VOx作空穴注入层的低启亮电压有机发光二极管

　　0　引言

　　有机发光二极管(OLED)是一种较有前景的显示器件,目前已经应用在手机、照相机及MP3等小屏幕上。有机发光器件具有制作简单、超轻超薄、主动发光且发光效率高、亮度高、视角宽等优点,目前,多家国际大公司已有大屏幕样机推出,被认为是最有可能取代液晶显示器(LCD)的技术。但目前有关OLED的理论并不完善,器件的寿命和效率也不十分理想,企业及学术界均投入大量人力物力,试图了解器件物理理论和提高器件寿命与效率[1]。增加载流子注入,提高载流子平衡程度以及提高激子形成和复合的几率是提高OLED器件效率的有效途径。在已有的OLED发光材料和器件结构的基础上,通过在其阳极和空穴传输层之间插入空穴注入层,可以获得比原有器件更低的启亮电压,更高的发光效率。Ganzorig等[2]将TPD-SbCl5插入ITO与TPD之间作为空穴注入层,使器件启亮电压下降到3 V以下。Cui等[3]用TAA作为空穴注入层,使器件的启亮电压从12 V下降到7 V。Shen等[1]用Pt作为空穴注入层,使器件启亮电压明显降低。Elschner等[4]将PEDT/PSS作为空穴注入层,使器件的驱动电压在亮度为100 cd/m2时下降了2 V。Meng等[5]用MoO3作为空穴注入层,使器件的启亮电压从13 V下降到5.5 V。林慧等[6]将2-TNATA作为空穴注入层,也取得明显效果。Tokito等[7]用磁控溅射法制备VOx薄膜作为空穴注入层,使器件的启亮电压下降了1.7 V。本文用功函数为5.4 eV的V2O5作为空穴注入层,使用真空热蒸发法制作了结构为ITO/VOx(ynm)/TPD/Alq3/LiF/Al的四组器件(y=0,10,20,30nm),并比较了各组器件的性能。

　　1　实验

　　1.1　制备过程

　　实验所用阳极材料是深圳南玻股份有限公司生产的未抛光ITO玻璃,膜厚约180 nm,其面电阻小于10Ω/□。对ITO玻璃先用丙酮、酒精和去离子水反复超声清洗后,用干燥的纯氮气吹干待用。V2O5为分析纯(大于99%),真空热蒸发得VOx薄膜,用作空穴注入层;TPD作为空穴传输层,购自美国Aldrich.Chem.Co公司;Alq3作电子传输层兼发光层,购自东京化成株式会社;LiF作电子注入层,购自美国Aldrich.Chem.Co公司;Al作阴极。所有试剂使用前均未进一步提纯。器件结构为ITO/VOx(ynm)/TPD(40 nm)/Alq3(60 nm)/LiF(0.8nm)/Al(100 nm),发光面积为6 mm×6 mm。在制备的过程中,有机层和无机层均采用高真空热蒸发成膜,真空度均在6×10-4Pa以下,有机材料蒸发速率为0.1~0.3 nm/s,LiF蒸发速率约为0.02nm/s,V2O5蒸发速率为0.4~0.8 nm/s,Al蒸发速率大于1 nm/s,各层薄膜的沉积速率和厚度由INFCONXTM/2石英晶振膜厚仪在线监测,并经过Ambios XP-2台阶仪校正。

　　1.2　性能测试

　　薄膜透过率由Shimadzu 2550紫外可见分光光度计记录;表面形貌用Auto Probe CP Research型原子力显微镜观测,工作模式为轻敲模式,探针型号为ultra leversB针;电压和电流由Keithley 2400型数字源表测量,亮度由ST-86LA屏幕亮度计测量,电压、电流和亮度等通过程序控制直接由计算机记录,整个测量过程在常温大气环境下进行,器件未封装。