[發(fā)明專利]應(yīng)用于電致發(fā)光器件的高離散納米晶發(fā)光層及基于其的電致發(fā)光器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811523138.4
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN111326660A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王向華;黃玲玲;陳幸福;胡鵬;李博
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54;H01L51/56;B82Y20/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發(fā)明公開了應(yīng)用于電致發(fā)光器件的高離散納米晶發(fā)光層及基于其的電致發(fā)光器件，該發(fā)光層是以共軛有機(jī)小分子作為主體材料、以納米晶發(fā)光體作為客體材料構(gòu)成的主客體復(fù)合發(fā)光層；其中：共軛有機(jī)小分子為P型半導(dǎo)體，在發(fā)光層中二維取向結(jié)晶生長；納米晶發(fā)光體以充分離散的形式分布在主體材料中，且納米晶發(fā)光體在發(fā)光層中的體積分?jǐn)?shù)不超過5％。本發(fā)明通過降低發(fā)光層中納米晶的體積分?jǐn)?shù)，可以將空穴注入比提高6個數(shù)量級以上，實現(xiàn)高量子效率的電致發(fā)光，該發(fā)光層在低功率(1.0mWcm^?2)條件下，其熒光量子效率仍然可以超過80％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電致發(fā)光器件領(lǐng)域，特別涉及一種以小分子有機(jī)半導(dǎo)體與無機(jī)納米晶發(fā)光體構(gòu)成的主客體結(jié)構(gòu)的復(fù)合發(fā)光層及基于其的電致發(fā)光器件。

背景技術(shù)

納米晶可以通過溶液法形成薄膜，其發(fā)光光譜具有比較窄的光譜帶寬和可調(diào)的波長范圍。納米晶在實際應(yīng)用中需要通過表面配體修復(fù)表面缺陷態(tài)，從而降低非輻射復(fù)合的幾率，同時也提高了納米晶在溶劑中的穩(wěn)定性。但是，目前使用的表面配體的導(dǎo)電能力比較差，在電致發(fā)光器件中帶來很大的能量損耗。現(xiàn)有技術(shù)直接以納米晶作為發(fā)光層，電子的傳導(dǎo)能力遠(yuǎn)高于空穴，空穴注入對電流的貢獻(xiàn)(空穴注入比)低至10^-8，相對于電子注入的貢獻(xiàn)，空穴注入的貢獻(xiàn)可以忽略。由于載流子注入極不平衡，必須采用一定厚度的電子阻擋層來強(qiáng)制實現(xiàn)平衡的載流子注入特性。阻擋層的引入在一定程度上又帶來了能量損失，其厚度僅僅幾個納米，不易精確控制，因而不利于設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的電致發(fā)光器件。

現(xiàn)有基于納米晶發(fā)光層的電致發(fā)光器件，其發(fā)光層通過溶液法制備，適合作為平面二維結(jié)構(gòu)的面光源，如顯示背光。此類器件的發(fā)光層中納米晶所占體積比為100％，由于單位面積的功率比較低，在毫瓦數(shù)量級，導(dǎo)致此類器件中納米晶發(fā)光體的一個顯著特征是非平衡載流子濃度比較低，在這種情況下，載流子輻射復(fù)合的壽命與非輻射復(fù)合的壽命比較接近，非輻射復(fù)合過程不可忽略，因而器件在實際工作中的量子效率明顯低于高功率條件下的量子效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種應(yīng)用于電致發(fā)光器件的高離散納米晶發(fā)光層及基于其的電致發(fā)光器件，以達(dá)到提高空穴注入比和發(fā)光納米晶中非平衡載流子濃度，從而提高器件的電致發(fā)光量子效率或簡化器件結(jié)構(gòu)的發(fā)明目的。通過合理設(shè)置發(fā)光層結(jié)構(gòu)，降低發(fā)光層中納米晶所占的體積比，可提高器件的量子效率。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明首先公開了應(yīng)用于電致發(fā)光器件的高離散納米晶發(fā)光層，其特點在于：所述高離散納米晶發(fā)光層是以共軛有機(jī)小分子作為主體材料、以納米晶發(fā)光體作為客體材料構(gòu)成的主客體復(fù)合發(fā)光層；其中：共軛有機(jī)小分子為P型半導(dǎo)體，在發(fā)光層中二維取向結(jié)晶生長，面內(nèi)場效應(yīng)遷移率大于0.5cm²V^-1s^-1；納米晶發(fā)光體以充分離散的形式分布在主體材料中，且納米晶發(fā)光體在發(fā)光層中的體積分?jǐn)?shù)不超過5％。

本發(fā)明通過調(diào)整發(fā)光層中納米晶發(fā)光體的體積分?jǐn)?shù)，可以連續(xù)地調(diào)節(jié)發(fā)光層的空穴注入比，可變化范圍不低于6個數(shù)量級，從而精確控制載流子平衡，實現(xiàn)高量子效率的電致發(fā)光。

本發(fā)明的發(fā)光層，主體材料相對于客體材料具有更大的光學(xué)帶隙；采用間接激發(fā)方式，即激發(fā)光的光子能量(hν)大于主體材料的光學(xué)帶隙，測量發(fā)光層的光致熒光量子效率，其數(shù)值高于以純納米晶材料作為發(fā)光層的電致發(fā)光器件。

進(jìn)一步地，所述共軛有機(jī)小分子為C8-BTBT，所述納米晶發(fā)光體為鉛鹵鈣鈦礦量子點。C8-BTBT分子結(jié)構(gòu)的中間骨架是π平面共軛結(jié)構(gòu)，兩端或兩側(cè)具有烷基鏈；所述C8-BTBT與納米晶通過溶液自組裝形成的發(fā)光層薄膜中，C8-BTBT的X-射線衍射具有(00l)面外取向特征峰，分子的π平面共軛結(jié)構(gòu)沿襯底表面方向(面內(nèi)方向)自組裝，載流子在面內(nèi)方向上的遷移率大于垂直于襯底表面的遷移率。