溶液法制备热活化延迟荧光型超结构分子OLED器件与性能测试

发布时间：2020-07-09 09:04

【摘要】：热活化延迟荧光(TADF)发光材料,通过热活化产生充足的从三重态激子(T_1)到单重态激子(S_1)的反向系间窜跃(RISC),将T_1转变为S_1,再通过S_1发光,从而实现100%的内量子效率(IQE),同时又避免了使用贵金属相关的问题,成为目前有机发光二极管(OLED)领域研究热点之一。传统的真空蒸镀法,虽然制备的薄膜均匀平整,但是其制备过程需要超高真空,对设备的要求极其严格,其生产成本较高。而溶液法,不仅制备工艺简单,而且能够大面积制备。再者如果在聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)上直接旋涂发光层(EML)制备器件,会导致PEDOT:PSS与发光层(EML)之间存在较大的最高占据分子轨道(HOMO)能级差,不利于空穴的传输,同时,PEDOT:PSS也不能够有效地阻挡从EML传输过来的电子。另外,由于其溶液为酸性,也会造成发光层与PEDOT:PSS之间存在离子,进而造成发光层电致发光的猝灭。所以本文首先探索了不同空穴传输层(HTL)对溶液法制备OLED器件性能的影响,发现聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺/聚乙烯咔唑(poly-TPD/PVK)双层HTLs结构器件性能器件最好。在此基础上,以poly-TPD/PVK为HTL,以新合成的超结构分子TADF型发光材料为发光层客体材料,通过溶液法制备了OLED并测试了其性能。第一部分,探索了HTL在对溶液法制备OLED器件性能的影响,发现poly-TPD/PVK双层器件性能器件最好。以经典的TADF分子2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4Cz IPN)掺杂4,4-二(9-咔唑)联苯(CBP)为发光层,分别以N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、poly-TPD、PVK、poly-TPD/PVK为HTL,制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/HTL/10.7wt%-4Cz IPN:CBP/ETL/LiF/Al(ITO:氧化铟锡,ETL:电子传输层,Li F:氟化锂)的器件,发现poly-TPD/PVK双层结构性能器件最好,启亮电压(V_(on))为3.7 V,最大发光亮度(L_(max))为19670 cd/m~2,最大外量子效率(EQE)为10.5%。Poly-TPD/PVK可把二者优点结合起来,即poly-TPD高的空穴传输能力及其HOMO与PEDOT:PSS比较匹配,以及PVK具有较高的最低未占分子轨道(LUMO)和三重态能级。PVK厚度仅为5 nm,几乎不会影响到空穴传输性能。第二部分,poly-TPD/PVK双层结构为HTL,以新合成的超结构分子TADF黄光材料CRA-TXO-PhCz_(100)、CRA-TXO-PhCz_(50)-mCP_(50)、CRA-TXO-PhCz_(12.5)-mCP_(87.5),红光材料CRA-TXO-TPA_(100)以及绿光材料CRA-PXZ-Trz掺杂1,3-二-9-咔唑基苯(mCP)为发光层,溶液法制备TADF型OLED。首先证明其延迟荧光的特性,然后测试了其OLED器件性能。器件的最大发光亮度分别为679、598、966、845以及2424 cd/m~2,其发光光谱中心分别为544、544、524、600以及533 nm。在不同电压下,器件发光光谱比较稳定。第三部分,在ITO/PEDOT:PSS/HTL/10.7 wt%-4CzIPN:CBP/TmPyPB/LiF/Al(TmPyPB:1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯)中,使用新合成的材料CRA-mCP分别替代器件结构中的主体材料、电子阻挡材料以及空穴传输材料。最终当用CRA-mCP代替poly-TPD/PVK作为HTL制备的OLED器件,性能最优异。器件的最大发光亮度为6688 cd/m~2,启亮电压为4.9 V,并且电流效率(CE)为20.9cd/A。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN312.8
【图文】：

示意图,器件结构,示意图,空穴

过程会在 TADF-OLED 的章节会详细介绍。LED 器件结构.1 中为传统的的底发射型 OLED，它是由附着在玻璃基底上的（ITO），有机功能层（多层）和反射阴极 Al（或其它阴极材外，将反射阴极更换为具有一定透明度的电极材料，则可获或者透明 OLED。如图 1.2，OLED 通电后，空穴和电子分别到有机功能层，然后相遇并形成激子，激子再通过辐射跃迁射就是不同的发光。有机功能层一般厚度在 100 nm 左右，根，有机功能层一般由多层不同功能的有机材料组成。一方面穴和电子的迁移率和分布密度不同，需要在发光层两侧加入来调节空穴和电子的传输平衡。另一方面，为了降低空穴和在阴极与空穴传输层和阳极与电子传输层之间要加入空穴和

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图 1.2 OLED 器件电致发光过程的示意图件制备的方法大部分制备的 OLED 是薄膜型器件，所以说 OLED 器件的制的制备，只是将不同功能的薄膜按照一定的顺序进行叠加在的制备方法，又可以分为真空蒸镀、磁控溅射等干法成膜与溶等湿法成膜两大类型。对于不同地薄膜制备方法，各有其优同地材料。下面对本论文实验中使用到地真空蒸镀法和溶液释。真空蒸镀法蒸镀法是指在超高真空环境的蒸镀腔室中，对材料进行高温料形成细小的结构在目标基片上进行沉积、生长，最终形成构[13]。这种方法的优点是很容易得到均匀平整的薄膜，并且

真空蒸镀,结构示意图

1 引言5图 1.3 真空蒸镀机结构示意图1.3.2 溶液旋涂法溶液旋涂法是将材料溶解配制成溶液后通过台式匀胶机以一定的转速旋转，使溶液均匀铺展在基底，然后通过加热使溶剂挥发，最后得到完整的我薄膜[14]。其薄膜的膜厚主要由两个条件决定：1、旋涂液的浓度；2、旋涂时的转速。通常情况下，这种方法成膜之后，必须立刻经过热退火使溶剂挥发，得到平整的薄膜。另外，旋涂成膜后，薄膜的厚度并不能够直接观测，必须通过额外的仪器进行测试（比如原子力显微镜或台阶仪），然后通过不断调试实验条件，最终得到合适的膜厚。但是这种方法也有很多优点：1、制备的条件极其地简单，并且成本低廉；2、使用范围广泛，适用于大多数的可溶性成膜材料；3、对于材料掺杂也是极其方便，只需进行溶液法混合就能够实现掺杂膜的制备。同样，这种方法也存在一些缺陷，如成膜效果较真空蒸镀差；制备多层薄膜结构时存在膜层互溶的问题；不同材料膜层间存在接触角大的问题，成膜效果极差。如图 1.4 是实验室常用的仪器——台式匀胶机。图 1.4 台式匀胶机

【参考文献】