非掺杂发光层白光薄膜电致发光器件研究

发布时间：2020-11-22 01:08

　　 白色有机发光二极管(white organic light-emitting diodes,WOLED)因具有成本低、重量轻、对比度高、柔性好、色彩丰富等优点,受到了广泛关注。随着三十多年的快速发展,WOLED在平板显示器和固态照明领域表现出巨大的应用潜力。本文采用非掺杂发光层的三波段白光有机发光二极管作为研究对象,系统地研究了发光层厚度对WOLED器件性能及光谱稳定性的影响。首先,我们研究了阳极//B-G-O//阴极顺序的三波段WOLED器件,采用极薄的非掺杂发光层,厚度均在1 nm以下,各发光层间分别制备了3 nm的双极性共蒸间隔层。通过改变蓝光、绿光及橙光发光层的厚度,探究发光层厚度对WOLED器件性能及光谱稳定性的影响。随着蓝光发光层及橙光发光层厚度的增加,器件效率逐渐降低。随着阳极一侧的蓝光发光层厚度的增加或阴极一侧橙光发光层厚度的减少,光谱稳定性逐渐升高。绿光发光层主要起到形成高效、稳定且连续的能量传递的作用,其厚度变化对器件光谱稳定性影响不大。因此,我们初步认为光谱稳定性与能量传递和发光材料的陷阱作用相关。另外,通过设计对比实验,使用TCTA和TmPyPB分别作为单极性间隔层,证明了双极性共蒸间隔层在器件性能及光谱稳定性上的优势。综合结果得出,制备的最佳器件的电流效率及功率效率分别达到62.8 cd/A及65.9 lm/W,当亮度从1000 cd/A升高到10000 cd/A时,器件的色度(Commission Internationale de L'Eclairage,CIE)坐标变化为(0.001,0.002)。然后,在阳极//B-G-O//阴极顺序的三波段WOLED器件的基础上,通过改变发光层的顺序,研究了阳极//O-G-B//阴极顺序的三波段WOLED器件。随着橙光发光层及蓝光发光层厚度的增加,器件的效率逐渐降低。光谱的稳定性随着阳极一侧橙光发光层厚度的增加逐渐增强,随着阴极一侧的蓝光发光层厚度的减少而逐渐增强。绿光发光层的厚度变化对光谱稳定性影响仍旧不大。从发光层厚度的比例来看,随着阳极一侧发光层厚度与阴极一侧发光层的厚度的比例值逐渐减小,器件的光谱稳定性也逐渐降低。此外,在保持各发光层厚度比例相同的情况下,随着发光层厚度增加,器件的光谱稳定性并无明显变化。综合结果得出,最佳的器件的电流效率及功率效率分别达到59.9 cd/A及60.4 lm/W,当亮度从1000 cd/A升高到10000 cd/A时,器件的CIE坐标变化为(0.004,0.002)。最后,我们研究了发光层厚度与光谱稳定性之间的机理。通过进行瞬态光致发光寿命测试,可以证明期间内部存在能量传递。通过对比蓝光发光层位于不同位置的薄膜蓝光探针器件以及不同顺序的三波段WOLED器件的性能及光谱,确定了激子浓度从阳极一侧向阴极一侧逐渐降低。分析确定了光谱稳定性受到能量传递、激子浓度的变化、发光材料的陷阱作用的共同影响。因此,当发光层厚度的比例相同时,同时增加发光层的厚度对器件性能影响不大,而阳极一侧发光层越厚,或阴极一侧发光层越薄时,光谱稳定性越好。
【学位单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN383.1
【部分图文】：

图 1.2 COG 与 COF 屏幕封装工艺显示行业的潜力外，因 OLED 具有良好的节能特性，OLED 极固体照明光源。照明是人类生活中不可或缺的一部分，自从 白炽灯以来，涌现出了多种照明技术，包括荧光灯、卤钨灯、 OLED 等。表 1.1 列出了各照明器件的性能参数。由于发光原、卤钨灯及高压钠灯的功率效率较低，尤其是白炽灯，大部分而散失了。荧光灯的效率较高，但是在荧光灯的制作过程中将利于环保。卤钨灯与高压钠灯会产生紫外光与红外光而浪费电能对人体皮肤造成损伤，也可能会吸引昆虫。此外，频闪会伤影响健康，也制约了它们的发展。LED 及 OLED 作为半导体于其高效、环保、健康等优点，被誉为第四代照明光源和绿色方面较 OLED 有较大的优势，但是 LED 有很强的眩光，而 O

由于库伦力的作用束缚在一起，形成电子空穴对，即激子。由于电输的不平衡，因此激子的主要形成区域通常不会覆盖整个发光层，因度梯度产生扩散迁移，激子的寿命大约在皮秒到纳秒之间。产生的激态激子和三线态激子，单线态激子大约占 25%，三线态激子大约占、最后，激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，并释放出光能，OLE取决于发光层有机分子的类型。在荧光发光材料中，只有单线态激子跃迁的方式发光，而三线态激子只能通过非辐射跃迁的方式回到基态Pt、Eu、Os 等金属被引入到有机发光材料中[31]，形成磷光材料，实现子的辐射跃迁与发光。 最近，热活化延迟荧光材料由于单线态与三之间的能级差较小，使得三线态激子能够有效地通过系间窜越至单线33]，实现 100%的激子利用率[34]，在 OLED 等领域得到广泛应用,是目学研究的热点之一[35-37]。①

图 2.1 各有机材料的化学结构及器件结构图如图 2.1 所示为本文所用有机材料的化学结构图及主要器件结构图。表 2.1为各有机材料的 HOMO 能级与 LUMO 能级的参数。本文所用的有机材料中，除Bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2’) acetylacetonate iridium(III) (PO-01)从西安宝莱特购买，其余材料均从西格玛购买。Bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-C2,N](picolinato)iridium(III) (FIrpic)为蓝色磷光发光材料，Bis[2-(2-pyridinyl-N)phenyl-C](2,4-pentanedionato-O2,O4)iridium(III) (Ir(ppy)2acac)为绿色磷光发光材料，PO-01 为橙色磷光发光材料。4,40,400-tri(N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA)与 1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene (TmPyPB)分别为空穴传输材料与电子传输材料，如表 2.1 所示，TCTA 的 HOMO 能级为 5.8 eV，LUMO 能级为 2.4 eV，与 TmPyPB 的 LUMO 能级 2.7 eV 差 0.3 eV，而且 TCTA 的电子迁移率很低，只有 108cm2/Vs[68]，所以电子很难从 TmPyPB 注入到 TCTA。TmPyPB 的 HOMO能级为 6.7eV，作为电子传输层的同时也起到了能好的空穴阻挡作用。研究表明，
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 方达;张智强;吴震轩;张川;张宏梅;;光谱稳定的互补色双发光层高效混合白光OLED（英文）[J];发光学报;2017年02期

2 韩强;常喜;姜文龙;;双发光层磷光OLED发光特性的研究[J];白城师范学院学报;2015年Z1期

3 王立忠;孟昭晖;丛林;韩强;王广德;胡乃香;;发光层厚度比对有机电致发光器件性能的影响[J];山东交通学院学报;2008年04期

4 李红燕;张玉祥;张宏科;王水俊;;采用双发光层制作白色有机电致发光器件的工艺研究[J];液晶与显示;2007年01期

5 张正法;唐振方;叶长江;;发光层厚度对有机电致发光器件性能的影响[J];科学技术与工程;2006年01期

6 刘卫民;;在玻璃平面低压汞蒸汽放电灯中形成发光层的方法[J];发光快报;1988年Z1期

7 师庆华;;采用CaS_1-xSex:Eu发光层红色EL器件的特性[J];发光快报;1989年04期

8 张卫江;;白光有机电致发光器件发光稳定性研究[J];光电子·激光;2017年06期

9 黄晋;张方辉;张微;;绿红双发光层有机电致磷光器件的载流子调控研究[J];液晶与显示;2014年01期

10 王洪梅;王双;肖心明;王宇;孙东殊;杨姗姗;姜文龙;汪津;;高效率双发光层结构白色荧光有机电致发光器件[J];半导体光电;2013年06期

相关博士学位论文 前10条

1 徐增;基于聚集诱导发光材料的荧光/磷光混合型白光有机发光二极管的研究[D];华南理工大学;2019年

2 张颖芳;蓝色和白色有机电致发光器件的研究[D];吉林大学;2006年

3 杨惠山;白色有机电致发光器件的研究[D];吉林大学;2007年

4 姜薇薇;器件的材料和结构对其蓝色电致发光性能的影响[D];北京交通大学;2008年

5 陈平;基于蓝色荧光和黄色磷光的白色有机电致发光器件研究[D];吉林大学;2008年

6 苗艳勤;高色稳定性荧光/磷光白光有机电致发光器件的结构设计及性能研究[D];太原理工大学;2015年

7 荆一铭;几种铱配合物的合成和光电性能研究[D];南京大学;2017年

8 于建宁;基于荧光与磷光复合的白光有机电致发光器件研究[D];上海大学;2013年

9 赵娟;高性能白色磷光有机电致发光器件的研究[D];电子科技大学;2016年

10 吴清洋;互补色白光有机电致发光器件及其色稳定性研究[D];吉林大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 仝静;基于界面修饰实现高效率聚合物电致发光的研究[D];南京邮电大学;2019年

2 吕涛;基于单发光层的高效的磷光有机电致发光器件研究[D];吉林大学;2019年

3 谭特;基于激子分布控制的超薄非掺杂发光层白色有机电致发光二极管的研究[D];上海交通大学;2016年

4 俞浩健;非掺杂发光层白光薄膜电致发光器件研究[D];上海大学;2019年

5 杨美君;采用超薄发光层的光色稳定的白光有机发光二极管的研究[D];上海交通大学;2016年

6 李沁雪;基于超薄发光层的白光有机电致发光器件的制备与性能研究[D];电子科技大学;2019年

7 曹常锐;高效GaN基蓝光LED的载流子输运和复合机制研究[D];扬州大学;2019年

8 余敏荣;有机电致发光二极管中器件结构对其发光特性的影响[D];哈尔滨工业大学;2019年

9 赵慧;全无机PeLED中CsPbBr_3发光层及电子传输层的调控与优化[D];中国科学技术大学;2019年

10 杨帅;基于超薄发光层的混合型白光有机发光二极管的研究[D];上海交通大学;2017年

本文编号：2893874