一种阳极结构及其制备方法与OLED器件与流程

一种阳极结构及其制备方法与oled器件
技术领域
1.本发明属于发光二极管器件技术领域，涉及一种阳极结构，尤其涉及一种阳极结构及其制备方法与oled器件。


背景技术：

2.在micro oled(micro organic light-emitting diode，微型有机发光二极管)顶发射器件微显示研究中，出于要考虑与硅基电路的集成需要、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，使得降低驱动电压和提高亮度成为目前micro oled的技术难题。而阳极功函数与空穴传输层homo(highest occupied molecular orbital，最高占据分子轨道)之间的势垒对器件的性能影响很大，尤其在微显行业要求较高的像素密度时缺陷更加突出，甚至直接决定器件的开启电压。
3.cn 108365126a提供了阳极结构和阳极结构制造方法，涉及半导体技术领域。其中，阳极结构包括：衬底；制作于所述衬底的第一阳极层；制作于所述第一阳极层远离所述衬底的一面的第二阳极层；制作于所述第二阳极层远离所述第一阳极层的一面的第三阳极层，该第三阳极层为zrn结构层、altin结构层或alzrn结构层。通过上述设置，以改善现有技术中因阳极层的功函数较低而导致应用的oled器件启动电压较高的问题。
4.cn 107331786a公开一种oled器件的阳极结构，包括oled微显示阳极层；oled微显示阳极层自下而上依次包括第一tin层、al层、第二tin层。在oled微显示阳极层中设置有阳极隔离柱层。该发明还公开一种制备oled器件的阳极结构的方法。该发明具有有效提高器件的稳定性及寿命；同时可以使oled电极制作工艺与代工厂工艺有效兼容oled微显示器件的优点。
5.cn 112366284a提供了一种新型可调功函数的高反射率micro oled的阳极结构及其制备方法，阳极结构从下到上依次为基板、第一层igzo、ag层和第二层igzo；该发明提供可调功函数的阳极结构，其中反射率较高且可与oled不同空穴注入层匹配。该发明选择可调节功函数的阳极材料可提高与空穴注入层材料的homo间势垒差越小，有效降低器件的开启电压，从而改善器件的稳定性和发光效率，提高器件的寿命。由于金属ag的电阻率小，导电性优秀，加之反射率较al更高，可以提高发光亮度另阳极顶层使用可调节igzo材料，其功函数范围为提高空穴注入效率，提高器件发光效率。
6.以上技术方案中提供的阳极结构虽进行了一部分的改进，但是其反射率和功函数是存在限制，并且很大程度上限制了oled器件显示效率的提高。
7.因此，如何针对阳极材料提高其功函数、可见光范围内透过率和电导率是发光二极管领域亟需解决的。


技术实现要素：

8.鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种阳极结构及其制备方法与oled器件，通过功能层结构的相互搭配，顶层设置以陶瓷靶材为主要材料的匹配层，对传统结构进
行了优化，从而提高了阳极金属反射率和功函数，并且达到了降低电阻的效果，能够有效的提高oled器件的发光效率。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.第一方面，本发明提供了一种阳极结构，所述阳极结构包括衬底和设置于衬底上的功能层，所述功能层包括自下而上层叠设置的缓冲层、增强反射层、阻挡扩散层和匹配层；
11.所述匹配层的原材料为陶瓷靶材。
12.本发明通过功能层结构的相互搭配，顶层设置以陶瓷靶材为主要材料的匹配层，对传统结构进行了优化，从而提高了阳极金属反射率和功函数，并且达到了降低电阻的效果，能够有效的提高oled器件的发光效率。
13.优选地，所述缓冲层、增强反射层和阻挡扩散层的材料为金属单质和/或金属氮化物。
14.优选地，所述缓冲层的材料包括钛。
15.优选地，所述增强反射层的材料包括铝和/或银。
16.本发明增强反射层所提供的金属材料有助于得到反射率更高且电阻率更低的阳极结构。
17.优选地，所述阻挡扩散层的材料包括过渡金属氮化物。
18.优选地，所述匹配层的材料包括氧化铟锡(indium tin oxide，ito)。
19.本发明所述氧化铟锡是通过原材料为ito的陶瓷靶材进行磁控溅射沉积得到的。
20.优选地，所述缓冲层的厚度为例如可以是例如可以是或但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
21.优选地，所述增强反射层的厚度为例如可以是例如可以是或但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22.优选地，所述阻挡扩散层的厚度为例如可以是例如可以是或但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。优选地，所述匹配层的厚度为例如可以是例如可以是或但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
23.第二方面，本发明提供了一种根据第一方面所述阳极结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
24.(1)按照层叠顺序在衬底表面依次镀膜，得到缓冲层、增强反射层、阻挡扩散层和匹配层，并进行退火处理，得到阳极金属层结构；
25.(2)对所得阳极金属层结构进行等离子体处理，得到所述阳极结构。
26.优选地，步骤(1)所述退火处理在保护性气氛下进行。
27.优选地，所述保护性气氛包括氮气和/或惰性气体。
28.优选地，步骤(1)所述退火处理的温度为200～250℃，例如可以是200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样
适用。
29.当匹配层的材料为ito时，ito透明薄膜在一定温度下，会发生微观结构的演化，伴随着晶粒的长大和柱状晶结构的形成，ito透明薄膜的光电学性能也得到改善。若温度低于200℃，ito透明薄膜中in和sn氧化物不是理想化学配比，提高退火温度可以使含氧量较低的ito透明薄膜中的次氧化物进一步氧化，形成符合化学配比的氧化物，而随着退火温度的升高，可促使ito透明薄膜进一步氧化，提高了薄膜质量，使得薄膜的致密性提高，厚度减小，同时可以促进晶粒生长和晶格失配的恢复，提高载流子迁移率，减少对光的散射损失，从而ito透明薄膜的透射率增加。若温度超过250℃，随着晶粒不断长大，粗糙度提高，缺陷密度增大，容易造成光的散射，从而导致ito透明薄膜的透过率降低。
30.优选地，步骤(1)所述退火处理的时间为20～50min，例如可以是20min、25min、30min、40min、45min或50min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
31.本发明提供的退火处理有助于改变膜层结构，从而提高光的透过率。
32.优选地，步骤(2)所述等离子体处理的气体包括惰性气体和氧气。
33.优选地，所述惰性气体包括氩气。
34.对匹配层进行等离子体处理，利用离子处理膜层表面的缺陷，大量的氧成分将对膜层的空位进行填补，减少了表面的粗糙度，从而导致了膜层表面载流子的浓度降低，提高了功函数。
35.优选地，所述氧气的流量为20～30sccm，例如可以是20sccm、22sccm、24sccm、26sccm、28sccm或30sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
36.优选地，所述惰性气体的流量为70～80sccm，例如可以是70sccm、72sccm、74sccm、76sccm、78sccm或80sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
37.优选地，步骤(2)所述等离子体处理的功率为400～600w，例如可以是400w、450w、500w、550w或600w，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
38.优选地，步骤(2)所述等离子体处理的时间为80～100s，例如可以是80s、85s、90s、95s或100s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
39.作为本发明第二方面所述制备方法的一种优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
40.(1)按照层叠顺序在衬底表面依次镀膜，得到缓冲层、增强反射层、阻挡扩散层和匹配层，并在氮气和/或惰性气体气氛下，进行200～250℃的退火处理20～50min，得到阳极金属层结构；
41.(2)对所得阳极金属层结构进行流量为70～80sccm的惰性气体和流量为20～30sccm的氧气的等离子体处理，所述等离子体处理的功率为400～600w，时间为80～100s，得到所述阳极结构。
42.第三方面，本发明提供了一种oled器件，所述oled器件中含有如第一方面所述的阳极结构。
43.由以上技术方案，本发明的有益效果如下：
44.(1)本发明通过功能层结构的相互搭配，对传统结构进行了优化，从而提高了阳极金属反射率和功函数，并且达到了降低电阻的效果，能够有效的提高oled器件的发光效率。
45.(2)本发明提供的退火处理有助于改变膜层结构，从而提高光的透过率。
46.(3)对匹配层进行等离子体处理，利用离子处理膜层表面的缺陷，大量的氧成分将对膜层的空位进行填补，减少了表面的粗糙度，从而导致了膜层表面载流子的浓度降低，提高了功函数。
附图说明
47.图1是实施例1-3提供的一种阳极结构的结构示意图。
48.其中：
49.1-衬底，2-缓冲层，3-增强反射层，4-阻挡扩散层，5-匹配层。
具体实施方式
50.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
51.实施例1
52.本实施例提供了一种阳极结构(图1)，所述阳极结构为硅衬底1和设置于硅衬底1上的功能层，所述功能层为自下而上层叠设置的缓冲层2、增强反射层3、阻挡扩散层4和匹配层5。
53.所述缓冲层2的材料为钛，厚度为增强反射层3的材料为铝，厚度为阻挡扩散层4的材料为氮化钛，厚度为匹配层5的材料为氧化铟锡，厚度为
54.所述阳极结构的制备方法包括如下步骤：
55.(1)按照层叠顺序在衬底表面依次镀膜，得到缓冲层、增强反射层和阻挡扩散层和匹配层，并在氮气气体气氛下，进行225℃的退火处理35min，得到阳极金属层结构；
56.(2)对所得阳极金属层结构进行流量为75sccm的氩气和流量为25sccm的氧气的等离子体处理，所述等离子体处理的功率为500w，时间为90s，得到所述阳极结构。
57.实施例2
58.本实施例提供了一种阳极结构(图1)，所述阳极结构为硅衬底1和设置于硅衬底1上的功能层，所述功能层为自下而上层叠设置的缓冲层2、增强反射层3、阻挡扩散层4和匹配层5。
59.所述缓冲层2的材料为钛，厚度为增强反射层3的材料为银，厚度为阻挡扩散层4的材料为氮化钛，厚度为匹配层5的材料为氧化铟锡，厚度为
60.所述阳极结构的制备方法包括如下步骤：
61.(1)按照层叠顺序在衬底表面依次镀膜，得到缓冲层、增强反射层和阻挡扩散层和匹配层，并在氩气气氛下，进行200℃的退火处理50min，得到阳极金属层结构；
62.(2)对所得阳极金属层结构进行流量为70sccm的氩气和流量为20sccm的氧气的等离子体处理，所述等离子体处理的功率为600w，时间为100s，得到所述阳极结构。
63.实施例3
64.本实施例提供了一种阳极结构(图1)，所述阳极结构为硅衬底1和设置于硅衬底1上的功能层，所述功能层为自下而上层叠设置的缓冲层2、增强反射层3、阻挡扩散层4和匹配层5。
65.所述缓冲层2的材料为钛，厚度为增强反射层3的材料为铝，厚度为阻挡扩散层4的材料为氮化钛，厚度为匹配层5的材料为氧化铟锡，厚度为
66.所述阳极结构的制备方法包括如下步骤：
67.(1)按照层叠顺序在衬底表面依次镀膜，得到缓冲层、增强反射层、阻挡扩散层和匹配层，并在氮气气体气氛下，进行250℃的退火处理20min，得到阳极金属层结构；
68.(2)对所得阳极金属层结构进行流量为80sccm的氩气和流量为30sccm的氧气的等离子体处理，所述等离子体处理的功率为400w，时间为80s，得到所述阳极结构。
69.实施例4
70.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于制备方法中不进行退火处理。
71.实施例5
72.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于制备方法中退火处理的温度为180℃。
73.实施例6
74.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于制备方法中退火处理的温度为280℃。
75.实施例7
76.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于不进行等离子体处理。
77.实施例8
78.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于等离子体处理的气体为氩气。
79.实施例9
80.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于等离子体处理的气体为氧气。
81.实施例10
82.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于阻挡扩散层的厚度为
83.实施例11
84.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于阻挡扩散层的厚度为
85.实施例12
86.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于匹配层的厚度为
87.实施例13
88.本实施例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于匹配层的厚度为
89.对比例1
90.本对比例提供了一种阳极结构，与实施例1的区别在于无匹配层。
91.对比例2
92.本对比例提供了一种阳极结构，所述阳极结构为硅衬底和设置于硅衬底上的功能层，所述功能层为自下而上层叠设置的缓冲层、增强反射层、阻挡扩散层。
93.所述缓冲层的材料为钛，厚度为增强反射层的材料为铝，厚度为阻挡扩散层的材料为钛，厚度为
94.将上述阳极结构制备oled器件，进行反射率和功函数测试。
95.测试条件：反射率测试采用椭偏仪：测试λ＝450、550、633时反射率(49point ee＝10mm)；功函数测试采用紫外光电子能谱ups。
96.测试结果如表1所示。
97.表1
98.[0099][0100]
从表1中可以得出如下结论：
[0101]
(1)由实施例1-3与对比例1的比较可知，本发明通过功能层结构的相互搭配，顶层设置以陶瓷靶材为主要材料的匹配层，对传统结构进行了优化，从而提高了阳极金属反射率和功函数，并且达到了降低电阻的效果，能够有效的提高oled器件的发光效率。
[0102]
(2)由实施例4-6与实施例1的比较可知，当不进行退火处理或者温度超过本发明所提供的的优选范围时，电阻率升高且透射率降低。这是因为退火处理提高了阳极金属层的结晶度，提高了晶格常数和晶粒尺寸，减小了晶界面积和晶界缺陷密度，降低了晶界散射程度，从而减少了对电子移动的阻碍，使载流子容易迁移，有效的降低了电阻率。
[0103]
(3)由实施例7-9与实施例1的比较可知，当不进行等离子体处理或气体不为本发明所提供的优选时，功函数降低。这是因为等离子体处理通过吸附作用获得的大量氧成分将对表层的氧空位进行填补，从而导致了表层载流子浓度的降低，提高了功函数。
[0104]
(4)由实施例9-13可知，当阻挡扩散层和匹配层的厚度不在本发明的优选范围时，反射率会降低。这是因为阻挡扩散层和匹配层的厚度会保证不降低反射率，并实现高反射率光谱波段的调谐，有效的调整了微腔强度。
[0105]
(5)由对比例2与实施例1的比较可知，相比对比例2所提供的的钛/铝/钛的功能层结构较低的反射率和功函数，实施例1中钛/铝/氮化钛/氧化铟锡的功能层结构具备更高的反射率和功函数，本发明对传统结构进行了优化，从而提高了阳极金属反射率和功函数，并且达到了降低电阻的效果，能够有效的提高oled器件的发光效率。
[0106]
综上所述，本发明通过功能层结构的相互搭配，顶层设置以陶瓷靶材为主要材料的匹配层，对传统结构进行了优化，从而提高了阳极金属反射率和功函数，并且达到了降低电阻的效果，能够有效的提高oled器件的发光效率。
[0107]
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件
的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。