜法、轉移印刷法和直寫法。作為直寫法的一個分類，激光加工利用激光光束聚焦的高熱量，可將石墨烯氧化物中的氧去除，從而還原出石墨烯電極；由于激光加工的高精度(可達1nm)定位，可在還原的同時將石墨烯電極加工成特定的圖案，從而完成了圖案化石墨烯電極的制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于激光還原圖案化石墨烯電極的有機電致發光器件。其是將激光加工出的微米量級圖案化石墨烯電極放到OLED中加以應用。

本發明具體涉及到采用激光微納加工技術制備出的圖案化石墨烯作為電極材料，將其應用制備成有機電致發光器件。這一想法打破了以往大面積器件的常規思路，將電極的面積縮小至微米量級，并在其中引入圖案，使得器件發光的區域為微縮化的圖案結構，從而將有機光電器件和激光微納加工巧妙地結合起來。

本發明使用旋涂技術、激光微納加工技術以及真空蒸發沉積技術。在潔凈的襯底上首先蒸鍍金作為引出電極，并在中間留下一條微米量級的溝道。然后在金電極之上旋涂石墨烯氧化物，使得旋涂材料將金電極及溝道完全覆蓋，再采用真空烘箱進行烘干處理。之后采用激光微納加工系統對旋涂的石墨烯氧化物薄膜進行還原加工，在圖形程序的控制下制備出圖案化的石墨烯電極材料，電極圖案包括梯子型和領結型。最后利用真空蒸發沉積技術，在圖案化的石墨烯電極上蒸鍍各個有機功能層及陰極，從而制成有機電致發光器件。

本發明中采用的激光微納加工系統是為逐點掃描的激光直寫加工系統，該系統包括：光源系統(激光器及光路調節元件)、軟件控制系統、三維精密移動系統和實時監控系統。