[发明专利]阳极结构及其制备方法

说明书

一种阳极结构及其制备方法，其中，所述阳极结构应用于顶发射OLED微显示器件，于Si衬底上，自下而上依次包括：第一层反射提高层，用于提高所述阳极结构的反射率；第二层扩散阻挡层，用于阻挡所述第一层反射提高层的扩散；以及，第三层匹配层，用于匹配空穴注入层的最高被占据分子轨道。通过所述阳极结构及其制备方法，可以使顶发射OLED微显示器件的阳极结构具有高反射率、高功函数以及低电阻的优点。

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别是涉及一种阳极结构及其制备方法。

背景技术

有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Devices，OLED)是继平板显示(Flat panel displays)和固体照明(Solid-state lighting)技术发展以来研究非常广泛的光电产品。与传统的底发射器件相比，顶发射器件可以在Si基或带有复杂电 路系统的有源驱动TFT基板上实现高质量显示，迎合了当前高分辨率、大尺寸 和全彩显示的需求，是目前OLED研究的重点。由于硅基芯片衬底是不透光的， 因此OLED微显示器的发光单元必须设计成顶发射的结构，这使得顶发射 OLED(TEOLED)成为OLED微显示器设计的重要课题。出于要考虑与硅基电路的 集成需要，又要考虑顶发射结构中的强微腔效应对光射出的选择性，以及透 明顶电极的制备和器件封装等技术难题，使得低驱动电压、高亮度顶发射OLED 的设计和制造具有很大挑战，这也导致了OLED微显示器的技术难度。

结合硅基电路的集成要求，要制作一个高效的硅基OLED微显示顶发射 器件，并实现商品化，必须满足以下一系列的条件：1、低开启电压，以满足 普通CMOS器件；2、下电极要有高的反射率，实现顶发射结构中的强微腔效 应对光射出的选择性；3、稳定性好且透过率高的半透明阴极(上电极)；4、 阳极材料功函数较高，降低空穴注入势垒，改善开启电压，以实现低压驱动； 5、器件封装；6、制程简单，良品率高。因此，低驱动电压、高亮度TEOLED 的设计和制备挑战较大，这也给OLED微显示器的设计带来了巨大的难度； 另外更重要的一点，产品商业化必须面对产品合格率和成本的要求，制程简 单而高效需求同时兼顾。

在OLED器件中，与金属下电极紧邻的是空穴注入层。目前典型的有机 空穴注入材料HIL的最高被占据分子轨道(HOMO能级)都大于5.0eV，为提高 空穴注入的效率，降低开启电压，则金属下电极的选择至关重要，特别是其 功函数必须能与HIL层的HOMO相匹配，因此金属材料功函数必须重点研 究与谨慎选择，因此高功函数金属则成为首选。另外，上下两电极之间的典 型距离，即OLED有机材料膜厚，一般在几百纳米量级，正处于可见光波长范围，阳极和阴极则形成反射面和半反射面，在阴阳两电极之间形成谐振腔， 导致OLED器件产生强烈的微腔效应。因此，在顶发射器件中，下电极还要求 具有较高的反射率，以充分利用微腔效应，提高器件发光效率。可见，下电 极金属功函数和反射率是顶发射器件阳极重点考虑的两个因素。

在顶发射器件结构中，由于有机层和透明导电电极本身的吸收和反射， 光能就会受到很大损失。如何进一步提高出光率是目前OLED研究的一个重要 组成部份。下电极的高反射率可明显提高OLED发光效率，因此高反射率下电 极制备一直是研究热点。一些常见的金属如Ag、Al、Au、Ni、Pt、Mo等作为 器件阳极材料已被广泛研究。Al和Ag在可见波段的反射率高达90％，但是其功 函数稍低，只有约4.3eV。Au、Ni、Pt等的功函数较高，但反射率只有约50％。 Kwok课题组在2004年用Pt为反射阳极，Pr2O3为空穴注入层，制备了顶发射器 件，器件性能接近传统底发射器件。Chen等人在2004年以Al和Ag为反射阴极， 三层薄膜结构Alq3/Li F/Al为电子注入层，Ag为半透明阳极，制备了倒置顶发射 器件，以Alq3为发光层，器件电流效率为5.3cd/A(Ag阴极)和4.5cd/A(Al阴 极)。因此，要提高OLED的出光效率，反射率是顶发射器件阳极重点考虑的 因素。