高性能白光有机发光二极管（WOLEDs）的制备与研究

发布时间：2018-02-01 09:59

本文关键词： 有机发光二级管高效率主体叠层简化器件单层阻抗谱　出处：《苏州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：有机发光二极管(OLEDs)是一种新兴的平板显示与固态照明技术,具有效率高、显色性好、超薄、可柔性、易于制备、大面积等显著特点,在柔性显示以及节能健康照明领域有着广泛的应用前景。高效率长寿命的白光OLEDs(WOLEDs)是实现OLEDs产业化的必要保证。目前为止,低的外量子效率、昂贵的生产成本以及短的器件寿命是制约WOLEDs商品化的壁垒。在实现高效率方面,全磷光OLEDs(PhOLEDs)能充分利用三线态激子,是最具有前景的高效WOLEDs器件结构。在三基色PhOLEDs中,绿光和红光都已经实现较高的器件效率和寿命,具备了商业化的能力,而高效率长寿命的蓝光PhOLEDs仍然在研究中。由于蓝色磷光客体材料具有较高的三线态能级,比较难以寻找合适的主体材料。为了达到更高的效率,主体材料必须能实现很好的电荷注入、平衡及激子形成和转移功能,同时还需满足材料高热稳定性要求,以提高器件寿命。所以在全磷光WOLEDs中,如何根据器件需求设计合理的主体材料来提高WOLEDs的性能一直是研究关注的热点问题。在降低成本及提高器件寿命方面,由于目前所研究的WOLEDs多采用多层结构,增加了生产工艺的复杂性,降低了器件的良品率,使得WOLEDs成本居高不下。同时,多层器件结构引入复杂的界面结构以及制备过程中多种材料的相互交叉污染,是制约其寿命的关键因素。为了降低生产成本,提升良品率和器件寿命,简化的器件结构势在必然。据此,本论文研究了两种体系的白光器件以及他们的工作机制。首先,本文为了提高全磷光白光器件的效率,利用螺双芴和联咔唑基团,设计了主体材料SF2BCz(对位连接)和SF3BCz(间位连接)。螺双芴结构极大地提高了分子的热稳定性。SF3BCz间位连接保证了材料较高的三线态能级。我们利用SF3BCz制备了高效率、滚降低的蓝光磷光PhOLEDs器件,在100 cd cm-2和1000 cd cm-2亮度下效率分别达到41.4 cd A-1(39.8 lm W-1)和39.7 cd A-1(29.8lm W-1)。通过研究器件的载流子行为,发现联咔唑基团赋予了材料较浅的HOMO能级,促进了空穴的注入和传输;同时,螺双芴基团具有一定的双极性,使得器件达到了较好的电荷平衡和较宽的复合区域,实现了高效率、低滚降的优异性能。基于高效率的蓝光器件,我们利用SF3BCz作为单一主体制备了两色和三色暖白光OLED器件,最高外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)分别可达21.3%和19.8%。更进一步的,我们采用SF3BCz作为多种磷光客体的单一主体材料,制备了四色叠层白光器件。其电流效率高达110.5 cd A-1,外量子效率为40%,功率效率达57.1 lm W-1。并且,其在1000-5000 cd m-2实现了较好的光谱稳定性,CIE坐标稳定在(0.44,0.47)。叠层WOLEDs的高效率及其光谱稳定性使得SF3BCz初步具备了商业化价值。其次,为了降低器件的工艺复杂性,我们利用吡嗪/咔唑杂化的双极性材料26PyzCz作为空穴传输层、电子传输层以及发光层的主体材料,设计了单层OLEDs器件,制备了高效率的蓝色荧光、绿色及黄色磷光OLEDs器件。绿光和黄光单层PhOLEDs的效率在1000 cd m-2亮度下分别可以达到63.3和62.1 cd A-1,10000cd m-2亮度下分别可以达到55.7和53.8 cd A-1。基于此,我们利用单层结构制备了荧光/磷光杂化的暖白光器件,得到了较好的器件性能,最大电流效率和功率效率分别可以达到27.5 cd A-1和21.6 lm W-1。同时,我们用阻抗谱仔细分析了单层器件的电学性能以及激子产生与复合的机制等,证明掺杂染料的陷阱效应在电子空穴平衡以及激子的形成过程中起着决定性的作用,这给新材料的设计和器件的优化提供了理论基础。
[Abstract]:Organic light emitting diodes ( OLEDs ) are a new type of flat panel display and solid state lighting technology , which has the characteristics of high efficiency , good color rendering , ultra - thin , flexible , easy to prepare , large area and so on . In order to reduce the process complexity of the device , we used SF3BCz as the main material of the hole transport layer , electron transport layer and light emitting layer . The efficiency and the spectral stability of the laminated WOLEDs were up to 27.5 cd A - 1 and 21 . 6 lm W - 1 , respectively .

【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN383.1

【共引文献】