[发明专利]调节基于金属纳米结构的透明导体的功函数的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2011年3月4日提交的第61/449,519号美国临时专利申请的权益，其中该临时申请以整体形式并入本文作为参考。

背景技术

技术领域

本公开基本上涉及调节电致发光(EL)装置、特别是有机发光二极管(OLED)中透明电极的功函数。

相关技术描述

OLED响应电流而发光。图1示出在透明基板(20)上形成的典型OLED(10)。阳极(30)设置在透明基板(20)上并且也为透明的，以允许内部产生的光离开。发光层采用有机发射堆栈(40)的形式，该堆栈设置在阳极(30)与阴极(50)之间。有机发射堆栈(40)包括由两个电荷注入层(70和80，一个用于电子注入且一个用于空穴注入)侧接的电致发光化合物薄膜(60)。

尽管通常使用氧化铟锡(ITO)作为OLED中的透明电极，但基于金属纳米结构的透明导体代表了一类新兴的透明电极。不同于真空沉积在基板上的ITO，基于金属纳米结构的透明导体通过将金属纳米线的墨配制物涂覆在基板上而形成。该方法解决了ITO所遇到的某些生产限制，并且尤其适于在大面积和/或柔性基板上进行印刷或涂覆。

OLED的光产生机制是基于电激发有机化合物的激子的辐射重组。当电子流从阴极至阳极流经OLED时，电子注入阴极的有机化合物的最低未占据分子轨道(LUMO)中，并且从阳极的最高占据分子轨道(HOMO)离开。电子从HOMO离开的过程也可描述为空穴注入HOMO中。静电力使电子与空穴彼此接近并且它们重组形成激子，即，与空穴结合的电子的激发态。激发态弛豫至电子的基态，伴随着辐射发射，其频率处于可见区(380-800nm)。辐射频率取决于HOMO与LUMO之间的能量差。

除确定发射光的频率之外，能级HOMO和LUMO以及电极的能级对OLED的效率和效能具有显著影响。图2示意性示出OLED的能量图。阳极与HOMO之间的能量差表示空穴注入的能量位垒(E_h)。类似地，阴极与LUMO之间的能量差表示电子注入的能量位垒(E_e)。

阳极(或阴极)的功函数相当于从阳极(或阴极)表面移除电子所需的能量的最小量。如图2所示，增加阳极的功函数(例如至虚线)减小了能量位垒(E_h)，由此增加空穴从阳极注入的效率。

表面的功函数受该表面的条件的强烈影响。例如，ITO的功函数可由氧等离子体从4.2eV增加至4.8eV。参见例如Wu,C.C.等人Appl.Phys.Lett.70(11)：1348(1997)。还已报导了通过具有静电偶极的物质的薄层的吸收来改变材料的功函数。参见例如Gu,D.等人J.Appl.Phys.97：123710(2005)。

对调整OLED装置中基于金属纳米结构的透明导体的功函数仍存在需求。

发明简述

本文提供的内容包括调整基于金属纳米结构的导电膜的功函数的方法，所述方法包括：提供多个金属纳米结构，各个金属纳米结构具有外表面；以及在金属纳米结构的外表面上形成偶极表面层，其中所述偶极表面层包括多个偶极配位体。

在多个实施方案中，在金属纳米结构的外表面上形成偶极表面层包括：形成包含多个金属纳米结构及多个偶极配位体的墨组合物，以及将所述墨组合物涂覆在基板上以提供导电膜。

在某些实施方案中，调整功函数包括与无偶极表面层的金属纳米结构的导电膜形式相比，使功函数增加约0.8-1.2eV。

在多个实施方案中，偶极配位体为极性分子，例如表面活性剂。在更特定的实施方案中，阴离子氟表面活性剂用作偶极配位体。在甚至更特定的实施方案中，偶极配位体为羧酸锂阴离子氟表面活性剂。

本文还提供了墨组合物，其包含：多个金属纳米线，以及偶极配位体，其中每m²金属纳米结构表面积存在约10^-6至10^-4摩尔的所述偶极配位体。

在另一实施方案中，每m²金属纳米结构表面积存在约10^-5至10^-4摩尔的偶极配位体。

在多个实施方案中，金属纳米结构为银纳米线。

在某些实施方案中，偶极配位体为阴离子氟表面活性剂。在更特定的实施方案中，阴离子氟表面活性剂为羧酸锂阴离子氟表面活性剂。