[發明專利]用于透明氧化物電極的表面改性劑、表面改性的透明氧化物電極及其生產方法

在審

• 申請號: 201710313331.4
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN107141313A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 清森步;伊藤雄佑
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;H01L51/52;H01L51/56
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所11323
• 代理人: 權鮮枝

技術領域

本發明涉及一種用于透明氧化物電極的表面改性劑，一種表面改性的透明氧化物電極及一種用于生產表面改性的透明氧化物電極的方法。本發明尤其涉及一種在增加透明氧化物電極的功函數方面具有顯著有利效果并且使改性后的電極表面對有機溶劑具有良好可濕性的透明氧化物電極的表面改性劑，一種表面改性的透明氧化物電極，及一種用于生產表面改性的透明氧化物電極的方法。

背景技術

具有高可見光透射率的透明導電膜被用作諸如液晶顯示器、有機EL顯示器和電子紙等顯示裝置以及觸摸面板、有機太陽能電池及類似物的透明電極。除了金屬薄膜以外，還考慮使用有機導電聚合物、碳納米管、石墨烯及類似物作為透明導電膜的材料。目前主要使用稱為透明導電氧化物的化合物，其吸收少量可見光并且在無機金屬氧化物當中展現出高電導率。

作為具體的透明導電氧化物，錫氧化物、鋅氧化物、銦氧化物和鈦氧化物是已知的。在它們當中，作為摻雜有錫的銦氧化物，摻錫的銦氧化物(下文也稱為“ITO”)由于其低體電阻率而能夠制成薄膜、能夠增加透射率以及容易圖案化等原因而成為廣泛使用的材料。本文中將由透明導電氧化物制成的透明電極稱為透明氧化物電極。

在有機EL裝置中使用ITO的情況下，因為ITO本身的功函數相對高，所以ITO通常被用作陽極。有機EL裝置的重要技術挑戰之一是減小驅動電壓。因此，必須減小從陽極到空穴傳輸層的空穴注入勢壘。空穴注入材料具有大約5.2至5.8eV的電離電位，并且與ITO的功函數的差是空穴注入勢壘。由于ITO的功函數為大約4.5至4.8eV，所以存在大約0.4至1.3eV的高注入勢壘。已經提出了用于減小該注入勢壘的若干個方法。

通常，采用插入電離電位在陽極和空穴傳輸層材料的功函數之間的空穴注入層的方法。諸如酞菁、卟啉、三芳香胺、聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)和過渡金屬氧化物等各種材料被用作空穴注入層的材料。

近年來，已經報道通過使用預定化合物在陽極表面形成單分子層來提高空穴注入能力。該單分子層的形成代替上述空穴注入層，并且還可以消除空穴注入層，使裝置更薄。例如，非專利文獻1(Japanese Journal of Applied Physics,2008,vol.47,pp.455-459)公開了與使用酞菁銅作為空穴注入層的情況相比，在ITO上沉積十七氟癸丙烯酸三乙氧基硅烷(heptadecafluorodecyl triethoxysilane)的自組織單分子層(F-SAM)增強了有機EL裝置的性能。有跡象表明，由于該因素，與沒有F-SAM的ITO相比，通過形成F-SAM并且在具有F-SAM的ITO上沉積作為空穴傳輸層的N,N'-二-1-萘基-N,N'-二苯聯苯胺(N,N'-di-1-naphthyl-N,N'-diphenylbenzidine，NDP)增加ITO表面的功函數，NDP層的穩定性增強。

使用硅烷衍生物的方法由于能夠在短時間內形成層而卓越。另外，由于硅烷衍生物具有相對高的蒸汽壓，所以除了液相層沉積以外，還可以氣相層沉積。此外，優選地，還可以沉積具有較少雜質的層。然而，具有F-SAM的ITO表面由于其低表面自由能而具有非常高的水和油排斥性。結果，溶劑和溶液的接觸角增加。專利文獻1(日本專利公報2008-130882號)公開一種通過使用具有氟化烴基團的各種硅烷的表面處理使硅酮熱氧化層抗液性高的方法。

相反，非專利文獻2(Thin Solid Films,2001,vol.394,p.292-297)和非專利文獻3(Journal of Materials Chemistry,2002,vol.12,pp.3494-3498)公開了使用具有特定結構的硅烷衍生物增加ITO的功函數的ITO表面改性。如上所述，例如在有機EL裝置的情況下，增加ITO的功函數的目的是使陽極的電力勢壘適應空穴傳輸層的電離電位，以減小空穴注入勢壘。盡管從無表面改性的ITO到空穴傳輸層的空穴注入勢壘通常為1eV或更多，但是ITO的功函數的改變量在非專利文獻2中大約為+0.3eV，在非專利文獻3中大約為+0.5eV。這些功函數的改變量還不夠。

發明內容