影响有机发光器件载流子注入与复合因素研究

发布时间：2017-12-03 05:21

  本文关键词：影响有机发光器件载流子注入与复合因素研究

  更多相关文章： 有机电致发光器件 载流子调控 杂化白光 复合 注入

【摘要】：目前,国内外的各知名光电公司和科研机构都投入巨大精力致力于有机电致发光器件的开发和研究。但是目前在有机材料、高分辨率彩色显示、成膜技术、封装技术等方面还存在诸多问题没有解决,这些都严重地制约着有机电致发光器件的广泛应用。成本高,寿命低和商业成品率低下就是这些瓶颈问题最直接的反映。因为器件中电荷载流子数量及其平衡对器件性能的提升有着至关重要的作用,本论文从器件界面效应,器件结构设计方面入手,系统地研究了器件的器件界面效应与光电特性之间的关系。研究从不同方面加深界面物理过程的理解,并对研制新型阴极结构、高效内部连接层结构具有一定的参考价值。本论文的主要研究内容包含以下四个方面：(1)研究了Mg:Ca:Al三元合金和Ca:Al分别作为阴极的绿色磷光有机电致发光器件,通过改变阴极中Mg的掺杂比例,对器件的性能进行优化。当Mg掺杂比例为20%时,对应器件具有最大亮度41830 cd/m2,相比于Ca：Al二元合金阴极的对应器件亮度提升了2.2倍。在20 mA/cm2到160 mA/cm2的电流密度下器件电流效率基本稳定在26 cd/A左右,在24 mA/cm2电流密度下,相比于对比器件提高了2.4倍,这主要归因于三元合金的阴极结构更有利于电子注入,使电子和空穴在器件中更趋于平衡。试验结果发现三元合金阴极与Ca:Al二元合金阴极比较,Mg的加入可以降低有机材料与金属间的注入势垒,有效改善电子由阴极向有机层的注入水平,调节载流子平衡,大幅度提高器件性能。(2)研究了Mo03作为p-型掺杂材料对OLEDs器件性能的影响,并制备了基于新型红色磷光材料R-4B的高效率红光器件,研究表明在空穴传输材料(NPB)中掺杂Mo03可有效地提高器件的效率。通过与对比器件比较证明该掺杂可有效降低空穴载流子注入势垒,提高器件的空穴载流子注入水平。通过对Mo03掺杂比例优化设计,实验结果表明当Mo03的掺杂比例为15%时,器件具有最佳的性能,在电流密度为100.1 mA/cm2下获得色坐标为(0.643,0.353),最大亮度为11981 cd/m2,相比没有p-型掺杂材料的器件电流效率提升4.7倍。(3)基于杂化白光OLEDs的研究,系统研究了电子传输材料TPBi在器件中的作用机理及载流子调控能力。通过实验验证了TPBi良好的电子传输能力并可以通过改变电子传输材料TPBi的厚度调节电子传输能力,大幅度提高器件效率和稳定性。在70 nmTPBi厚度下获得了最高效白光有机电致发光器件,最大效率为17.6 cd/A。同时,研究发现通过调整TPBi厚度可以控制载流子复合区域,调整白光光谱,改变色坐标。(4)利用3SAFDPPO和TPBi作为杂化白光中间层研究了混合中间层对载流子复合以及激子能量传递的限制作用。通过本实验可以得出以下结论：利用该新型混合中间层中3SAFDPPO与TPBi的共掺比例,可有效控制电子载流子和空穴载流子传递。如果混合中间层中TPBi的含量高于3SAFDPPO,电子载流子更容易由阴极向荧光发光层传递。反之,如果混合中间层中3SAFDPPO的含量高于TPBi,则更有利于空穴载流子由中间层传递到磷光发光层。另外,3SAFDPPO在阻止荧光发光层与磷光发光层间三线态一三线态猝灭中起着决定性作用。基于此机理,制备了最大电流效率为57 cd/A的杂化白光OLEDs,同时该器件具有较好的稳定性,在亮度大于104 cd/m2的情况下,其电流效率依然可以保持在30 cd/A左右。凭借混合中间层对载流子的优异的调控能力,在40 mA/cm2的电流密度下实现了色坐标(0.34.0.43),此条件下,电子载流子和空穴载流子可以在混合中间层中有效传输,在磷光发光层和荧光发光层中载流子趋于平衡,激子复合效率最高,同时消除了荧光发光层和磷光发光层间的能量传递,避免了三线态-三线态猝灭引起的消极影响。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN383.1

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本文编号：1247594