本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆谟袡C(jī)/配合物光電材料與器件領(lǐng)域，本發(fā)明是關(guān)于一種配合物小分子三（8-羥基喹啉）鋁（Alq₃）單一材料器件制備方法，尤其是通過無定形膜微波輔助技術(shù)分別制備具有電子（經(jīng)式結(jié)構(gòu)）和空穴傳輸能力（面式結(jié)構(gòu)）的薄膜，并最終制得單一材料晶相可控有機(jī)電致發(fā)光器件。

背景技術(shù)：

有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光材料在有機(jī)電致發(fā)光，場效應(yīng)晶體管以及太陽能電池等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，Alq₃作為經(jīng)典的有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光材料一直受到廣泛的關(guān)注和研究。作為一個(gè)典型的配合物，Alq₃分子具有經(jīng)式和面式兩種同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)（見圖1和圖2）。有關(guān)研究證明Alq₃分子通常情況下以經(jīng)式結(jié)構(gòu)存在，而面式Alq₃分子可以通過高溫?zé)崽幚斫?jīng)式Alq₃來獲得（J. Physics: Condensed Matter, 2005, 17, 6271-6283, Paramagnetic defect centres in crystalline Alq₃; Advanced Functional Materials, 2003, 13, 108-112, Preparation and characterization of blue-luminescent tris(8-hydroxyquinaline)aluminum (Alq₃)）。最近幾年有一些關(guān)于Alq₃納微米材料的報(bào)道（Advanced Functional Materials，2006，16，1985-1991，Photoluminescence and electroluminescence from tris(8-hydroxyquinoline)aluminum nanowires prepared by adsorbent-assisted physical vapor deposition；Advanced Functional Materials，2006，16，819-823，Crystallization of amorphous tris(8-hydroxyquinoline)aluminum nanoparticles and transformation to nanowires; Advanced Materials, 2008, 20, 2747-2750, Alq₃ nanorods: Promising building blocks for optical devices.），目前的器件制備及應(yīng)用過程中，Alq₃往往被用于電子傳輸材料和綠光發(fā)光材料。如何制備具有空穴傳輸能力的Alq₃的納微薄膜材料，尤其是面式Alq₃納微米薄膜材料也是一個(gè)非常重要的問題，因?yàn)槊媸紸lq₃納微米薄膜材料可以用于一些光電器件的制備和組裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種微波輔助晶相控制有機(jī)電致發(fā)光器件制備方法，提供空穴傳輸能力的面式結(jié)構(gòu)的三（8-羥基喹啉）鋁（fac-Alq₃）薄膜的制備方法進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單一材料的晶相可控有機(jī)電致發(fā)光器件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種微波輔助晶相控制有機(jī)電致發(fā)光器件制備方法，采用無定形膜微波處理的方法對事先制備完成的Alq₃無定形膜進(jìn)行微波處理，再通過對面對面緊密放置的表面沉積有Alq₃膜的基片進(jìn)行退火，使Alq₃實(shí)現(xiàn)納微米材料的生長以及晶相的轉(zhuǎn)變，從而制備了面式或經(jīng)式Alq₃薄膜材料，包括以下具體步驟：

步驟1：以石英玻璃或硅片為基底，基底上預(yù)先制備好電極，在基底上真空沉積制備Alq₃無定形膜；

步驟2：將兩片Alq₃無定形膜的基底相對疊放在一起，并安放在一個(gè)玻璃容器中，在氮?dú)夥諊路胖糜谖⒉òl(fā)生器中，在950兆赫至2450兆赫強(qiáng)度下處理5分鐘；

步驟3：停止微波處理，即可在兩片基底表面上分別得到面式或經(jīng)式Alq₃納微米薄膜；

步驟4：制備基于面式或經(jīng)式Alq₃納微米結(jié)構(gòu)超薄膜的單載流子傳輸器件。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的Alq₃無定形膜是采用高真空5*10-4 Pa 大氣壓蒸鍍的方式制備得到的。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的Alq₃無定形膜的厚度為50-2000 nm。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的面式或經(jīng)式Alq₃納微米薄膜的厚度為100 nm以下。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的石英玻璃包括金薄膜和導(dǎo)電高分子材料基底。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種微波輔助晶相控制有機(jī)電致發(fā)光器件制備方法，可以制備具有空穴傳輸能力的面式結(jié)構(gòu)的Alq₃薄膜以及具有電子傳輸能力的經(jīng)式Alq₃薄膜材料，因此解決了Alq₃應(yīng)用于器件的障礙，本發(fā)明提供的Alq₃納微米薄膜材料可以用于有機(jī)光電器件的組裝或制備。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1 是經(jīng)式(mer-)結(jié)構(gòu)Alq₃的分子結(jié)構(gòu)；

圖2是面式(fac-)結(jié)構(gòu)Alq₃的分子結(jié)構(gòu)；

圖3是面式Alq₃納微薄膜的伏安特性曲線；

圖4是經(jīng)式Alq₃納微薄膜的伏安特性曲線。

具體實(shí)施方式

下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例包括：

一種微波輔助晶相控制有機(jī)電致發(fā)光器件制備方法，采用無定形膜微波處理的方法對事先制備完成的Alq₃無定形膜進(jìn)行微波處理，再通過對面對面緊密放置的表面沉積有Alq₃膜的基片進(jìn)行退火，使Alq₃實(shí)現(xiàn)納微米材料的生長以及晶相的轉(zhuǎn)變，從而制備了面式或經(jīng)式Alq₃薄膜材料，包括以下具體步驟：

步驟1：以石英玻璃（包括金薄膜和導(dǎo)電高分子材料基底）或硅片為基底，基底上預(yù)先制備好電極，在基底上真空沉積制備厚度為50-2000nm的Alq₃無定形膜；

步驟2：將兩片Alq₃無定形膜的基底相對疊放在一起（即Alq₃無定形膜面對面疊放），并安放在一個(gè)玻璃容器中，在氮?dú)夥諊路胖糜谖⒉òl(fā)生器中，在950兆赫至2450兆赫強(qiáng)度下處理5分鐘；

步驟3：停止微波處理，即可在兩片基底表面上分別得到面式或經(jīng)式Alq₃納微米薄膜；

步驟4：制備基于面式或經(jīng)式Alq₃納微米結(jié)構(gòu)超薄膜的單載流子傳輸器件。

上述Alq₃無定形薄膜是采用高真空（5*10-4 Pa 大氣壓）蒸鍍的方式制備，在微波處理階段以氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，將兩片已制得的Alq₃的無定形膜面對面放置在微波發(fā)生器中，并持續(xù)5分鐘。如果微波處理強(qiáng)度在2450兆赫左右，則得到面式Alq₃的薄膜材料（具有空穴傳輸能力）；如果微波處理強(qiáng)度在950兆赫左右，則得到經(jīng)式Alq₃的納米材料（具有電子傳輸能力）。因此通過微波處理溫度的控制，本發(fā)明可以提供不同相態(tài)的Alq₃納米材料。因此本發(fā)明提供了一種能夠真正意義上制備100納米以下Alq₃薄膜材料的方法。需要說明的是，本發(fā)明提供的方法不僅僅適合制備Alq₃薄膜材料，還適合制備其它有機(jī)或配合物分子構(gòu)成的納米材料，如苯基吡啶或其衍生物銥配合物、Gaq₃、卟啉化合物、酞菁化合物等。

由于本發(fā)明提供的方法可以制備具有空穴傳輸能力的面式結(jié)構(gòu)Alq₃的薄膜，因此解決了面式Alq₃應(yīng)用于器件的障礙，本發(fā)明提供的面式Alq₃納微材料（包括薄膜材料）可以用于有機(jī)光電器件的組裝或制備。本發(fā)明提供了一種有機(jī)薄膜微波處理方法，該方法通Alq₃蒸鍍薄膜材料在高強(qiáng)度微波場下的的處理來制備面式Alq₃納微米材料及薄膜材料。通過熱處理溫度和時(shí)間的控制可以獲得高質(zhì)量的面式Alq₃納微米材料及薄膜材料。而且證明本發(fā)明所提供的面式Alq₃納微米材料具有空穴傳輸特性。

實(shí)施例1：制備面式Alq₃納微米薄膜

1：利用經(jīng)式Alq₃為原料制備Alq₃無定形薄膜

將Alq₃固體原料經(jīng)過常規(guī)的真空升華方法進(jìn)行提純，室溫沉積后用于制備無定形薄膜，該提純方法可以制備出純凈的經(jīng)式Alq₃粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀（真空度約為10-5~10-6 帕）在230℃（±10 ℃）的溫度條件下加熱蒸發(fā)上述經(jīng)式Alq₃粉末，從而通過真空沉積的方法在基底上制備得到厚度為50~2000 nm的Alq₃無定形膜；

2：面式Alq₃納微米薄膜的制備

將兩片鍍有Alq₃無定形膜的石英玻璃基底面對面放置于玻璃容器中，容器底部有一定量（100~500 mg）的經(jīng)式Alq₃固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然后充入氮?dú)?，將容器放置于微波發(fā)生器中，微波處理強(qiáng)度在2450兆赫情況下，保持該強(qiáng)度5分鐘，之后停止加熱，并自然冷卻至室溫，即可在兩片石英玻璃基底表面上分別得到面式Alq₃薄膜材料。上述整個(gè)過程（從開始加熱到冷卻到室溫）保持容器內(nèi)處于氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下。

實(shí)施例2：以面式Alq₃納微米結(jié)構(gòu)薄膜為活性層的單載流子傳輸器件

1：制作Alq₃無定形膜方法如實(shí)施例1所述；

2：制備面式Alq₃薄膜如實(shí)施例1所述；

3：制備基于面式Alq₃納微米結(jié)構(gòu)超薄膜的單載流子傳輸器件

器件結(jié)構(gòu)為：[PEDOT:PSS/面式Alq₃ (1000nm)/ Au(2000nm)]。在ITO表面制備面式Alq₃納微米薄膜、以PEDOT:PSS為陽極、Au為復(fù)合陰極。導(dǎo)電性能測試證明面式Alq₃納微薄膜具有良好的空穴注入及傳輸性質(zhì)，器件性能的具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示。隨著電壓的增加，器件的電流逐漸增大，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到16×104伏/厘米時(shí)，電流密度達(dá)到300毫安/平方厘米，說明面式Alq₃納微米材料具有良好的空穴傳輸能力。

實(shí)施例3：雙基片法制備經(jīng)式Alq₃納微米薄膜

1：利用經(jīng)式Alq₃為原料制備Alq₃無定形薄膜

將Alq₃固體原料經(jīng)過常規(guī)的真空升華方法進(jìn)行提純，室溫沉積的樣品用于制備無定形薄膜，該提純方法可以制備出純凈的經(jīng)式Alq₃粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀（真空度為10-5 ~ 10-6 帕）在230 ℃（±10 ℃）的溫度條件下加熱蒸發(fā)Alq₃，通過真空沉積的方法制備厚度為50~2000nm的Alq₃無定形膜；

2：經(jīng)式Alq₃納微米材料的制備

將兩片鍍有Alq₃無定形膜的石英玻璃基底面對面放置于玻璃容器中，容器底部有一定量（100 ~ 500 mg）的經(jīng)式Alq₃固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然后充入氮?dú)?，微波處理?qiáng)度在950兆赫情況下，保持該強(qiáng)度5分鐘，即可在兩片石英玻璃基度表面上分別得到經(jīng)式Alq₃超薄膜結(jié)構(gòu)。上述整個(gè)過程保持容器內(nèi)處于氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下。

實(shí)施例4：以經(jīng)式Alq₃超薄膜為活性層的單載流子傳輸器件

1：合成Alq₃無定形膜方法如實(shí)施例1所述

2：制備Alq₃納微米薄膜如實(shí)例1所述

3：制備基于經(jīng)式Alq₃超薄膜的單載流子傳輸器件

器件結(jié)構(gòu)為：[PEDOT:PSS/經(jīng)式Alq₃ (1000nm)/LiF(15nm)/Au(2000nm)]。在ITO表面制備面式Alq₃納微米薄膜、以ITO為陽極、LiF和Au為復(fù)合陰極。導(dǎo)電性能測試證明面式Alq₃納微薄膜的空穴傳輸能力很差，器件性能的具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4所示。隨著電壓的增加，器件的電流逐漸增大很緩慢，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到16×104伏/厘米時(shí)，電流密度達(dá)到30×10-7毫安/平方厘米，說明面式Alq₃納微米材料具有良好的電子傳輸能力。

實(shí)施例5: 以面式，經(jīng)式Alq3超薄膜為活性層制備有機(jī)電致發(fā)光器件

1：合成Alq₃無定形膜方法如實(shí)施例1所述；

2：制備Alq₃無定型薄膜如實(shí)例1所述；

3:制備面式Alq₃超薄膜如實(shí)例1所述；

4：在已制得的面式Alq₃超薄膜基底上制備經(jīng)式Alq₃超薄膜，如實(shí)例三所述；

5：制備基于Alq₃超薄膜器件，器件結(jié)構(gòu)為PEDOT:PSS/fac-Alq₃/mer- Alq3/LiF/Al。

綜上所述，本發(fā)明的一種微波輔助晶相控制有機(jī)電致發(fā)光器件制備方法，可以制備具有空穴傳輸能力的面式結(jié)構(gòu)的Alq₃薄膜以及具有電子傳輸能力的經(jīng)式Alq₃薄膜材料，因此解決了Alq₃應(yīng)用于器件的障礙，本發(fā)明提供的Alq₃納微米薄膜材料可以用于有機(jī)光電器件的組裝或制備。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。