[发明专利]一种提高硅基OLED发光效率的器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种提高硅基OLED发光效率的器件及其制备方法，包括在硅基OLED的阳极反射金属层和透明金属氧化物ITO层之间增加一层薄层的纳米金属团簇，利用OLED发光过程中光子激发纳米金属团簇形成表面等离子激元效应，通过表面等离子激元电‑光转换效应进一步提高OLED发光效率。本发明控制纳米金属团簇的主要成分、制备工艺，控制团簇膜层厚度与阳极对应的像素的发光颜色匹配，激发发光，进一步提高发光效率。

技术领域

本发明属于硅基OLED发光器件领域，具体涉及一种提高硅基OLED发光效率的器件及其制备方法。

背景技术

硅基OLED微显示以单晶硅芯片为基底并借助于成熟的CMOS工艺使其像素尺寸更小、集成度更高，可制作成媲美大屏显示的近眼显示产品而受到广泛关注。基于其技术优势和广阔的市场，在军事以及消费电子领域，硅基OLED微显示都将掀起近眼显示的新浪潮，为用户带来前所未有的视觉体验。硅基OLED均为顶发射器件，而且应用于AR产品中，要求器件有更高的亮度，为了达到产品要求：一方面使用性能更高的OLED材料，来提高其发光效率；另一方面，使用多单元叠层结构来提高发光效率和亮度。以上两种方法均存在局限性，OLED材料研发周期长，性能提升也会有一定的瓶颈；而叠层器件工作电压高，功耗高。

对于一个常规的OLED器件，其发光效率只有20％(外量子效率)左右，大部分光由于光学和电学的原因被限制在器件内部，表面等离子模态是限制限制出光的电学原因之一。其主要作用机理是，顶发射OLED的阳极有全反射金属层，阴极有半反半透金属层，受金属电极的影响，大约有40％的光被耦合为金属表面等离子模态，最后转化为焦耳热，这种光耦合是一种损耗机制，因此人们尝试将这部门损耗的能量再利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高硅基OLED发光效率的器件及其制备方法，在硅基OLED的阳极反射层与阳极接触层之间增加金属纳米团簇层，利用顶发射器件中向下发射的光来激发金属团簇使之形成表面等离子体激元，利用表面等离子激元将阳极吸收的光再次转化为发光的特点，来减少阳极的光损耗以及提高器件的发光效率。

本发明具体技术方案如下：

一种提高硅基OLED发光效率的器件，包括阳极反射层，所述阳极反射层上设置金属纳米团簇层，所述金属纳米团簇层上设置阳极接触层。

所述阳极反射层材料为金属Ag或者Al，所述阳极反射层厚度为100nm-150nm；

所述金属纳米团簇层膜厚为1-11nm,优选为2-10nm，表面平坦度小于2nm；

所述金属纳米团簇是由几个到几百个特定的金属原子构成的相对稳定的纳米聚集体，其粒径与电子的费米波长接近，一般≤2nm；纳米团簇兼具纳米材料和类分子的特性，是单个金属原子与具有等离子激元的纳米颗粒之间的重要桥梁。

所述金属纳米团簇为金纳米团簇、银纳米团簇、铜纳米团簇或铂；

优选为金纳米团簇、银纳米团簇，具有良好的光学稳定性；

对于单色OLED器件，则金属纳米团簇层膜厚是同一厚度；

对于彩色的OLED器件，则RGB对应的像素上的团簇厚度不同，蓝色对应Ag纳米团簇的厚度为1nm-3nm；绿色对应Ag纳米团簇的厚度为5nm-7nm；红色对应Ag纳米团簇的厚度为9nm-11nm；

所述阳极接触层为阳极ITO膜层，膜层厚度为20nm-40n；

本发明提供的一种提高硅基OLED发光效率的器件的制备方法，包括以下步骤：

1)在基板上沉积阳极反射层；

2)在阳极反射层上制备纳米金属团簇层；

3)在纳米金属团簇层上沉积阳极接触层。