基于新型激基复合物为主体的高效有机发光二极管器件的机理研究

发布时间：2020-10-13 06:13

　　 有机发光二极管(OLED)作为新一代照明和显示技术有许多有点,如轻、薄、可柔性、低功耗、超广色域等优点,吸引了众多显示和照明厂商的关注。虽然小型的和电视型的OLED显示以及极少量的OLED照明面板都已经商业化了,但是我们必需追求更加高效的、长使用寿命的、更低制备成本的OLED产品。由于激基复合物自带的热激活延迟荧光(TADF)效应,可以利用激基复合物作为OLED器件发光层的主体,使器件的内量子效率达到100%。为了获得高效率的OLED器件,我们尝试采用几种激基复合物结构作为OLED器件的主体。首先,基于新设计的体型激基复合物,我们制备出了超高效率的白光OLED的器件。体型激基复合物不仅拥有热激活延迟荧光效应,并且达到了 100%的内量子效率。通过对电子给体(Donor,D)与电子受体(Accpter,A)的研究,设计出一款新型的激基复合物,我们对器件的光致荧光光谱PL、电致发光光谱EL、瞬态荧光光谱等进行了系统的分析,并且,通过对比激基复合物的紫外吸收谱发光峰与Flrpic、PO-01的发射谱,来设计器件的结构。由此制备出的白光OLED器件可达到光功率效率1051mW-1,外量子效率EQE30%(不采用任何光提取技术)。如此高效率和优秀的器件性能体现了激基复合物作为OLED器件主体的优势,有助于未来OLED产业的发展。随后,基于界面激基复合物的多量子阱结构被利用到了绿色OLED上。由于采用了超薄发光层,避免了类似于体型激基复合物的复杂掺杂过程。基于这样的结构,不仅提高了器件的功率效率,而且简化了 OLED器件的制备工艺,因此在降低OLED面板的成本方面拥有很大的潜力。利用这种结构,我们得到了一个光功率效率达到941m W-1的绿光OLED器件。更令人印象深刻的是,通过利用多量子阱结构,在亮度为10000 cd m-2条件下的OLED器件,外量子效率EQE的效率滚降从89.8%降低至30.1%。因此,我们认为基于激基复合物为主体的OLED器件在未来的实际应用中将会展现巨大的潜能。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN383.1
【部分图文】：

拥有的一些特性是ＬＥＤ所缺乏的，例如轻便、可弯曲、色彩丰富、自发光等，可??以被用来制备大面积、可弯曲照明设备，被视为新一代照明显示技术１１４１并拥有着??史加广阔的应用前景。图１．１为ＯＬＥＤ的未来应用设计图。??图１．１?ＯＬＥＤ的应用：建筑物窗户照明、汽车天窗照明与玻璃隔墙照明??与此同时，ＯＬＥＤ技术的发展也将给能源节约提供一个新的方案。从２０１２年??丨〇月１日起，中国开始禁止使用白炽灯，禁止再销售超过１００瓦及以上的含钨灯??泡。两年后，６０瓦的含钨灯泡被禁止使用，随即１５瓦的也在２０１６年被取消。我??国是人口大国，能源消耗也是巨大的，而照明的消耗在总能源消耗占了其中的较大??部分。利用率较高的传统荧光灯的光功率效率可以达到５０－１００?ｌｍ?Ｗ＇而ＯＬＥＤ??１??

图１．３?ＯＬＥＤ器件的工作原理图??１．４有机发光二极管的基本器件结构??世界上第一个ＯＬＥＤ器件的器件结构如图１．４所示。其中，镁铝合金作为ＯＬＥＤ??器件的阴极，三（８－轻基喹啉）（Ａｌｑ３）作为有机发光层，一种墨水材料二元胺（Ｄｉａｍｉｎｅ）??作为有机发光层与阳极之间的间隔层，而金属氧化物氧化铟锡（Ｉｎｄｉｕｍ?ｔｉｎ?ｏｘｉｄｅ，??ＩＴＯ）则作为ＯＬＥＤ器件的透明阳极。利用这个结构，Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ教授得到了一个??最大外量子效率（Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＥＱＥ）为１％，最大光功率效率为１．５??ｌｍＷ＇１的黄色ＯＬＥＤ器件。ｍ随着人们对ＯＬＥＤ器件的不断认识和发展，ＯＬＥＤ器??件结构变得多样化，通过引入不同的性质的功能层有机材料，ＯＬＥＤ器件的效率也??随之增加。目前学术研究中最常见的器件结构，如图１．５所示。在Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ教授??结构的基础上

阌１．５?０ＬＥＤ器件结构１?ｊ载流子传输过程＜怠阁??作为卞穴注入的阳极材料一般要求高功闲数（Ｗｏｒｋ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）的材料，丨ＴＯ作??为半导体透明导电薄膜，不仅具有高功函数利于空穴的注入，本身稳定性好，透光??性强的性质也有利于光的发射。在制备ＯＬＥＤ器件时，对ＩＴＯ进行等离子处理可??以有效的提高其表面功函数。１１６１作为电子注入的阴极材料需要低功函数的??材料，例如碱金属或者碱金属合金等。ＯＬＥＤ器件使用有机材料作为发光层，在器??件结构设计的时候需要考虑到电子与空穴的迁移速度和注入效率都希望能够保持??平衡，从而提高电子空穴复合形成激子的概率，继而提高ＯＬＥＤ器件的发光效率。??因此，利用电子传输能力强的有机材料作为电子传输层（ＥｌｅｃｔｒｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｌａｙｅｒ，??ＥＴＬ）、空穴传输能力强的有机材料空穴传输层（Ｈｏｌｅ?Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｌａｙｅｒ，?ＨＴＬ）能??７??
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本文编号：2838838