基于非掺杂式电荷产生层的叠层有机磷光器件光电性能研究

发布时间：2020-05-05 21:34

【摘要】：有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Devices,OLEDs)具有柔性、宽视角、高亮度、色彩丰富、高像素及低功耗等优点,在显示和照明领域具有巨大的应用价值和发展潜力。与传统结构OLEDs相比,叠层OLEDs是以电荷产生层(Charge Generation Layer,CGL)为桥梁,连接两个以上独立发光单元而形成的器件,由于各发光单元内载流子的迁移和复合互不影响,使其电流效率成倍增长,工作寿命更长。本文首先研究了非掺杂有机CGL对叠层OLEDs光电性能的影响;再研究了基于FIrpic的蓝色磷光OLEDs,并结合红色发光单元和非掺杂无机CGL,实现了叠层白光OLEDs;然后研究了CGL功能层厚度变化对白光OLEDs光电性能的影响。主要研究内容包括以下三个方面:首先,设计了有机异质结C_(60)/pentanece非掺杂式CGL,在CGL两边各蒸镀Al和MoO_3薄层作为其电荷注入层。研究发现,Al和MoO_3薄层有效改善了CGL的电荷注入能力,从而提高了叠层OLEDs的发光亮度和电流效率。基于C_(60)/pentanece CGL的叠层OLEDs启亮电压明显低于单发光器件的2倍,电流效率是单发光器件电流效率的2倍以上。当Al/C_(60)/pentanece/MoO_3的厚度是3/15/25/1nm时,叠层OLEDs最大亮度和最大电流效率效率分别高达7920.0 cd/m~2和16.4cd/A。其次,性能优良的蓝光OLEDs是实现高效串联式红蓝白光OLEDs的关键。实验采用FIrpic为蓝光材料,制备了一系列主客掺杂蓝光OLEDs,通过改变主体材料类型,客体掺杂浓度和发光层厚度来优化器件的光电性能。将FIrpic掺杂在TCTA、TPBi、mCP和TmPyPB四种主体材料中,当主体材料为mCP时,器件发光亮度和效率最佳。因为mCP有较高三线态能级,能有效地阻止FIrpic三线态激子能量的回传,从而提高器件的发光效率。为进一步提高OLEDs的亮度和效率,优化发光层的厚度和磷光材料的掺杂浓度,当发光层厚度为30 nm,掺杂浓度是8wt%时,器件的最大亮度为7196.3 cd/m~2,最大电流效率为15.5 cd/A。最后,设计了结构为Cs_2CO_3/Al/MoO_3的无机电荷产生层。基于此电荷产生层,采用TCTA:Ir(piq)_2(acac)、mCP:FIrpic分别为红、蓝发光层来制备叠层白光OLEDs,研究了Cs_2CO_3和Al厚度变化对叠层白光OLEDs光电性质影响。结果表明器件的电流密度随Cs_2CO_3厚度的增加先增大,当Cs_2CO_3厚度超过0.8 nm时急剧下降。这是因为Cs_2CO_3厚度较薄的时可以用作CGL的电子注入层,能有效帮助电子注入到相邻功能层,厚度过厚却开始转变成绝缘层。当Cs_2CO_3厚度为0.8 nm时,器件最大亮度高达7120 cd/m~2,电流效率为7.1 cd/A。对于导体Al来,电子能够轻易地从MoO_3的最低未占有分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)转移到Al的LUMO上。通过调节Al层的厚度来优化CGL的电子注入能力,从而平衡发光层内电子和空穴数量。结果表明,当Al厚度为5 nm时,器件光电性能最佳,其最大亮度为7890 cd/m~2,最大电流效率为7.8 cd/A。
【图文】：

有机电致发光器件,吉林大学,产品商业化,热延迟

论文 oshida 等人率先提出激子可以利用反向系间态跨越到单线态，，由此制备的荧光器件 EQE 开发出了新型的热延迟荧光(Thermally A)材料，为实现高性能的 OLEDs 指明了新方向林大学的孙洪波、冯晶教授团队采用激光微纳，如图 1.1 右图所示，该发光器件能够承受手件指标达国际最优水平[17]。可拉伸电致发光产品商业化的进程。

分子结构图,分子结构,成膜特性,空穴迁移率

(a) CuPc 的分子结构 (b) 2-TNATA 的分子结构图 2.1 CuPc 和 2-TNATA 材料的分子结构示意图在 OLEDs 制备过程中，空穴传输材料 TPD 和 NPB 被广泛使用，这是因为其具有良好的成膜特性，较高的空穴迁移率和优异的热稳定性。TPD 和 NPB 分子结构如图 2.2。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN383.1

【参考文献】