基于空间分离型激基复合物的有机发光二极管器件研究

发布时间：2020-04-11 08:56

【摘要】：目前,有机发光二极管广泛采用的器件结构为阳极-空穴传输层-发光层-电子传输层-阴极,其中发光层为主体掺杂客体发光材料,发光机制一般以掺杂客体的陷阱捕获效应,或者在主体上生成激发态,并从主体到客体的能量转移效应实现。作为客体的有机发光材料,传统荧光材料无法利用三线态激子,内量子效率只有25%。而含有稀有金属的磷光材料可以通过自旋耦合实现对三线态激子的利用。但稀有金属增加了有机发光二极管的应用成本,所以开发新型不含任何稀有金属的纯有机荧光材料和器件具有重要意义。有机平面pn异质结型电致发光器件是一种有机功能层仅为一层空穴传输层和一层电子传输层,发光机制基于界面形成激基复合物的器件类型。高效的器件表现通过激基复合物所具有的热活化延迟荧光特性来实现。但该类器件由于激子的分布区域局限于有机异质界面处,器件表现出亮度低以及滚降差的特点。为解决以上问题,本论文提出一种通过插入一层空间隔离层对电子给体材料和电子受体材料进行阻隔得到激基复合物的方法,并利用该激基复合物实现电致发光过程。我们将该方法得到的激基复合物定义为空间分离型激基复合物。在第二章中,我们主要对空间分离型激基复合物的产生条件以及载流子在有机异质结处的行为进行讨论。相对于基于TAPC/TmPyTZ界面激基复合物的电致发光器件,通过空间隔离层mCP的使用设计,基于空间分离型激基复合物的器件最大亮度得到接近三倍的提升,最大外量子效率高达13%,器件外量子效率在高电流密度下的滚降表现得到有效改善。在第三章中,我们对空间隔离层种类在空间分离型激基复合物形成过程的影响进行进一步探究。我们将具有不同HOMO能级的p型有机半导体材料:m-MTDATA、TAPC、DBCz-Ph以及mCBP分别作为电子给体材料和空间隔离层与电子受体材料TmPyTZ进行组合设计器件,验证了聚集在电子给体材料与空间隔离层界面处的空穴,在选择注入到空间隔离层或与聚集在空间隔离层与电子受体材料界面处的电子形成分离型空穴电子对的两种行为中,优先实现能量最低的过程。在第四章中,我们将空间分离型激基复合物作为传统荧光材料DBP的激发态能量给体,利用层间激基复合物激发态能量转移过程,使器件表现出传统荧光客体的发光特性,获得了外量子效率近15%的红光OLED。同时,针对基于常规主体掺杂客体、基于物理二元共混形成的激基复合物作为主体、基于界面激基复合物或空间分离型激基复合物作为传统荧光材料激发态能量给体的四种器件结构,我们对其能量转移过程进行了详细的定性以及定量分析。综上,本论文通过对有机光电器件结构的设计,对有机半导体中电荷转移激子的形成过程,能量释放过程,在电场下的解离和复合行为以及能量转移过程进行了充分的讨论,该工作为设计新型高效电致发光器件提供了设计思路。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN383.1;TB33

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本文编号：2623400