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一种导电薄膜、其制备方法及应用与流程

2021-10-26 12:26:11 来源:中国专利 TAG:机电 导电 薄膜 发光 器件
一种导电薄膜、其制备方法及应用与流程

本发明涉及半导体光电材料,特别是涉及导电薄膜、其制备方法、使用该导电薄膜的有机电致发光器件的基底、其制备方法及有机电致发光器件。



背景技术:

导电薄膜电极是有机电致发光器件(OLED)的基础构件,其性能的优劣直接影响着整个器件的发光效率。其中,氧化镉的掺杂半导体是近年来研究最广泛的透明导电薄膜材料,具有较高的可见光透光率和低的电阻率。但要提高器件的发光效率,要求透明导电薄膜阳极具有较高的表面功函数。而铝、镓和铟掺杂的氧化锌的功函数一般只有4.3eV,经过UV光辐射或臭氧等处理之后也只能达到4.0~4.3eV,与一般的有机发光层的LUMO能级(典型的为2.8~4.2eV)还有比较大的能级差距,造成载流子注入势垒的增加,妨碍发光效率的提高。



技术实现要素:

基于此,有必要针对导电薄膜功函数较低的问题,提供一种纳米线的透明导电薄膜、其制备方法、使用该导电薄膜的有机电致发光器件的基底、其制备方法及有机电致发光器件。

一种导电薄膜,包括层叠的Au层及MeO层。

所述导电薄膜是纳米线结构的导电薄膜,所述Me为钙元素,锶元素,钡元素中的一种。

所述Au层的厚度为5nm~20nm,所述MeO层的厚度为0.5nm~5nm。

一种导电薄膜的制备方法,包括以下步骤:

将Au靶材及MeO靶材及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体,其中,真空腔体的真空度为1.0×10-3Pa~1.0×10-5Pa;

在所述衬底表面溅镀Au层,溅镀所述Au层的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体, 惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃;

在所述Au层表面溅镀MeO层,溅镀所述MeO层的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃;及

剥离所述衬底,得到所述导电薄膜。

一种有机电致发光器件的基底,包括依次层叠的衬底、层叠的Au层及MeO层。

所述基底中的导电薄膜是纳米线结构的导电薄膜,所述纳米线直径为5nm~25nm。

一种有机电致发光器件的基底的制备方法,包括以下步骤:

将Au靶材及MeO靶材及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体,其中,真空腔体的真空度为1.0×10-3Pa~1.0×10-5Pa;

在所述衬底表面溅镀Au层,溅镀所述Au层的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃;

在所述Au层表面溅镀MeO层,溅镀所述MeO层的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃。

一种有机电致发光器件,包括依次层叠的阳极、发光层以及阴极,所述阳极包括层叠的Au层及MeO层。

上述导电薄膜通过在Au层的表面沉积MeO层制备双层导电薄膜,既能保持Au层的良好的导电性能,又使导电薄膜的功函数得到了显著的提高,导电薄膜在300~900nm波长范围可见光透过率80%~95%,方块电阻范围10~35Ω/□,表面功函数5.3~5.8eV;上述导电薄膜的制备方法,采用激光烧蚀靶材,使靶材中的材料被烧蚀成原子或离子团的粒子,粒子在基底上沉积的过程中,通过通入大量的惰性气体,使粒子钝化,在基板上分散成核,然后在各个成核点垂直生长,形成柱状的纳米线;使用该导电薄膜作为有机电致发光器件的阳极,导电薄膜的表面功函数与一般的有机发光层的HOMO能级之间差距较小,降低了 载流子的注入势垒,可显著的提高发光效率。

附图说明

图1为一实施方式的导电薄膜的结构示意图;

图2为一实施方式的有机电致发光器件的基底的结构示意图;

图3为一实施方式的有机电致发光器件的结构示意图;

图4为实施例1制备的导电薄膜的透射光谱谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对导电薄膜、其制备方法、使用该导电薄膜的有机电致发光器件的基底、其制备方法及有机电致发光器件进一步阐明。

请参阅图1,一实施方式的导电薄膜100包括层叠的Au层10及MeO层30。

所述导电薄膜100是纳米线结构的导电薄膜,所述纳米线直径为5nm~25nm,优选为14nm。

所述Au层10的厚度为5nm~20nm,优选为12nm,

所述MeO层30的厚度为0.5nm~5nm,优选为2nm。

上述导电薄膜100通过在Au层10的表面沉积MeO层30制备双层导电薄膜,既能保持Au层10的良好的导电性能,又使导电薄膜100的功函数得到了显著的提高,导电薄膜100在300~900nm波长范围可见光透过率80%~95%,方块电阻范围10~35Ω/□,表面功函数5.3~5.8eV。

上述导电薄膜100的制备方法,包括以下步骤:

S110、将Au靶材及MeO靶材及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体,其中,真空腔体的真空度为1.0×10-3Pa~1.0×10-5Pa。

衬底为玻璃衬底。优选的,衬底在使用前用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗。

本实施方式中,真空腔体的真空度优选为5×10-4Pa。

步骤S120、在衬底表面溅镀Au层10,溅镀Au层10的工艺参数为:基靶 间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃。

优选的,基靶间距为60mm,激光的能量为150W,压强为10Pa,惰性气体为氩气,惰性气体的流量为20sccm,衬底温度为500℃。

形成的Au层10的厚度为5nm~20nm,优选为12nm。

步骤S130、在Au层10表面溅镀MeO层30,磁控溅射MeO层30的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃;

形成MeO层30的厚度为0.5nm~5nm,优选为2nm。

步骤S140、剥离衬底,得到导电薄膜100。

上述导电薄膜的制备方法,采用激光烧蚀靶材,使靶材中的材料被烧蚀成原子或离子团的粒子,粒子在基底上沉积的过程中,通过通入大量的惰性气体,使粒子钝化,在基板上分散成核,然后在各个成核点垂直生长,形成柱状的纳米线。可以通过调节惰性气体压强的大小来控制纳米线的粗细和线间距。通入惰性气体压强大的,得到的纳米线较细,线间距较大。

请参阅图2,一实施方式的有机电致发光器件的基底200,包括层叠的衬底201、Au层202及MeO层203。

衬底201为玻璃衬底。衬底201的厚度为0.1mm~3.0mm,优选为1mm。

Au层202及MeO层203是纳米线结构的导电薄膜,所述纳米线直径为5nm~25nm

Au层202的厚度为5nm~20nm,优选为12nm。

MeO层203的厚度为0.5nm~5nm,优选为2nm。

上述有机电致发光器件的基底200通过在Au层202的表面沉积MeO层203制备多层导电薄膜,既能保持Au层202的良好的导电性能,又使有机电致发光器件的基底200的功函数得到了显著的提高,有机电致发光器件的基底200在300~900nm波长范围可见光透过率80%~95%,方块电阻范围10~35Ω/□,表面功函数5.3~5.8eV。

上述有机电致发光器件的基底200的制备方法,包括以下步骤:

S210、将Au靶材及MeO靶材及衬底201装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体,其中,真空腔体的真空度为1.0×10-3Pa~1.0×10-5Pa。

衬底为玻璃衬底。优选的,衬底在使用前用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗。

本实施方式中,真空腔体的真空度优选为5×10-4Pa。

步骤S220、在衬底表面溅镀Au层202,溅镀AZO层202的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃。

优选的,基靶间距为60mm,激光的能量为150W,压强为10Pa,惰性气体为氩气,惰性气体的流量为20sccm,衬底温度为500℃。

形成的Au层10的厚度为5nm~20nm,优选为12nm。

步骤S203、在Au层202表面溅镀MeO层203的工艺参数为:基靶间距为45mm~95mm,激光的能量为80W~300W,压强为3Pa~30Pa,通入惰性气体,惰性气体的流量为10sccm~40sccm,衬底温度为250℃~750℃

上述有机电致发光器件的基底200的制备方法,采用激光烧蚀靶材,使靶材中的材料被烧蚀成原子或离子团的粒子,粒子在基底上沉积的过程中,通过通入大量的惰性气体,使粒子钝化,在基板上分散成核,然后在各个成核点垂直生长,形成柱状的纳米线。可以通过调节惰性气体压强的大小来控制纳米线的粗细和线间距。通入惰性气体压强大的,得到的纳米线较细,线间距较大,在衬底201上制备Au层202及MeO层,工艺较为简单。

请参阅图3,一实施方式的有机电致发光器件300包括依次层叠的衬底301、阳极302、发光层303以及阴极304。阳极302由导电薄膜100制成,包括层叠的Au层10的MeO层30。衬底301为玻璃衬底,可以理解,根据有机电致发光器件300具体结构的不同,衬底301可以省略。发光层303的材料为4-(二腈甲基)-2-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTB)、9,10-二-β-亚萘基蒽(AND)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)-(4-联苯酚)铝(BALQ)、4-(二腈甲烯基)-2-异丙基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃 (DCJTI)、二甲基喹吖啶酮(DMQA)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)、二(2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)合铱(Ir(MDQ)2(acac))或三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)。阴极304的材质为银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、铂(Pt)或镁银合金。

所述Au层10的厚度为5nm~20nm,优选为12nm,

所述MeO层30的厚度为0.5nm~5nm,优选为2nm。

可以理解,上述有机电致发光器件300也可根据使用需求设置其他功能层。

上述有机电致发光器件300,使用导电薄膜100作为有机电致发光器件的阳极,导电薄膜的表面功函数4.0~4.3eV,与一般的有机发光层的LUMO能级(典型的为2.8~4.2eV)之间差距较小,降低了载流子的注入势垒,可提高发光效率。

下面为具体实施例。

实施例1

选用纯度为99.9%的金属金粉末和CaO粉末分别置入两个瓷舟内,再将瓷舟装入真空腔体内。然后,先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗玻璃衬底,放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为60mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到5.0×10-4Pa,氩气的工作气体流量为20sccm,压强调节为10Pa,衬底温度为500℃,激光能量为150W。先后溅射Au靶材和MeO靶材,分别沉积12nm和2nm薄膜的薄膜,得到Au-CaO双层的透明导电薄膜。

测试结果:采用四探针电阻测试仪测得方块电阻10Ω/□,表面功函数测试仪测得表面功函数2.8eV。

请参阅图4,图4所示为得到的透明导电薄膜的透射光谱,使用紫外可见分光光度计测试,测试波长为300~900nm。由图4可以看出薄膜在可见光470~790nm波长范围平均透过率已经达到90%。

选用Au-CaO多层的透明导电薄膜作为有机半导体器件的阳极,在上面蒸镀发光层Alq3,以及阴极采用Ag,制备得到有机电致发光器件。

实施例2

选用纯度为99.9%的金属金粉末和CaO粉末分别置入两个瓷舟内,再将瓷舟装入真空腔体内。然后,先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗玻璃衬底,放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为45mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到1.0×10-5Pa,氩气的工作气体流量为10sccm,压强调节为3Pa,衬底温度为250℃,激光能量为300W。先后溅射Au靶材和MeO靶材,分别沉积20nm和0.5nm薄膜的薄膜,得到Au-CaO多层的透明导电薄膜。

测试结果:采用四探针电阻测试仪测得方块电阻15Ω/□,表面功函数测试仪测得表面功函数2.9eV。

使用紫外可见分光光度计测试,测试波长为300~900nm。薄膜在可见光470~790nm波长范围平均透过率已经达到88%。

实施例3

选用纯度为99.9%的金属金粉末和CaO粉末分别置入两个瓷舟内,再将瓷舟装入真空腔体内。然后,先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗玻璃衬底,放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为95mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到1.0×10-3Pa,氩气的工作气体流量为40sccm,压强调节为30Pa,衬底温度为750℃,激光能量为80W。先后溅射Au靶材和MeO靶材,分别沉积10nm和5nm薄膜的薄膜,得到Au-CaO多层的透明导电薄膜。

测试结果:采用四探针电阻测试仪测得方块电阻330Ω/□,表面功函数测试仪测得表面功函数3.1eV。

使用紫外可见分光光度计测试,测试波长为300~900nm。薄膜在可见光470~790nm波长范围平均透过率已经达到90%。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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