引言

有機發光二極管(OLEDs)作為節能照明和大面積柔性顯示器的一種有前途的技術已經被廣泛研究。通常，有兩種主要用于有機發光二極管的器件結構，即常規結構和倒置結構。與傳統結構相比，使用空氣穩定金屬作為頂部陽極和氧化錮錫(IT0)作為陰極的倒置有機發光二極管(lOLEDs)被認為是改善平板顯示器的穩定性和卷對卷制造工藝的有利途徑。在人工發光二極管器件中，氧化鋼錫用作電子注入陰極，而金屬電極用作空穴注入陽極。為了便于電子 從氧化錮錫注入上部電子傳輸層或發光層，電子注入層通常被涂覆在氧化錮錫陰極上。

實驗

在本文中使用的所有材料都是從商業來源購買的，使用時沒有進一步純化。通過將氧化鋅粉末溶解在銨溶液中以形成0.1 M Zn(NH3)2+絡合物前體飽和溶液來制備氧化鋅前體溶液。將溶液冷藏幾十小時以促進氧化鋅粉末溶解。然后，將不同摩爾比(3、5和10%)的M2CO3加入到前體溶液中，以制備M2CO3摻雜的Zn(N H3)2+配合物前體溶液。將薄層電阻為15 Q2/平方的圖案化氧化銦錫(ITO)玻璃基板在超聲波浴中用去污劑、去離子水、丙酮和異丙醇連續清洗，然后在使用前將其在80℃的烘箱中保持12小時進行干燥。

使用紫外-可見-近紅外分光光度計在室溫下記錄紫外-可見透射率。功函數是用紫外光電子能譜儀測定的。X射線光電子能譜(XPS)測量是使用X射線光電子能譜儀實現的。利用精工儀器SPA 400原子力顯微鏡系統，采用接觸式原子力顯微鏡技術研究了薄膜的表面形貌。用于上述測量的膜是在用于制造器件的相同條件下制備的，以便能夠進行精確的比較。

結果和討論

圖1顯示了氧化鋅基人工晶狀體的器件結構。EDs和相應的能級圖。在這種人工晶狀體裝置中，Alq薄膜作為發射層，NPB和Bphen薄膜分別是空穴傳輸和ETLs。 此外，三氧化鉬和氧化鋅分別用作空穴注入層和EII。作為比較，除了ZnO:M2CO3層之外，所有器件都具有相同的發射極層和功能層。為了研究M2CO3摻雜對ZnO EIL薄膜性能和摻雜ZnO基發光二極管器件性能的影響，在ZnO薄膜中摻雜了不同濃度的M2CO3摻雜劑，包括Li2CO3、Na2CO3、K2CO3和Cs2CO3。

圖1 (A)堿金屬碳酸鹽摻雜的氧化鋅(ZnO:M C03) EIL基倒置有機發光二極t(IOLEDs)的器件結構和(B)所研究材料的能級圖

本研究采用簡單的濕化學摻雜方法，以M2CO3和鋅氨絡合物的混合水溶液為前驅體，制備了ZnO:M2CO3薄膜。詳細的制造過程包括以下三個步驟:(1)通過將ZnO粉末溶解在銨溶液中來制備Zn(NH3)?f復合物前體。(2)通過旋涂Zn(NH3)2+:M2CO3前驅體，然后在200℃熱退火15分鐘以實現從zn(nh3)?+ co complex到ZnO的轉化，制備了摻雜的ZnO:M2CO3薄膜。利用鋅氨絡合物水溶液制備氧化鋅薄膜是最有前途的方法之一，因為它具有低溫易操作的優點。

在人工晶體中，EIL在可見波長區域的透明度將極大地影響器件的輸出效率，因為出射光必須穿過曰L。出門前鋪一層。為了研究M2CO3摻雜對Zn。薄膜透明性的影響，對薄膜的透射光譜進行了研究。

為了研究M2CO3摻雜對人工晶體器件性能的影響，制備并表征了一系列基于ZnO：M2CO3EILs的綠色人工晶體，具有不同的摻雜濃度（3、5和10%）或不同的M2CO3摻雜劑（Li2CO3、Na2 CO3、K2CO3和Cs2CO3）。圖2表示基于具有不同K2CO3摻雜濃度的純ZnO或摻雜ZnO：K2CO3EILs的IOLEDs的電流密度-亮度-電壓（J-L-V）、電流效率和功率效率特性。表1總結了相關的光電參數。如圖2A和表1所示，基于純ZnOEIL的IOLED顯示出5.2V的驅動電壓、15,430cd/m2的最大發光、3.92cd/A的最大電流效率和1.81Im/W的最大功率效率。通過在ZnOEIL中引入K，CO3,器件顯示出明顯增強。

圖2 （A）基于純氧化鋅和不同鉀鉆摻雜濃度的摻雜氧化鋅:鉀鉆電池的電流效率和功率效率特性

表1 基于不同K2CO3摻雜濃度的純ZnO或摻雜ZnO：K2CO3薄膜的人工晶體器件性能

為了進一步研究ZnO:M2CO3 EIL的工作穩定性。在人工晶體中，我們選擇了氧化鋅:K2COEIL作為測量ZnO:M2CO3 EIL工作壽命的例子。基于人工智能，工作壽命在25小時后下降到50%。該裝置的顯微照片顯示，暗應變發生在發光區域的邊緣。器件的壽命不令人滿意可能是由于氧化鋅:K2CO3薄膜的不穩定性質，可能是由于堿金屬鉀離子的存在。正如Takada等人報道的那樣，堿金屬離子可能在外部電壓的作用下擴散到有機發光二極管器件的發射極層中，這將導致光致發光的猝滅。同時，氧化鋅的空氣穩定性:M2CO3 EIL。基于人工晶狀體的研究也在進行。

對于沒有在空氣中保持超過3小時的封裝的器件，可以清楚地觀察到暗點的形成和從發光區域邊緣的收縮。該裝置的空氣穩定性差也應歸因于IOLED裝置中堿金屬化合物的存在。堿金屬化合物具有不良性質，如對濕氣的強親和力和與氧氣的反應性，這將顯著導致有機發光二極管器件的退化。

總結

我們華林科納已經發現了使用溶液處理的ZnO:M2CO3作為EIL的高效人工晶體。和作為發射極層的Alq3。一系列M2CO3，包括Li2CO3、Na2CO3、K2CO3和Cs2CO3，被引入到ZnO EIL中。這提高了人工晶體的電子注入效率。我們的發現表明，與對照純ZnO EIL基人工晶體相比，摻雜ZnO:M2CO3的EIL基人工晶體具有明顯改善的器件性能。氧化鋅:K2CO3 EIL基離子液體的最佳電流效率為6.04 cd A-1，比純氧化鋅EIL提高了54%。基于設備增強歸因于增加的電子遷移率和降低的勢壘高度，用于更有效的電子注入。我們的結果表明，摻雜的氧化鋅：三氧化二錳EIL在高效的溶液處理有機電致發光器件中具有潛在的應用前景。
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審核編輯：鄢夢凡