專利名稱：面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆谟袡C(jī)/配合物光電材料與器件領(lǐng)域，本發(fā)明是關(guān)于一 種配合物小分子三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)納微米材料及其制備方法，尤其是通過(guò)無(wú)定形 膜退火(熱處理)制得面式結(jié)構(gòu)Alq3納微米材料及其的方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)式Alq3 面式Alq3 有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光材料在有機(jī)電致發(fā)光，場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及太陽(yáng)能電池等眾多領(lǐng) 域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，Alq3作為經(jīng)典的有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光材料一直受到廣泛的關(guān)注 和研究。作為一個(gè)典型的配合物，Alq3分子具有經(jīng)式和面式兩種同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)(見(jiàn) 上式)。有關(guān)研究證明Alq3分子通常情況下以經(jīng)式結(jié)構(gòu)存在，而面式Alq3分子可以通 過(guò)高溫?zé)崽幚斫?jīng)式Alq3來(lái)獲得(J. Physics -Condensed Matter, 2005， 17， 6271-6283， Paramagnetic defect centres in crystalline Alq3 ;Advanced FunctionalMaterials， 2003，13，108_112， Preparation and characterization ofblue — luminescent tris (8-hydroxyquinaline) aluminum(Alq3))。最近幾年有一些關(guān)于Alq3納微米材料的 報(bào)道(Advanced Functional Materials,2006，16，1985-1991， Photoluminescence and electroluminescence fromtris(8-hydroxyquinoline)aluminum nanowires prepared by adsorbent—assistedphysical vapor deposition ;Advanced Functional Materials, 2006，16，819-823， Crystallization of amorphous tris(8_hydroxyquinoline)aluminum nanoparticles andtransformation to nanowires ;Advanced Materials,2008，20， 2747-2750， Alq3nanorods :Promising building blocks for optical devices.)，但是所 有這些納微米材料均是由經(jīng)式結(jié)構(gòu)Alq3分子構(gòu)成，沒(méi)有面式Alq3納微米材料的報(bào)道。另外 如何制備Alq3的納微薄膜材料，尤其是面式Alq3納微米薄膜材料也是一個(gè)非常重要的問(wèn) 題，因?yàn)槊媸紸1化納微米薄膜材料可以用于一些光電器件的制備和組裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供面式結(jié)構(gòu)的三(8-羥基喹啉)鋁(fac-Alq》納微米材料
3(包括薄膜材料)和該納微米材料的制備方法。 由于本發(fā)明提供的方法可以制備面式結(jié)構(gòu)的Alq3的納微米材料，因此解決了面式 Alq3應(yīng)用于器件的障礙，本發(fā)明提供的面式Alq3納微材料(包括薄膜材料)可以用于有機(jī) 光電器件的組裝或制備。本發(fā)明提供了一種有機(jī)薄膜熱處理(退火)方法，該方法通過(guò)加 熱兩片緊密疊在一起的Alq3蒸鍍薄膜材料來(lái)制備面式Alq3納微米材料及薄膜材料。通過(guò) 熱處理溫度和時(shí)間的控制可以獲得高質(zhì)量的面式Alq3納微米材料及薄膜材料。而且證明 本發(fā)明所提供的面式Alq3納微米材料具有空穴傳輸特性。 本發(fā)明獲得的面式Alq3納微米材料及薄膜材料發(fā)光峰位在465 475nm，納微米 材料呈棒狀結(jié)構(gòu)，直徑200 5000nm，長(zhǎng)度3 50 y m。由納微米材料呈棒狀材料構(gòu)成的發(fā) 光薄膜厚度在200 5000nm之間，該類材料可以在ITO玻璃上制備，并可以用于制備有機(jī) 光電器件。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的采用無(wú)定形膜熱處理的方法對(duì)事先 制備完成的Alq3無(wú)定形膜進(jìn)行退火處理，再通過(guò)對(duì)面對(duì)面緊密放置的表面沉積有AlqJ莫的 基片進(jìn)行退火，使Alq3實(shí)現(xiàn)納微米材料的生長(zhǎng)以及晶相的轉(zhuǎn)變，從而制備了面式Alq3納微 米材料。
包括以下步驟 1、以玻璃(包括石英玻璃、ITO玻璃)或硅片為基底(基底上可以預(yù)先制備好電 極)，在基底上真空沉積制備厚度為50 2000nm的經(jīng)式Alq3無(wú)定形膜；
2、將兩片沉積Alq3無(wú)定形膜的基底相對(duì)疊放在一起(即Alq3無(wú)定形膜面對(duì)面疊 放)，并安放在一個(gè)玻璃容器中(容器底部事先加入100 500mg的經(jīng)式Alq3固體粉末)， 在氮?dú)夥諊?、?80 40(TC高溫條件下退火30 60分鐘； 3、停止加熱，在氮?dú)夥諊吕鋮s到室溫，即可獲得面式Alq3納微米材料(薄膜)。
Alq3固體粉末的引入可以使高溫下玻璃容器中保持一定的Alq3蒸汽壓，可以有效 防止基底上的Alq3薄膜揮發(fā)從而脫離基底。 上述A1化無(wú)定形薄膜是采用高真空(10—5 10—6托)蒸鍍的方式制備，在退火階段 以氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，將兩片已制得的Alq3的無(wú)定形膜面對(duì)面放置在加熱容器中進(jìn)行熱處 理，并持續(xù)30 60分鐘。如果熱處理溫度是380 40(TC左右，則得到面式Alq3的納微米 材料(發(fā)藍(lán)光，具有空穴傳輸能力)；如果熱處理溫度是300 32(TC左右，則得到經(jīng)式Alq3 的納米材料(發(fā)綠光，具有電子傳輸能力)。因此通過(guò)熱處理溫度的控制，本發(fā)明可以提供 不同相態(tài)的Alq3納米材料。當(dāng)初始的Alq3無(wú)定形薄膜厚度達(dá)到一定程度(約500nm)時(shí)， 在基底上形成的Alq3納米棒均勻鋪展，形成薄膜，因此本發(fā)明提供了一種能夠制備Alq3納 米薄膜材料的方法。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明提供的方法不僅僅適合制備Alq3納微米材料，還 適合制備其它有機(jī)或配合物分子構(gòu)成的納米材料，如苯基吡啶或其衍生物銥配合物、Gaq3、 卟啉化合物、酞菁化合物等。


圖1 :面式(fac-)結(jié)構(gòu)Alq3的熒光顯微鏡照片(a)和掃描電鏡照片(b);
圖2 :面式Alq3納微米薄膜的伏安特性曲線； 圖3 :經(jīng)式(mer-)結(jié)構(gòu)Alq3的熒光顯微鏡照片(a)和掃描電鏡照片(b);
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圖4 :經(jīng)式Alq3納微米薄膜的伏安特性曲線；
圖5 :面式Alq3納微米材料的熒光光譜。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，而不是要以此對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
實(shí)施例1 :制備面式Alq3納微米薄膜 1 :利用經(jīng)式Alq3為原料制備Alq3無(wú)定形薄膜 將經(jīng)式Alq3固體原料經(jīng)過(guò)常規(guī)的真空升華方法進(jìn)行提純，室溫沉積后用于制備無(wú)定形薄膜，該提純方法可以制備出純凈的經(jīng)式A1化粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀(真空度約為10—5 10—6托)在23(TC (±10°C )的溫度條件下加熱蒸發(fā)上述經(jīng)式Alq3粉末，從而通過(guò)真空沉積的方法在基底上制備得到厚度為50 2000nm的Alq3無(wú)定形膜。
2 :面式Alq3納微米薄膜的制備 將兩片鍍有Alq3無(wú)定形膜的石英玻璃基底面對(duì)面放置于玻璃容器中，容器底部有一定量(100 500mg)的經(jīng)式Alq3固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然后充入氮?dú)猓瑢⑷萜骷訜嶂?9(TC，保持該溫度45分鐘，之后停止加熱，并自然冷卻至室溫，即可在兩片石英玻璃基底表面上分別得到面式A1化納微米材料。上述整個(gè)過(guò)程(從開(kāi)始加熱到冷卻到室溫)保持容器內(nèi)處于氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下。熒光顯微鏡照片和掃描電鏡照片證明在基底表面得到材料的為面式結(jié)構(gòu)的納米微米材料，獲得的材料呈棒狀結(jié)構(gòu)，直徑200 5000nm，長(zhǎng)度3 50④m，如圖l所示。如圖5所示，面式Alq3納微米材料的熒光光譜中，納微米材料的發(fā)光峰位為472nm。
實(shí)施例2 :以面式Alq3納微米結(jié)構(gòu)薄膜為活性層的單載流子傳輸器件 1 :制作Alq3無(wú)定形膜方法如實(shí)施例1所述； 2 :制備面式Alq3納微米薄膜如實(shí)施例1所述； 3 :制備基于面式Alq3納微米結(jié)構(gòu)超薄膜的單載流子傳輸器件器件結(jié)構(gòu)為[ITO/面式Alq3 (lOOOnm) /LiF (15nm) /Au (2000nm)]。在ITO表面制備
面式A1化納微米薄膜、以ITO為陽(yáng)極、LiF和Au為復(fù)合陰極。導(dǎo)電性能測(cè)試證明面式Alq3
納微薄膜具有良好的空穴注入及傳輸性質(zhì)，器件性能的具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示。隨著
電壓的增加，器件的電流逐漸增大，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到16 X 104伏/厘米時(shí)，電流密度達(dá)到300
毫安/平方厘米，說(shuō)明面式Alq3納微米材料具有良好的空穴傳輸能力。
實(shí)施例3 :雙基片法制備經(jīng)式Alq3納微米薄膜 1 :利用經(jīng)式Alq3為原料制備Alq3無(wú)定形薄膜 將Alq3固體原料經(jīng)過(guò)常規(guī)的真空升華方法進(jìn)行提純，室溫沉積的樣品用于制備無(wú)定形薄膜，該提純方法可以制備出純凈的經(jīng)式A1化粉末。以石英玻璃為基底，利用真空蒸鍍儀(真空度為10—5 10—6托)在23(TC (±10°C )的溫度條件下加熱蒸發(fā)Alq3，通過(guò)真空沉積的方法制備厚度為50 2000nm的Alq3無(wú)定形膜。
2 :經(jīng)式Alq3納微米材料的制備 將兩片鍍有Alq3無(wú)定形膜的石英玻璃基底面對(duì)面放置于玻璃容器中，容器底部有一定量(100 500mg)的經(jīng)式Alq3固體粉末，將玻璃容器抽真空除氧，然后充入氮?dú)?，將容器加熱?0(TC，保持該溫度45分鐘，之后停止加熱，并自然冷卻到室溫，即可在兩片石英
5玻璃基度表面上分別得到經(jīng)式A1化納微米材料。上述整個(gè)過(guò)程(從開(kāi)始加熱到冷卻到室溫)保持容器內(nèi)處于氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下。熒光顯微鏡照片和掃描電鏡照片證明得到材料的為經(jīng)式結(jié)構(gòu)的納米材料，獲得的材料呈棒狀結(jié)構(gòu)，直徑200 5000nm長(zhǎng)度3 50 m，如圖3所示。
實(shí)施例4 :以經(jīng)式Alq3納微米結(jié)構(gòu)薄膜為活性層的單載流子傳輸器件
1 :合成Alq3無(wú)定形膜方法如實(shí)施例1所述
2 :制備經(jīng)式Alq3納微米薄膜如實(shí)例1所述 3 :制備基于經(jīng)式Alq3納微米結(jié)構(gòu)超薄膜的單載流子傳輸器件
器件結(jié)構(gòu)為[ITO/經(jīng)式Alq3 (lOOOnm) /LiF (15nm) /Au (2000nm)]。在ITO表面制備經(jīng)式A1化納微米薄膜、以ITO為陽(yáng)極、LiF和Au為復(fù)合陰極。導(dǎo)電性能測(cè)試證明經(jīng)式A1化納微薄膜的空穴傳輸能力很差，器件性能的具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4所示。隨著電壓的增加，器件的電流逐漸增大很緩慢，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到16X 104伏/厘米時(shí)，電流密度達(dá)到30 X 10—7毫安/平方厘米，說(shuō)明經(jīng)式Alq3納微米材料具有良好的電子傳輸能力。
權(quán)利要求
面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料，其特征在于納微米材料的發(fā)光峰位在465～475nm，呈棒狀結(jié)構(gòu)，直徑200～5000nm，長(zhǎng)度3～50④m。
2. 權(quán)利要求1所述的面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的制備方法，其步驟如下1) 在基底上真空沉積制備厚度為50 2000nm的經(jīng)式Alq3無(wú)定形膜；2) 將兩片沉積Alq3無(wú)定形膜的基底相對(duì)疊放在一起，并安放在一個(gè)玻璃容器中，在氮 氣氛圍下、在380 40(TC高溫條件下退火30 60分鐘；3) 停止加熱，在氮?dú)夥諊吕鋮s到室溫，即可獲得面式Alq3納微米材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的制備方法，其特征 在于基底為石英玻璃、ITO玻璃或硅片。
4. 如權(quán)利要求2所述的面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的制備方法，其特征 在于真空沉積的真空度為10—5 10—6托。
5. 如權(quán)利要求2所述的面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的制備方法，其特征 在于玻璃容器底部事先加入100 500mg的經(jīng)式三(8-羥基喹啉)鋁固體粉末。
6. 如權(quán)利要求2所述的面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料的制備方法，其特征 在于將經(jīng)式A1化固體原料經(jīng)過(guò)真空升華方法進(jìn)行提純，室溫沉積后用于制備經(jīng)式Alq3無(wú) 定形薄膜。
7. 權(quán)利要求l所述的面式結(jié)構(gòu)三(8-羥基喹啉)鋁納微米材料在用于制備有機(jī)光電器 件方面的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆谟袡C(jī)/配合物光電材料與器件領(lǐng)域，本發(fā)明是關(guān)于一種配合物小分子三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)納微米材料及其制備方法，尤其是通過(guò)無(wú)定形膜退火(熱處理)制得面式結(jié)構(gòu)Alq3納微米材料及其的方法。本發(fā)明獲得的面式Alq3納微米材料及薄膜材料發(fā)光峰位在465～475nm，納微米材料呈棒狀結(jié)構(gòu)，直徑200～5000nm，長(zhǎng)度3～50μm。由納微米材料呈棒狀材料構(gòu)成的發(fā)光薄膜厚度在200～5000nm之間，該類材料可以在ITO玻璃上制備，并可以用于制備有機(jī)光電器件。
文檔編號(hào)H01L51/54GK101705086SQ20091021786
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者王悅 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)