发明专利转让：一种基于溶胶-凝胶法制备有机发光二极管中空穴注入层的方法及构建的有机发光二极管
【专利名称】一种基于溶胶-凝胶法制备有机发光二极管中空穴注入层的方法及构建的有机发光二极管
【专利号】2018112416891
【申请日】2018年10月24日
【法律状态】专利权维持
【专利权人】桂林电子科技大学
【发明摘要】本发明涉及一种基于溶胶‑凝胶法制备有机发光二极管中空穴注入层的方法及构建的有机发光二极管，属于基本电气元件技术领域，该方法主要包括VOx前驱液的制备和空穴注入层的制备两个工艺环节，该方法中所使用的设备简单，合成工艺简单，易操作，且重复性好，由该方法获得的VOx前驱液具有水溶性、宽浓度耐受性、稳定性及优异的薄膜形态等优点，能够用于构建高性能的可见光或紫外有机发光二极管。
【发明内容】
技术领域
本发明属于基本电气元件技术领域，具体涉及一种基于溶胶-凝胶法制备有机发光二极管中空穴注入层的方法及构建的有机发光二极管。
背景技术
包括有机发光二极管(OLED)，有机太阳能电池，有机晶体管和有机探测器在内的有机电子器件由于其优越的性能，大规模生产，机械可揉性和纤薄便携性而受到广泛关注。界面工程在实现有机电子器件的多层结构化方面起着关键作用。例如，氧化铟锡(ITO)阳极和有机物之间普遍存在能级不匹配阻碍了载流子注入/提取。夹在ITO和有机空穴传输层(HTL)之间的空穴注入层(HIL)可以有效改善界面接触，降低空穴注入势垒，从而调节载流子平衡和改善器件性能。
近年来，溶液处理技术大大推动了有机电子产品的低成本和规模化制造。空穴注入层从常规的真空热沉积工艺转到可溶液加工过程。二维材料(如氧化石墨烯和氮化碳)和PEDOT:PSS作为倍受欢迎的基于溶液处理的HIL得到了广泛研究。金属氧化物如WOx，MoOx，NiO，La2O3和VOx因具有良好的表面功函数，高化学/热稳定性以及特殊的电子性能在基于溶液工艺制备高性能HIL方面引起越来越多的关注。由于紫外有机发光材料的最高占据分子轨道(HOMO)能级和宽带隙，高性能HIL对于构建高效率紫外有机发光二极管具有重要意义。紫外有机发光二极管具有短波发射功能，在激发光源、高密度信息存储和化学传感器等领域具有广阔的应用前景。
如上所述，溶液处理的金属氧化物具有其他候选物无可比拟的优势。据报道，氧化钒具有疏水性和4.7-7.2eV可调的高功函数，能提供各种形式的能级匹配。目前，大多数报道溶液处理的氧化钒衍生自氨溶液，异丙醇溶液和偏钒酸钠溶液。相比之下，以市售廉价的V2O5粉末为合成溶液处理氧化钒的原料更有利于规模化生产。将V2O5粉末溶解在水或氨溶剂中是一种简易的制备溶液处理氧化钒的方法。但是，V2O5粉末直接溶解于水中其溶解度很低，极大地限制了溶液中的钒浓度。因此，急需一种更有效的溶液处理方法制备氧化钒，以获得高性能的可见光和紫外有机发光二极管。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于溶胶-凝胶法构建有机发光二极管中空穴注入层的方法；目的之二在于提供一种含有溶胶-凝胶法制备的空穴注入层的紫外有机发光二极管；目的之三在于提供一种含有溶胶-凝胶法制备的空穴注入层的可见光有机发光二极管。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种基于溶胶-凝胶法制备有机发光二极管中空穴注入层的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)VOx前驱液的制备
将V2O5粉末均匀分散于水中，加入盐酸，搅拌至溶液颜色转变为黄褐色；然后加入水合肼，搅拌至溶液颜色由黄褐色转变为蓝色；最后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌1.5h以上，制得VOx前驱液，所述VOx中X＝2-2.5；所述V2O5粉末、盐酸和水合肼的摩尔比为9-12:8-9.5:0.7-0.9，所述V2O5粉末和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1.5-2.5:2-6；
(2)空穴注入层的制备
将步骤(1)中制备的VOx前驱液旋涂于阳极层上，然后进行退火处理，即可。
优选的，步骤(1)中，所述盐酸的加入方式为：将所述盐酸平均分为两份后分两次加入，所述两次加入的时间间隔为5-20s。
优选的，步骤(1)中，所述水合肼的加入方式为：将所述水合肼平均分为两份，首先加入第一份水合肼，搅拌至溶液颜色由黄褐色转变为蓝色，再加入第二份水合肼。
优选的，步骤(1)中，所述搅拌的温度均为50-70℃。
优选的，步骤(2)中，所述旋涂的速度为3000-8000rpm，旋涂的时间为60s。
优选的，步骤(2)中，所述退火处理为在280-400℃下退火15-30min。
优选的，步骤(1)中，所述V2O5粉末、盐酸和水合肼的摩尔比为11:8.4:0.8，所述V2O5粉末和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为2:3。
2、含有所述方法制备的空穴注入层的紫外有机发光二极管。
3、含有所述方法制备的空穴注入层的可见光有机发光二极管。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于溶胶-凝胶法制备有机发光二极管中空穴注入层的方法及制备的有机发光二极管，该方法中通过限定盐酸和水合肼的用量，并改变其添加方式。盐酸和水合肼均分为两份并各自分两次添加，一是有利于控制反应速率、便于观察材料合成过程中的实验现象；二是防止因原材料加入过快而导致反应剧烈，有效避免剧烈反应引起的溶液外溢，同时也确保了实验过程安全。通过这种添加方式可以更加便于实验操作，优化实验细节，最终达到优化材料性能的目的。在盐酸和水合肼相互作用后，使最终制备的空穴注入层具有特殊的电子性能，有助于调控有机电子器件中的空穴注入/提取，从而提升空穴的注入能力。另外，通过优化盐酸和水合肼的添加方式并限定聚乙烯吡咯烷酮的用量，降低氧化钒前驱液的粘结性，使最终制备的空穴注入层具有较好的形貌，能够对阳极进行更好的修饰，在阳极和有机层之间形成匹配的能级，进而降低空穴注入势垒，提高空穴注入能力。该方法中所使用的设备简单，合成工艺简单，易操作，且重复性好。由该方法获得的氧化钒前驱液具有水溶性、宽浓度耐受性、稳定性以及优异的薄膜形态等优点，能够用于构建高性能的可见光和紫外有机发光二极管。
【附图】
【合作方式】专利权转让
【价格】面议
