热活化延迟荧光材料在白光有机发光二极管中的应用研究

发布时间：2020-10-12 06:44

　　 目前,有机发光二极管(OLEDs)作为新一代显示照明技术正走进人们的生活,热活化延迟荧光(TADF)材料作为OLEDs第三代发光材料获得了研究者的广泛关注。经过多年的发展,研究人员已合成出许多性能优异的TADF材料,蓝绿红三色均有相对应的TADF材料实现了超过20%的外量子效率(EQE),可与磷光材料相媲美。对于白光有机发光二极管(WOLEDs)来说,目前大多数TADF材料都是作为发光材料或辅助掺杂剂应用到WOLEDs中用以提高器件的效率,少数TADF材料可以作为掺杂剂的主体材料,通过不完全能量传递实现白光发射。可作为主体且能有效改善WOLEDs性能的TADF材料目前仍然有限,而且TADF材料作为主体在WOLEDs中的研究还不够系统,因此应对TADF材料在WOLEDs中的应用进行更深入的研究。本论文研究了一种在非掺杂结构下也能实现高效率的蓝光TADF材料mSOAD,并探究了其在WOLEDs中的应用。首先分析了TADF材料mSOAD本身的光电性能,制备了高性能的蓝光OLEDs,进而将其作为主体材料实现了高效的红光和白光OLEDs器件;接着将该TADF材料作为激基复合物的给体,设计了一种高效率的全荧光WOLEDs,拓展了TADF材料的应用范围;最后,将TADF材料和发光超薄层结合,制备了高性能非掺杂的WOLEDs。具体研究内容如下:1、第二章中,首先对蓝光TADF材料mSOAD进行了研究,制备了非掺杂结构的蓝光OLEDs,所得到的蓝光器件具有14%的高EQE。接着用该蓝光TADF材料作为主体,磷光材料Ir(pq)_2acac作为掺杂剂调控激子,制备了高效率的红光和白光OLEDs。红光OLEDs的最大电流效率(CE),功率效率(PE)和EQE分别为32.7 cd A~(-1),31.0 lm W~(-1)和20.3%;WOLEDs在所有掺杂浓度下都具有高的色稳定性,低的工作电压,最大CE,PE和EQE分别为28.2-32.0 cd A~(-1),26.3-30.5 lm W~(-1)和12.2-17.4%。2、第三章中,针对mSOAD作为TADF材料本身就具有给受体单元的特性,将其作为给体,PO-T2T作为受体,制备了黄-绿色发光的激基复合物OLEDs,器件的CE,PE和EQE的最大值可分别达到31.4 cd A~(-1),36.6 lm W~(-1)和9.7%,且具有450-700 nm的宽光谱覆盖范围。进而通过引入传统材料DCJTB作为该激基复合物的红光发射掺杂剂,利用激基复合物主体到掺杂剂之间的不完全能量传递,实现了全荧光WOLEDs。进一步优化器件结构后,所得到的全荧光WOLEDs的CE,PE和EQE分别为30.2 cd A~(-1),28.0lm W~(-1)和11.6%。同时,全荧光WOLEDs的色稳定性良好,电压从5 V增加到8 V时,色坐标变化仅为(0.030,0.008)。3、第四章中,由于之前的研究均采用了主-客体掺杂结构作为主要的发光层结构,在器件制备过程中出现了掺杂浓度难以精确控制,器件重复性差,制备时各蒸发源相互污染的问题。因此,在本章中设计了具有非掺杂结构的WOLEDs,探讨TADF材料在非掺杂WOLEDs中的应用。用该蓝光TADF材料mSOAD与红色发光的超薄层相结合实现了互补色的白光发射,且器件的性能通过调节发光超薄层的位置和层数可得到极大的提高。具有最佳性能的WOLEDs最大CE,PE和EQE分别达到了31.9 cd A~(-1),30.4 lm W~(-1)和17.3%。同时,在4-8V激发电压下,CIE值为(0.469±0.008,0.382±0.004),实现了白光器件高的色稳定性。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN383.1;TB34
【部分图文】：

rganic Light-Emitting Diodes）的出现，显示屏幕出现了重大变革[1]。如图 1-1 所EDs 显示技术与传统的 LCD 显示方式不同，可通过电流驱动有机薄膜使薄膜本不需要背光源，属于自发光。相比于现有的显示技术，OLEDs 具有超薄、抗、可视角度大、响应时间短、低温性好、发光效率高、可弯曲及出色的对比度点。OLEDs 显示技术不仅在显示屏幕的表现方面效果优异，而且在柔性领域大的潜力，可制备成各种形状的可穿戴设备以及应用于艺术照明等领域，拓展幕的应用范围，刷新了人们对显示屏幕的传统认知。因此 OLEDs 作为新一代术具有十分重要的研究意义，其区别于传统显示方式的巨大潜力，将极大的改生活方式[2]。

分别位于发光材料的 S1能级和 T1能级，如图 1-2 所示[6]。三种发光材，荧光和磷光材料都是激子从激子辐射跃迁回到基态的过程，只不过荧光材料只能线态激子从 S1激子辐射跃迁到 S0能级，只能利用 25%的单线态激子，激子利用率光材料是通过将铱（Iridium，Ir）、铂（Platinum，Pt）、铼（Rhenium，Re）、锇（Osmis）等重金属和有机材料相结合所研究出的金属配合物，在重金属原子的作用下，单激子可通过系间窜越（Intersystem crossing，ISC）转化为三线态激子，而三线态激可实现从 T1能级到 S0能级的辐射跃迁。因此，在电激发下，磷光材料可以实现 1内量子效率。在光输出耦合效率一般为 20%的情况下，荧光材料理论上只能实现最 5%的外量子效率（EQE），磷光材料可实现最大为 20%的 EQE。

TADF 材料的发现可以追溯到 20 世纪（图 1-3），1961 年，Parker 和 Hatchard 在曙红染料中首次发现了属于纯有机材料的 TADF 材料，并命名为 E-type 延迟荧光材料[9]。1980 年，Blasse 和他的同事在 Cu(I)的金属配合物中发现了具有延迟荧光效应的第一例含金属的 TADF 材料[10]。1990 年的时候，Berberan-Santos 和他的同事进一步在富勒烯中证明了高效率延迟荧光的出现[11]。这些延迟荧光材料的证明以及发现都为后来 TADF材料更深入的应用研究奠定了基础。
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本文编号：2837800