一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域,尤其涉及一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件特別是有機(jī)半導(dǎo)體器件中,各層之間的能極差很大,特別是電極和有機(jī)界面之間的能極差。ITO和空穴傳輸層之間的注入勢(shì)皇使得器件的工作電壓很大,效率很低。因此,器件制備過(guò)程中常常需要通過(guò)在空穴傳輸層中使用摻雜技術(shù)降低注入勢(shì)皇,提高傳輸層的電荷迀移率,從而實(shí)現(xiàn)低電壓、高效率、長(zhǎng)壽命器件的制作。傳統(tǒng)的做法一般通過(guò)真空蒸鍍法共蒸主體和客體摻雜材料沉積得到摻雜的薄膜。真空蒸鍍法需要同時(shí)控制主體和客體材料的蒸鍍速率,這種控制很難掌握,而且控制摻雜比例的過(guò)程很浪費(fèi)材料。共蒸摻雜是一種既耗費(fèi)時(shí)間又耗費(fèi)材料的方法,在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)帶來(lái)很大的麻煩。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有的共蒸摻雜法存在的缺點(diǎn),本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法,該方法使得原本需要通過(guò)共蒸摻雜的客體材料通過(guò)漂移進(jìn)入主體材料中,從而達(dá)到摻雜的作用。
[0004]技術(shù)方案:一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法,制備步驟如下:
第一步:在ITO透明導(dǎo)電基板上通過(guò)真空熱蒸鍍法沉積或者旋涂法涂布主體材料; 第二步:在第一步的主體材料表面通過(guò)真空熱蒸鍍法沉積或者旋涂法涂布客體材料,
即得用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法。
[0005]上述所述的主體材料為NPB、a-NPD、2-TNATA、m_MTDATA、TPD 或 Poly-TPD。
[0006]上述所述的客體材料為F2-HCNQ或F4-TCNQ。
[0007]上述所述的第一步中真空熱蒸鍍法的條件是:腔體真空度< I X 10 4 Pa,蒸鍍速率為0.3 nm/s,蒸鍍厚度為40 nm。
[0008]上述所述的第二步中真空熱蒸鍍法的條件是:腔體真空度< I X 10 4 Pa,蒸鍍速率為0.03 nm/s,蒸鍍厚度為2 nm。
[0009]上述所述的第一步和第二步中旋涂法涂布的過(guò)程在無(wú)水無(wú)氧的條件下進(jìn)行。
[0010]上述所述的第二步中,在用真空熱蒸鍍法沉積客體材料的過(guò)程中,客體材料借助熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)入主體材料中,從而達(dá)到和共蒸同樣的摻雜效果。
[0011]上述所述的第二步中,在用旋涂法涂布客體材料的過(guò)程中進(jìn)行退火處理,客體材料利用熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)入主體材料中,從而達(dá)到和共蒸同樣的摻雜效果。
[0012]該方法制備得到的空穴傳輸層還可用于之后的器件制備環(huán)節(jié),或其他用途。
[0013]有益效果:本發(fā)明提供的一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法,具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明的制作方法簡(jiǎn)單便捷,設(shè)備要求低,薄膜易于制作,重復(fù)性好; 2.本發(fā)明的制備方法可以應(yīng)用于一些難共同蒸鍍的材料的摻雜;
3.本發(fā)明提出的通過(guò)非共蒸的制備方法,達(dá)到了摻雜的效果,實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同傳輸層的摻雜,有利于減少傳輸層和電極之間的能級(jí)勢(shì)皇,提高載流子的注入和傳輸,制備得到的空穴傳輸層具有良好的電荷注入和傳輸能力。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為實(shí)施例1制備得到的空穴傳輸層(NPB/F4-TCNQ)與傳統(tǒng)單層空穴傳輸層(NPB)以及對(duì)比例I中摻雜的空穴傳輸層(NPB =HATCN 5 vol.%)在降低器件工作電壓時(shí)的效果圖。從圖中可以看出,在驅(qū)動(dòng)電流相同的情況下,本發(fā)明的空穴傳輸層(NPB/F4-TCNQ)具有更低的驅(qū)動(dòng)電壓(例如在電流密度20 mA/cm2時(shí),NPB、NPB:HATCN 5 vol.%和NPB/F4-TCNQ的驅(qū)動(dòng)電壓分別為6.2 V、6.1 V和5.6 V),有利于減少傳輸層和電極之間的能級(jí)勢(shì)皇,提高載流子的注入和傳輸。器件結(jié)構(gòu)為ITO/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/電子注入層/Al電極。
[0015]圖2為實(shí)施例3制備得到的空穴傳輸層(Poly-TPD/F4_TCNQ)與傳統(tǒng)單層空穴傳輸層(Poly-TPD)在降低器件工作電壓時(shí)的效果圖。從圖中可以看出,在驅(qū)動(dòng)電流相同的情況下,本發(fā)明的空穴傳輸層(Poly-TPD/F4-TCNQ)具有更低的驅(qū)動(dòng)電壓(例如在電流密度20mA/cm2時(shí),Poly-Tro和Poly-Tro/F4_TCNQ的驅(qū)動(dòng)電壓分別為9.7 V和8.9 V),從而有利于減少傳輸層和電極之間的能級(jí)勢(shì)皇,提高載流子的注入和傳輸。器件結(jié)構(gòu)為ITO/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/電子注入層/Al電極。
[0016]圖3為實(shí)施例5制備得到的空穴傳輸層(m-MTDATA/F4-TCNQ)與傳統(tǒng)單層空穴傳輸層(m-MTDATA)在降低器件工作電壓時(shí)的效果圖。從圖中可以看出,在驅(qū)動(dòng)電流相同的情況下,本發(fā)明的空穴傳輸層(m-MTDATA/F4-TCNQ)具有更低的驅(qū)動(dòng)電壓(例如在電流密度20mA/cm2時(shí),m-MTDATA和m-MTDATA/F4_TCNQ的驅(qū)動(dòng)電壓分別為6.3 V和5.5 V),從而有利于減少傳輸層和電極之間的能級(jí)勢(shì)皇,提高載流子的注入和傳輸。器件結(jié)構(gòu)為ITO/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/電子注入層/Al電極。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下實(shí)施例中所用到的主體材料和客體材料均購(gòu)自Lumtec公司。
[0018]實(shí)施例1
一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法,具體制備步驟如下:
第一步:將ITO透明導(dǎo)電基板依次采用去離子水、無(wú)水乙醇和丙酮超聲清洗lOmin,然后用鑷子夾住基板,使用隊(duì)槍吹干基板表面的水分,之后正面向上,放入洗凈烘干的培養(yǎng)皿中保存;
第二步:通過(guò)真空蒸鍍的方法在ITO透明導(dǎo)電基板上沉積主體材料NPB,具體方法是將主體材料NPB置于石英舟中,通過(guò)電熱絲加熱石英舟,使石英舟內(nèi)的NPB蒸發(fā),在腔體真空度彡I X 10 4 Pa時(shí),開始沉積主體材料,控制蒸鍍速率為0.3nm/s,蒸鍍厚度為40nm ;
第三步:將客體材料F4-TCNQ通過(guò)蒸鍍的方法沉積在主體材料NPB表面,具體方法是將客體材料F4-TCNQ置于石英舟中,通過(guò)電熱絲加熱石英舟,使石英舟內(nèi)的F4-TCNQ蒸發(fā),在腔體真空度< I X 10 4 Pa時(shí),開始沉積客體材料,控制蒸鍍速率為0.03 nm/s,蒸鍍厚度為2nm,沉積結(jié)束后即得用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層。
[0019]在真空蒸鍍的過(guò)程中,客體材料F4-TCNQ借助熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)入主體材料中,從而形成摻雜的空穴傳輸層。具體效果如圖1曲線NPB/F4-TCNQ所示。
[0020]實(shí)施例2
一種用于半導(dǎo)體器件的空穴傳輸層的制備方法,具體制備步驟如下:
第一步:將ITO透明導(dǎo)電基板依次采用去離子水、無(wú)水乙醇和丙酮超聲清洗lOmin,然后用鑷子夾住基板,使用隊(duì)槍吹干基板表面的水分,之后正面向上,放入洗凈烘干的培養(yǎng)皿中保存;
第二步:將主體材料NPB溶解于氯仿中,使用磁子攪拌,待完全溶解后靜置Ih以上,配置成濃度為9g/mL的主體溶液;
第三步:將客體材料F4-TCNQ溶解于丙酮中,使用磁子攪拌,待完全溶解后靜置Ih以上,配置成濃度為2g/mL的客體溶液;
第四步:將待涂布的ITO透明導(dǎo)電基板放置于紫外臭氧機(jī)中臭氧處理lOmin,然后用事先配制好的主體溶液通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布的方法均勻的涂布在ITO透明導(dǎo)電基板表面,具體方法是首先在500 rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)10s,然后加速到4500rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)50s,靜置60s,此時(shí)ITO透明導(dǎo)電基板表面已經(jīng)形成一層主體薄膜;
第五步:用事先配制好的客體溶液通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布的方法均勻的涂布在主體薄膜表面,具體方法是首先在2000 rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)5s,然后加速到6000rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)50s,靜置2