[發(fā)明專利]堿金屬銣化合物作為緩沖層或電子注入層的有機半導(dǎo)體器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210179120.3
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102709475A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李傳南;張健;崔國宇;高志楊;劉川;趙毅
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: H01L51/10
• 分類號: H01L51/10;H01L51/52;H01L51/44
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用堿金屬銣化合物作為陰極緩沖層材料或電子注入層摻雜材料的有機半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

在有機半導(dǎo)體器件中，由于半導(dǎo)體材料與電極之間的電子注入勢壘過大，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件中電子很難從電極注入到半導(dǎo)體器件中，且有機電子傳輸材料的電導(dǎo)率比較低，很難與金屬電極產(chǎn)生歐姆接觸，從而導(dǎo)致有機半導(dǎo)體器件的性能難以得到提高。

以有機發(fā)光器件（Organic?Light-Emitting?Device,OLED）為例，OLED因其具有全固態(tài)、主動發(fā)光、亮度高、視角寬、工作溫度范圍大以及可制作在柔性襯底上等諸多優(yōu)點從而成為人們研發(fā)的熱點，有機發(fā)光器件也被視為下一代的顯示和照明技術(shù)之一。但是OLED性能同樣受到電子從電極到有機層注入困難、有機傳輸材料遷移率和電導(dǎo)率低等問題的制約。同時也因為有機半導(dǎo)體材料空穴傳輸材料的空穴遷移率一般要遠大于有機電子傳輸材料的電子遷移率，這種情況極易導(dǎo)致有機發(fā)光器件發(fā)光區(qū)內(nèi)的電子與空穴數(shù)量不平衡，也影響器件的性能。

現(xiàn)在普遍采用的方法之一是在陰極和有機材料層之間加入一層促進電子注入的緩沖層材料，如在Al電極和有機材料層之間加入LiF、Cs₂CO₃的緩沖層。另外一種辦法是采用電學(xué)摻雜，電學(xué)摻雜分為N型電學(xué)摻雜和P型電學(xué)摻雜，現(xiàn)在N型電學(xué)摻雜主要是采用堿金屬鹽類化合物作為N摻雜劑，已應(yīng)用到有機發(fā)光器件中改善電子從電極到有機層的注入和電子在有機層中的傳輸。目前Li和Cs的化合物作為電極緩沖層或N型電學(xué)摻雜劑材料已被廣泛的應(yīng)用，早期Li的化合物如LiF應(yīng)用較多，但是由于Li的原子尺寸比較小易擴散進入有機發(fā)光器件的發(fā)光區(qū)影響器件的性能，因此原子尺寸較大的化合物如Cs₂CO₃后來逐漸被應(yīng)用，但是由于多數(shù)Li和Cs化合物的蒸鍍溫度很高，比如LiF和Cs₂CO₃的蒸鍍溫度達到600攝氏度以上，過高的蒸鍍溫度增加工藝，同時高溫工藝會對器件產(chǎn)生負面的影響，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，需要進一步的探索蒸鍍溫度較低的電極緩沖層或N型摻雜劑材料，如與有機材料的蒸鍍溫度想進則顯得很有意義，也十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用堿金屬銣化合物作為陰極緩沖層材料或電子注入層摻雜材料的有機半導(dǎo)體器件。

是利用Rb化合物作為有機半導(dǎo)體器件（有機發(fā)光器件、有機太陽能電池、有機薄膜晶體管等）的陰極緩沖層（2~8nm）材料或電子注入層的N型摻雜劑（2~8%體積）材料，改善電子從陰極到有機層的注入和電子在有機層中的傳輸，從而提高器件的性能。本發(fā)明利用真空蒸鍍的方法將Rb化合物作為陰極緩沖層材料或電子注入層的N型摻雜劑材料添加在陰極和有機層之間。Rb的化合物為RbBr，Rb₂CO₃，Rb₂SO₄，RbOH，RbNO₃，RbClO₄，RbCl，RbI或RbF。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明提出將Rb化合物作為陰極緩沖層材料或電子注入層的N型摻雜劑材料應(yīng)用在有機半導(dǎo)體器件中以提高有機半導(dǎo)體器件的電子注入。以有機發(fā)光器件為例，通過添加Rb化合物的單質(zhì)緩沖層或摻雜層可以提高電子的注入和傳輸，也使發(fā)光區(qū)的電子數(shù)量增加，發(fā)光區(qū)的電子和空穴數(shù)量更加平衡，從而使器件的性能如工作電壓、效率得到改善。因此，Rb化合物是一種可以有效地提高有機半導(dǎo)體器件性能的電極緩沖層和N型電學(xué)摻雜劑材料。

附圖說明

圖1：Rb化合物作為電極緩沖層的有機發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖；

各部分名稱為：透明基板（玻璃）1、透明陽極（ITO）2、空穴傳輸層3、電子傳輸和發(fā)光層4、Rb化合物陰極緩沖層5、金屬陰極6；

圖2：不同緩沖層厚度器件的亮度-電壓曲線；

圖3：不同緩沖層厚度器件電流密度-電壓曲線；

圖4：不同緩沖層厚度器件的功率效率-電壓曲線；

圖5：Rb化合物作為N型摻雜劑時器件結(jié)構(gòu)示意圖；

各部分名稱為：透明基板（玻璃）1、透明陽極（ITO）2、空穴注入層7、空穴傳輸層3、電子傳輸和發(fā)光層4、有機/Rb化合物摻雜層8（電子注入層）、金屬陰極6；

圖6：不同摻雜濃度器件的亮度-電壓曲線；

圖7：不同摻雜濃度器件的電流密度-電壓曲線；