Al2O3缓冲层对以ZnO∶Al为阳极的有机电致发光器件性能的影响

　　采用直流磁控溅射法制备ZnO∶Al(AZO)透明导电薄膜,薄膜电阻率为5.3×10-4Ω.cm,可见光区平均透过率大于85%。采用施加缓冲层的方法,在AZO和NPB之间加入一层Al2O3绝缘薄膜,提高了AZO阳极有机电致发光器件的性能,分析了Al2O3缓冲层的作用机理。结果表明施加1.5 nm缓冲层后器件的电流效率是单纯AZO阳极器件的3.4倍,同时也高于传统ITO器件。

　　有机电致发光器件( OLED) 因具有高发光效率低驱动电压, 大面积和全彩色显示等优点, 自Tang等[ 11] 报道高效双层器件以来, 就成为下一代平板显示技术研究的热点之一。OLED 属于直流注入式发光, 载流子注入效率是影响器件发光性能的关键。载流子需要越过电极与有机层间的界面势垒才能注入到有机发光层中, 这就要求器件尽可能采用高功函数的阳极和低功函数的金属阴极。掺锡氧化铟( ITO) 因其具有低电阻、高透过率、高功函数等优点,被广泛地用作OLED 器件的阳极[2-3] 。但是In 属于稀有金属使得ITO 材料价格昂贵, 此外In 能扩散到有机层中影响器件的寿命和效率[ 4- 6] 。近期很多研究用掺铝氧化锌(AZO) 薄膜代替ITO 薄膜作为OLED 器件的阳极[7-9] , 因为AZO 除具有与ITO 相近的光电性能外, 还具有性能稳定、无毒、资源丰富、价格低廉等优点, 是替代ITO 最有潜力的材料之一。但是研究显示AZO 阳极器件效率不如传统的ITO阳极器件, 因此从改进制备工艺及器件结构等方面来提高AZO 阳极器件性能的研究是很有必要的。

　　目前的研究工作侧重于改进AZO 薄膜阳极制备工艺以提高OLED 器件效率[ 10- 11] , 但对AZO 阳极结构的改进, 如施加缓冲层的研究尚未见报道。本工作中, 采用器件结构中施加缓冲层的办法, 在AZO 阳极与空穴传输层之间加入Al2O3 薄层以提高器件的效率。并与传统的ITO 阳极OLED 器件进行了对比。

3、结论

　　在OLED 的AZO 阳极与空穴传输层之间施加Al2O3 薄膜缓冲层降低了空穴注入势垒, 增加了阳极空穴的遂穿几率, 从而提高了器件的空穴电流和整体性能; 过厚的Al2O3 层会使得遂穿势垒变宽从而减弱遂穿效应, 而且会分担过多的压降, 使有机层内场强相对降低, 导致器件电流下降。本实验条件下施加1.5 nm 厚度Al2O3 缓冲层, 器件的性能达到最优, 电流效率是无缓冲层AZO 阳极器件的3~4 倍,也高于传统的ITO 器件。实验证明采用施加Al2O3缓冲层的方法来提高AZO 阳极OLED 器件的性能是有效的。