專利名稱：一種新的發(fā)光三極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的發(fā)光三極管及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光器件由于具有高亮度、快速延遲反應(yīng)、高的對比度以及制作簡 單等特性，廣泛應(yīng)用于二極管發(fā)光、平板顯示器和和光激發(fā)的有機(jī)薄膜激光領(lǐng)域。利用有機(jī) 薄膜或者單晶，例如并閃苯或者5，6， 11, 12-四苯基并四苯制作的有機(jī)場強(qiáng)效應(yīng)三極管(FETs) 也具有很重要的應(yīng)用價值。而且，H印p (2003)， Ahles(2004)， Rost (2004), 0yamada (2005) 以及Nakamura (2005)等已經(jīng)報道過薄膜三極管(TFT)驅(qū)動的發(fā)光電致發(fā)光二極管(0LED)， 以及有機(jī)發(fā)光三極管。由于三極管能夠利用第三個電極控制注入電荷的量和種類，并且利用 發(fā)光三極管可以使顯示器的驅(qū)動電路更加簡單發(fā)光三極管已經(jīng)成為高性能發(fā)光領(lǐng)域的一個 重要研究方向。
但是，正如Ok咖ot.o (2000)報道的，由于發(fā)光三極管的發(fā)光主要沿著薄膜或者晶體的邊 緣方向傳導(dǎo)，光強(qiáng)度相對比較弱，光譜較難觀察。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之-在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的發(fā)光三極管光強(qiáng)度不強(qiáng)和光譜難于觀察的 問題，提供一種新的發(fā)光三極管。
本發(fā)明的目的之二在于提供該三極管的制備方法。該方法是在電致發(fā)光二極管的陽極上 通過光刻技術(shù)(wet etching)形成一個很窄的溝道，構(gòu)成一種類似于三極管的構(gòu)造，參見圖
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種新的發(fā)光三極管，以有機(jī)電致發(fā)光二極管為模板，其特征在于該三極管是采用光刻技 術(shù)在有機(jī)電致發(fā)光二極管的陽極上制作出一個溝道，形成兩個源和漏極，未改動的陰極作為 柵極；該溝道的長度為5微米 30微米。
一種制備上述的新的發(fā)光三極管的方法，其特征在于該方法的步驟為 a)利用電子束平印術(shù)在洗凈的無熒光的玻璃基片上形成一個長度為5微米 30微米的模 式，然后，上面涂上EBresist，即ZEP520A,再使用熱蒸發(fā)鍍上400畫-600厚的LiF， 接下來，使用不透明的金屬Cr鍍在基片上面，用熱水將LiF剝離掉，超聲波處理30-60 分鐘；最后，使用這個完成的金屬Cr模式作為掩膜板，放在涂有光敏劑的ITO圖案的 基板上，使用紫外線暴露20-30秒鐘，最后用刻蝕液清洗35分鐘，形成一個在ITO上
有個長度為5微米 30微米的溝道； b)采用常規(guī)技術(shù)在步驟a制備的陽極上覆蓋上有機(jī)物層和金屬電極，從而形成新的發(fā)光
三極管。
本發(fā)明以有機(jī)電致發(fā)光二極管為模板，在陽極上制作一個長為微米級的溝道，形成兩個 源和漏極，未改動的陰極作為柵極。在電壓印加的情況下，引發(fā)電流在垂直方向流動的同吋， 也在橫方向的流動。通過改變溝道的長度，可以調(diào)整橫向電流的密度。高強(qiáng)度的橫向電流， 可以導(dǎo)致發(fā)光FET。另外，該溝道位置不會對器件的特性產(chǎn)生影響。
本發(fā)明的三極管是一個具有FET特性的二極管，它克服現(xiàn)有的三機(jī)關(guān)中存在的光在邊緣 發(fā)射和在金屬電極消光的缺點。此外與TFT驅(qū)動的發(fā)光電致二極管相比，本發(fā)明的三極管即 具有電流變調(diào)的FET特性，同時也具有電光轉(zhuǎn)換的0LED特性。


圖l為本發(fā)明的三極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的三極管的/a力nd A-K變化曲線，溝道長為30微米。 圖3為本發(fā)明的三極管的電氣變調(diào)特性， 圖4為本發(fā)明的三極管隨溝道長度變化的A-K。曲線
具體實施例方式
本發(fā)明使用150皿Mg/Ag合金作為柵電極4， 150mn IT0作為源1、 2和漏極3,參見圖1，圖 中的7表示溝道的長度，其L〈度為5微米-30微米。其具體制備方法為首先利用電子束T印 術(shù)在洗凈的無熒光的玻璃基片上形成一個5微米-30微米的模式，然后，上面涂上EB resist (ZEP520A)，再使用熱蒸發(fā)鍍上400nm-600厚的LiF，接下來，使用不透明的金屬Cr鍍在基片 上面，用熱水將LiF剝離掉(liftoffed)，超聲波處理30-60分。最后，使用這個完成的金屬 Cr模式作為掩膜板，放在涂有光敏劑的ITO圖案的基板上，使用紫外線暴露20-30秒鐘，最后 用刻蝕液清洗35分鐘，形成一個在ITO上有很細(xì)空隙的模式，構(gòu)成兩個源l、 2和漏極3。
利用真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)在透明電極上形成有機(jī)物和金屬電極4，制作上述器件。器件使用 200-300nm tris [2-naphthyl (phenyl) amino] triphenyl amine (2-TNATA)作為空穴的注入層 (也可使用其它有機(jī)材料，或者ZnO等氧化物)，50-100nm 的 4,4' -bis[N-(l-napthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl (NPB)作為空穴運輸層，30-60 nm tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) 作為發(fā)光層 (或者 4,4'-Bis-(2,2-diphenyl—vinyl)-biphenyl ( DPVBi 、 A = 461nm )、 1, 3-bis[2-(4， -terbutylphcnyl)-1， 3， 4-oxadiazol-5-yl]benzene (0XD7、入=380腦)、
Poly(9， 9-dioctyllfluoren-2， 7-diyl(PF0、入二436nm)等)，以及5-10 nm的bathocuproine 作為空穴阻擋層， 以及 50-100 nm
2, 5-bis(6' -(2' ， 2"—bipyridyl)) —1， l-dimethy1-3， 4-diphenylsilole作為電子運輸層。
實施例一具有場效應(yīng)的有機(jī)小分子OLED的試作。IT0厚度為150nm，使用250 nm 2-TNATA (或者CuPC )作為空穴的注入層和TFT的有源層，50 nm 的 4, 4' -bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl (NPB)作為空穴運輸層，60 nm tris(8-hydroxyquinoline)alumJnum (Alq3)作為發(fā)光層，10 nm bathocuproine作為空穴阻 擋層。溝道長度L (見圖l)分別為5微米、15微米以及30微米。
實施例二具有場效應(yīng)的高分子PLED的試作。IT0厚度為150nm，利用溶液甩膠法制備并 五苯等具有高遷移率的高分子在rro上，厚度為200nm。然后，制備發(fā)光層MEH-PPV 150 nm和 電極材料。溝道長度L (見圖l)分別為5微米、15微米以及30微米。
發(fā)明器件的光電特性分析
參見圖2，圖2為溝道長為30微米的三極管的/。和厶.隨著R的變化。對于一個0LED， 電極和有機(jī)層之間在低電壓時為歐姆接觸，在高電壓時為隧道接觸。當(dāng)負(fù)K較高時，/,「K。在 穩(wěn)定狀態(tài)的A.情況下，表現(xiàn)不同的特性。隨著負(fù)柵電[K的增大，由于源和柵極的電流作用， 穩(wěn)定狀態(tài)下的A值將要提高。
本發(fā)明器件具有0LED特性的同時，也具有FET特性。參見圖3，圖3為漏電壓變化時厶. 的相對變化，橫軸為柵電壓。在低電壓區(qū)域，可以發(fā)現(xiàn)i^依賴于^，盡管A的值在yA級。 但是，當(dāng)漏電壓增加到某一個值時，/s將達(dá)到飽和狀態(tài)，此時，器件主要表現(xiàn)為0LED特性。 本發(fā)明的關(guān)鍵是制作一個很窄溝道的FET構(gòu)型發(fā)光器件，溝道長對器件的性能的影響十分 顯著。以下部接觸FET構(gòu)型電致發(fā)光器件為例，在不同溝道長情況下，溝道長度是5， 15和30 微米，K特性完全不同。隨著K的降低，A曲線從正的三次冪下降轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的增加。這 主要由于L的電流方向隨著溝道長變短發(fā)生變化，從沿著漏-柵方向到沿著源-漏方向。器 件的發(fā)光區(qū)域也會發(fā)生變化。此外，在溝道長為15微米的時候，當(dāng)K。達(dá)到某一個值的時候， 器件的厶從正的值轉(zhuǎn)向負(fù)的值。該臨界點可以看作/。在垂直和水平方向達(dá)到了平衡狀態(tài)，即 進(jìn)入漏的電流和出去漏的電流相等，參見圖4。
權(quán)利要求
1. 一種新的發(fā)光三極管，以有機(jī)電致發(fā)光二極管為模板，其特征在于該三極管是采用光刻技術(shù)在有機(jī)電致發(fā)光二極管的陽極上制作出一個溝道，形成兩個源(1)和漏極(2)，未改動的陰極作為柵極(4)；該溝道的長度(3)為5微米～30微米。
2. —種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的新的發(fā)光三極管的方法，其特征在于該方法的步驟為a. 利用電子束平印術(shù)在洗凈的無熒光的玻璃基片上形成一個長度為5微米 30微米的模 式，然后，上面涂上電子束抗蝕劑，即ZEP520A，再使用熱蒸發(fā)鍍上400nm-600厚的 LiF,接下來，使用不透明的金屬Cr鍍在基片上面，用熱水將LiF剝離掉，超聲波處 理30-60分鐘；最后，使用這個完成的金屬Cr模式作為掩膜板，放在涂有光敏劑的 ITO圖案的基板上，使用紫外線暴露20-30秒鐘，最后用刻蝕液清洗35分鐘，形成一 個在ITO上有個長度為5微米 30微米的溝道；b. 采用常規(guī)技術(shù)在步驟a制備的陽極上覆蓋上有機(jī)物層和金屬電極，從而形成新的發(fā)光 三極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的發(fā)光三極管及其制備方法。該三極管是采用光刻技術(shù)在有機(jī)電致發(fā)光二極管的陽極上制作出一個溝道，形成兩個源和漏極，未改動的陰極作為柵極；該溝道的長度為5微米～30微米。本發(fā)明的三極管是一個具有FET特性的二極管，它克服現(xiàn)有的有機(jī)發(fā)光三極管中存在的光在邊緣發(fā)射和在金屬電極消光的缺點。此外與TFT驅(qū)動的發(fā)光電致二極管相比，本發(fā)明的三極管既具有電流變調(diào)的FET特性，同時也具有電光轉(zhuǎn)換的OLED特性。
文檔編號H01L51/50GK101393971SQ20081020198
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者張建華, 博 李, 敏 汪, 軍 王, 斌 魏 申請人:上海大學(xué)