透明金屬電極及其有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件的制作方法
【專利摘要】一種透明金屬電極及基于該電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件，該透明金屬電極設(shè)置有三層金屬層，第二層金屬層Cu疊設(shè)于第一層金屬層Al和第二層金屬層之間。第一層金屬層Al的厚度設(shè)置為2nm，第二層金屬層Cu的厚度設(shè)置為1nm，第三層金屬層Ag的厚度設(shè)置為20-7nm。本發(fā)明的透明金屬電極具有高透過率、高導(dǎo)電性和高成膜均勻性的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的基于該透明金屬電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件具有高效率。
【專利說明】透明金屬電極及其有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體光電子器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種透明金屬電極及基于該電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)電致發(fā)光器件具有驅(qū)動電壓低、發(fā)光亮度和發(fā)光效率高、發(fā)光視角寬、響應(yīng)速度快、超薄、重量輕和兼容柔性襯底等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛認(rèn)為是下一代照明和顯示的主流技術(shù)。
[0003]在有機(jī)電致發(fā)光器件中，一類比較特別的器件是頂發(fā)射器件。頂發(fā)射器件的光直接從頂電極發(fā)射出，而不再要求底電極具有高透過率。這就擺脫了昂貴的ITO (氧化銦錫)基底的限制，而可選用其他廉價、容易實(shí)現(xiàn)的材料作為底電極?；诖?，頂發(fā)射器件可以集成在各種各樣的電子驅(qū)動電路板上，在顯示器領(lǐng)域顯現(xiàn)出廣闊的商業(yè)前景和應(yīng)用價值。
[0004]在頂發(fā)射器件中，光需要從頂電極發(fā)射出，即頂電極在這類器件中顯得尤其重要。頂電極的性能直接關(guān)系到器件的效率和穩(wěn)定性。Al和Ag是作為頂電極的主要材料。Al的透過率隨厚度增加衰減非?？欤虼薃g是作為透明頂電極的主要材料。然而，由于Ag的費(fèi)米能級與有機(jī)材料的未占有軌道之間存在較大的勢壘和常用的電子注入材料LiF與Al的特殊組合，目前最常見、最穩(wěn)定的透明頂電極是Al/Ag雙層金屬電極。
[0005]金屬薄膜的透過率隨厚度增加而急劇減小，因此作為高透過率的頂電極希望厚度越小越好。然而，金屬薄膜的電導(dǎo)率卻隨厚度減小而減小，失去了作為電極的導(dǎo)電性能。此夕卜，金屬薄膜具有尺寸效應(yīng)，太薄的金屬薄膜由于島狀分布影響表面粗糙程度，進(jìn)而也會影響透過率。為了兼顧導(dǎo)電性和透過率，Al/Ag雙層電極中Ag的厚度需要在20 nm左右，然而在這個厚度下的電極的透過率是非常不理想的，對于實(shí)現(xiàn)高效率頂發(fā)射器件也是非常不利的。為了實(shí)現(xiàn)高效率的頂發(fā)射器件，人們提出了許多方法，然而卻主要集中于光耦合輸出層。光耦合輸出層一方面是為了起到保護(hù)電極作用，增加器件的穩(wěn)定性，另一方面是為了通過光耦合輸出層可調(diào)節(jié)微腔效應(yīng)提高光的輸出效率。然而，光耦合輸出層只是間接的改善和提高了器件的效率和穩(wěn)定性，要獲得更高性能的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件需要從頂電極入手,從本質(zhì)上改善頂電極的性能。
[0006]基于此，尋找新的技術(shù)，從本質(zhì)上改善透明電極的性能，實(shí)現(xiàn)達(dá)到商業(yè)應(yīng)用需求的高效率有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件是甚為必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的就是提供一種新的方法，有效的改善Al/Ag雙層金屬電極作為有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件的透明頂電極性能較差的問題。
[0008]本發(fā)明目的之一是提出一種透明金屬電極，該電極與傳統(tǒng)的Al/Ag雙層透明電極相比，具有較高的透過率、導(dǎo)電性和成膜均勻性，適合作為有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件的頂電極。
[0009]本發(fā)明的透明金屬電極，設(shè)置有三層金屬層，第一層金屬設(shè)置為Al，第二層金屬設(shè)置為Cu、第三層金屬設(shè)置為Ag。所述的第二層金屬層Cu疊設(shè)于第一層金屬層Al和第三層金屬層Ag之間。
[0010]本發(fā)明的透明金屬電極，第一層金屬層Al的厚度設(shè)置為2 nm，第二層金屬層Cu的厚度設(shè)置為I nm,第三層金屬層Ag的厚度為20-7 nm。
[0011]本發(fā)明的透明金屬電極具有如下優(yōu)點(diǎn):1)透過率高，與傳統(tǒng)的雙層金屬電極Al/Ag相比，本發(fā)明的Al/Cu/Ag三層金屬電極具有較高的透過率；2)導(dǎo)電性高，與傳統(tǒng)的雙層金屬電極Al/Ag相比，本發(fā)明的Al/Cu/Ag三層金屬電極具有較小的方塊電阻；3)成膜均勻性高，與傳統(tǒng)的雙層金屬電極Al/Ag相比，本發(fā)明的Al/Cu/Ag三層金屬電極具有較小的表面粗糙程度。
[0012]本發(fā)明的透明金屬電極，具有高導(dǎo)電性、高成膜均勻性、高透過率的特點(diǎn)，其物理機(jī)制在于:金屬薄膜的生長呈現(xiàn)原子簇晶粒的島狀分布，晶粒的尺寸與界面能成正比，Cu的插入改變了 Ag的接觸界面，Cu具有較高的界面能，從而增大了 Ag的晶粒尺寸，即降低了表面粗糙程度，增加了薄膜的電導(dǎo)率。此外，薄膜的吸收系數(shù)隨表面粗糙程度的減小而減小，從而使得薄膜的透過率得到提升。
[0013]本發(fā)明的另一目是提出一種有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件，該有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件具有高效率的特點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件，包括基底、底電極、有機(jī)功能層、頂電極和光耦合輸出層，其特征在于頂電極為本發(fā)明所提出的三層透明金屬電極。所述的基底、底電極、有機(jī)功能層、頂電極和光耦合輸出層按照自下而上的順序依次疊設(shè)。
[0015]所述的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件的基底為玻璃或Si/SiOx襯底。
[0016]所述的有機(jī)功能層包括至少一個發(fā)光層，還包括空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層，也可包括空穴注入層、電子注入層、空穴阻擋層、電子阻擋層等。
[0017]所述的底電極可選用金屬Al、Ag、Au、Cu。
[0018]所述的光稱合輸出層可選用NPB、Alq3有機(jī)材料。
[0019]本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件，頂電極為本發(fā)明目的一所提出的三層透明金屬電極，由于該電極具有高透過率、高導(dǎo)電性、高成膜均勻性的特點(diǎn)，使得本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件具有高效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的透明金屬電極示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的基于透明金屬電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中所制備的Al/Cu/Ag三層金屬電極薄膜示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中所制備的Al/Ag雙層金屬電極薄膜示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2中電極薄膜形貌圖。
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2中電極薄膜透過率圖。
[0026]圖7為本發(fā)明實(shí)施例3中基于Al/Cu/Ag三層透明金屬電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖8為本發(fā)明實(shí)施例4中基于Al/Ag雙層透明金屬電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件結(jié)構(gòu)圖。[0028]圖9為本發(fā)明實(shí)施例3和實(shí)施例4中基于兩種透明金屬電極的有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件的效率圖。
[0029]其中，在圖2、圖7和圖8中:
基底為100 ；
底電極為200 ；
有機(jī)功能層為300 ，
空穴注入層為301、空穴傳輸層為302、發(fā)光層為303、電子傳輸層為304、電子注入層為
305 ；
頂電極為400，
第一層金屬層為401、第二層金屬層為402、第三層金屬層為403 ；
光率禹合輸出層為500。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1:一種透明金屬電極，如圖1所示。該電極從下往上按照下列順序排列:基底、界面層、金屬層1、金屬層2，金屬層3，其中:
基底為平滑性較好的玻璃；
界面層為沉積在玻璃上的LiF，厚度為I nm ；
金屬層I為沉積在界面層上Al，厚度為2 nm ；
金屬層2為沉積在金屬層I上的Cu,厚度為Inm ；
金屬層3為沉積在金屬層2上的Ag,厚度為20 nm。
[0031]實(shí)施例2:—種透明金屬電極，如圖1所示。該電極從下往上按照下列順序排列:基底、界面層、金屬層1、金屬層2，其中:
基底為平滑性較好的玻璃；
界面層為沉積在玻璃上的LiF，厚度為I nm ；
金屬層I為沉積在界面層上Al，厚度為2 nm ；
金屬層2為沉積在金屬層I上的Ag,厚度為20 nm。
[0032]表1給出了實(shí)施例1與實(shí)施例2中電極參數(shù)，通過比較發(fā)現(xiàn):Al/Cu/Ag三層金屬電極比Al/Ag雙層金屬電極具有更小的方塊電阻和表面粗糙程度。
[0033]此外，通過透過率對比發(fā)現(xiàn):相比于Al/Ag雙層金屬電極，Al/Cu/Ag三層金屬電極的透過率在波長大于510 nm的波段得到了明顯的提高。
[0034]表1實(shí)施例1和實(shí)施例2中電極的參數(shù)表
【權(quán)利要求】
1.一種用于有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件的透明金屬電極，由三層金屬層組成，第一層金屬設(shè)置為Al，第二層金屬設(shè)置為Cu、第三層金屬設(shè)置為Ag，第二層金屬Cu疊設(shè)于第一層金屬Al和第三層金屬Ag之間，其特征在于:第一層金屬層Al的厚度為2 nm,第二層金屬層Cu的厚度為Inm,第三層金屬層Ag的厚度為20-7nm。
2.如權(quán)利要求1所述的透明金屬電極的用途，其特征在于:該透明金屬電極作為頂電極用于有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件，該有機(jī)電致發(fā)光頂發(fā)射器件設(shè)置有基底、底電極、有機(jī)功能層、頂電極和光I禹合輸出層。
3.如權(quán)利要求2所述的透明金屬電極的用途，其特征在于:所述的基底為玻璃、Si/SiOx襯底。
4.如權(quán)利要求2所述的透明金屬電極的用途，其特征在于:所述的底電極為金屬Al、Ag、Au、Cu。
5.如權(quán)利要求2所述的透明金屬電極的用途，其特征在于:所述的有機(jī)功能層包含至少一個發(fā)光層。
6.如權(quán)利要求2所述的透明金屬電極的用途，其特征在于:所述的光耦合輸出層為Alq3、NPB 有機(jī)材料。
【文檔編號】H01L51/54GK104022231SQ201410295652
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】何守杰, 劉藍(lán)琦, 王登科, 江楠, 呂正紅 申請人:云南大學(xué)