[发明专利]基于惰性金属实现电子传输材料N型掺杂的方法及其应用

说明书

本发明属于有机电致发光器件技术领域，具体涉及一种基于惰性金属实现电子传输材料N型掺杂的方法，并进一步公开该方法在制备有机电致发光器件中的应用。本发明所述的基于惰性金属实现电子传输材料N型掺杂的方法，利用具有配位功能的配体化合物与现有一般的电子传输材料进行连接，使得一般电子传输材料增加了一些具有配位性能的基团，并使其具有了配位功能，进而可以利用其配位作用与Mⁿ⁺发生配位作用以促进惰性金属M失去电子，降低其功函数，使得惰性金属实现与活泼碱金属类似的N型掺杂效果，提高电子传输材料的传输特性，降低电子的注入势垒，增强电子的注入。

技术领域

本发明属于有机电致发光器件技术领域，具体涉及一种基于惰性金属实现电子传输材料N型掺杂的方法，并进一步公开该方法在制备有机电致发光器件中的应用。

背景技术

有机发光二极管(OLED)是一种多层有机薄膜结构、可通过电致发光的器件。它拥有多种超越LCD(液晶显示器)的显示特性和品质，凭借其低能耗和柔韧性等优良特性，具有很好的应用前景，将成为下一代主流平板显示器。

在OLED中，通常使用的电子传输材料(ETM)的LUMO能级在-3.0eV附近，而金属阴极的功函数一般大于4.0eV，因此，当电子直接从金属阴极注入到电子传输层时，存在较大的能隙阻碍电子的注入，使得器件驱动电压较高，同时使得到达发光层中的电子空穴不平衡，降低器件效率和缩短器件寿命。因此，可以使用n-型掺杂的方法以提高电子传输材料的传输特性，降低电子传输材料的LUMO能级，进而促进电子从电极的注入。n-型掺杂的机理是利用n-掺杂剂将电子转移到ETM的LUMO能级上，从而实现电荷的转移，提高自由载流子浓度。由于电子传输材料的LUMO能级在-3.0eV左右，这就要求掺杂剂的功函数必须在3.0eV以下，才能高效的将电子转移到ETM的LUMO能级上。但是一般功函数小于3.0eV的物质，其还原性十分强，很容易被空气中的氧气所氧化，因此，目前发现的适用于OLED的n-型掺杂剂的种类较少。目前已知的n-型掺杂剂中，最常用的是碱金属，由于碱金属的功函数均小于3.0eV，因此，将碱金属与ETM共掺杂，可以实现高效的n-型掺杂效果。然而，碱金属的性能却特别活泼，在空气中极易被氧化，钠、钾、铯等金属甚至会在空气中自燃，因此难以长时间存储，而且操作也较为不便。虽然通过碱金属化合物在真空热分解原位产生活泼的碱金属的方法可以避免直接在空气中使用活泼的碱金属，以增强其在空气中的稳定性，然而碱金属化合物在真空中分解时也存在严重的放气现象，使蒸镀薄膜时的真空度较差，导致成膜性和气氛均不稳定，难以得到实际应用。另有日本的Saes等公司通过改变包覆的方式来稳定这类活泼金属材料，但这样的制备工艺则十分复杂，也不利于大范围的推广使用。相比之下，惰性金属在空气中性能稳定，可以长期存储和使用，然而由于其功函数较大，与ETM间不能发生电荷转移，因此并没有n-型掺杂的效果，并非一种很好的n-型掺杂剂。

目前，有公开报道显示将惰性金属薄层Ag蒸镀1nm到Bphen或者BCP上，在界面处Ag可以和Bphen或者BCP发生作用，以提高电子的注入。虽然这样有一定的效果，然而Ag通过渗透进入Bphen【4,7-二苯基-1,10-菲啰啉】或者BCP【2,9-二甲基-4,9-二苯基-1,10-菲啰啉】的量有限，仅能在界面处形成复合，而且作用的机理并不明确。中国专利CN201110325422.2公开提出了用活泼金属M掺杂ETM从而实现n型掺杂效果，其中这类活泼金属自身功函数较低，直接充当了强还原性的n型掺杂剂，而且在空气中不稳定，难以长期存储和使用，不利于工业生产。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于惰性金属实现电子传输材料N型掺杂的方法，采用具有配位能力的配体化合物与现有电子传输材料进行反应连接，在现有电子传输材料上增加具有配位性能的基团，使得所述电子传输材料能够与惰性金属发生配位反应，促进惰性金属失去电子，从而降低惰性金属的功函数，使惰性金属也能实现与活泼金属类似的N型掺杂效果，以降低电子传输材料的LUMO能级，进而降低电子的注入势垒，从而显著降低器件驱动电压、提高器件效率。

本发明还进一步公开该方法在制备有机电致发光器件中的应用。