[发明专利]一种有机上转换器件

说明书

本发明属于有机光电器件领域，公开了一种有机上转换器件。所述有机上转换器件由依次层叠的衬底、阳极、空穴注入阻挡层、光敏层、空穴传输层、发光层、电子传输层、连接层、空穴传输层、发光层、电子传输层、注入修饰层和阴极组成。本发明的有机上转换器件以具有近红外吸收，并可以在外加电场作用下分离出自由电子空穴对的有机共混材料作为光敏层材料，实现了较高的光电转换效率，同时采用两个发光层串联进一步提高器件的电光转换效率，最终实现具有高光光转换效率的器件。

技术领域

本发明属于有机光电器件领域，具体涉及一种有机上转换器件。

背景技术

上转换发光，就是长波长光激发下可持续发射波长比激发波长短的光。它可以通过上转换发光材料直接完成。上转换材料的发光机理是发光中心相继吸收两个或多个光子，在经过无辐射弛豫达到发光能级由此跃迁到基态发出一个可见光子。其机理主要包括能量传递机理、两步吸收机理、协同明后机理、协同发光、二阶谐波和双光子发射机理等。可以看到，由于上转换发光材料的发光过程中需利用多个近红外光子，并且没有其它外界能量的注入，因此其上转换效率较低。上转换发光也可以通过上转换器件完成。1995年，Liu等人提出光学上转换器件的概念，并利用量子井红外光电探测器件和发光二极管制备出了上转换器件。其工作机理是：当器件没有红外光照射时，具有低暗态电流密度的光电探测器件单元处于高阻状态，整个器件不导通，发光单元也不发光，故器件对近红外光无响应；当有近红外光照射后，器件有源层吸收光之后形成激子，这些激子分离出的自由载流子形成导电通道，使得整个器件导通，发光二极管开始工作，发出可见光。在这个工作过程中，有外加能量的供应，从理论上可以极大地提高上转换发光的转换效率。因此，无机上转换器件的性能指标从2003年的0.0047W/W迅速提高到2010年的1W/W。但是无机上转换器件需要有机发光器件的发光单元和红外光探测单元的晶格匹配，这给器件的制备带来很大困难，同时也增加了器件的制作成本。

随着近红外有机光电探测器件的发展和性能的不断提高，人们也开始利用这些有机光电探测器件来制备全有机上转换器件。从Yase等制备第一个全有机上转换器件开始，2009年Kim等人报道了全有机上转换器件，其光子-光子外转化效率可以达到2.85％。2014年，透明的有机上转化器件也被研制出来，实物成像可以在红外光下通过裸眼或是照相机观察到。光-光转换效率是有机上转换器件的重要参数。通常一个好的有机上转换器件应该具有高的光光转换效率。而目前有机上转换器件的光-光转换效率还比较低。其原因在于器件不能充分吸收和利用的近红外光子，这严重地限制了它的应用。

有机上转换实际上是一个先由光到电，再由电到光的两个过程组成的。其中光到电是由光电探测单元决定的，而电到光是有发光二极管单元决定的。而这两个过程之间并不是相互完全独立的，它们在电学和光学存在着显著的关联性。因此，制备具有高光光转换效率的上转化有机光电器件，需要制备出在近红外光区具有高外量子效率的有机光电探测器件和高外量子效率的有机发光二极管，通过材料选择和器件结构设计，构筑高效有机上转换器。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种有机上转换器件。本发明采用了具有较好近红外响应的材料制备光敏层来充分利用近红外光子，同时利用叠层发光结构作为发光单元。这样，光光转换效率会随着叠层单元的数目的增加而成倍增加。于此同时，这样的结构还有利于降低光敏层对可见光的吸收的影响，最终制备出具有高的光光转换效率的有机上转换器件。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种有机上转换器件，由依次层叠的衬底、阳极、空穴注入阻挡层、光敏层、空穴传输层、发光层、电子传输层、连接层、空穴传输层、发光层、电子传输层、注入修饰层和阴极组成。

所述的衬底优选为玻璃衬底或者柔性聚合物透明衬底。

所述阳极优选为功函数为4.7～5.2eV的透明电极；更优选为氧化铟锡(ITO)。