CsCl对有机电致发光器件性能的影响

发布时间：2017-07-04 09:04

  本文关键词：CsCl对有机电致发光器件性能的影响

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【摘要】：有机电致发光器件(organic light emitting device,OLED),是一种在电场的驱动下有机层受激发光的器件,目前主要应用于显示和照明领域,被认为是21世纪最具前景的照明和显示产品。OLED具有启动电压低,对比度高,全固化主动发光,可视角度大,响应速度快,可实现柔性显示制成曲屏等优点。但是,OLED在商品化进程中却一直存在着诸多问题,主要是器件的发光效率不够高,寿命达不到主流显示产品的要求等。究其根本原因是目前使用的大多数有机材料,空穴和电子在其中传输的迁移率相差两个数量级,空穴的迁移率远远大于电子的迁移率,导致到达发光层中的载流子数目严重不平衡,复合率低,发光效率低,因此通过一些途径使器件内部电子和空穴的数目达到平衡是提高发光效率的关键。目前主要有以下的改进方法:对阳极进行修饰降低空穴的注入势垒,对阴极进行修饰降低电子的注入势垒,对主体材料进行n型掺杂增大电子在ETL(电子传输层)中的迁移率。研究人员已经发现的适用于以上改进方法的材料多数为碱金属的化合物。本论文采用CsCl对OLED标准器件进行了以下几个方面的修饰,主要研究CsCl对有机电致发光器件性能的影响,优化最佳的器件结构。1.制作标准器件,结构为ITO/NPB(50 nm)/Alq3(60 nm)/Al(120 nm),作为研究过程中的对比器件,测量该器件的电流、电压、亮度等性能评价参数,根据器件I-V、L-V等特性曲线,研究结果发现,该器件的启亮电压为3.7 V,最高亮度仅为1602 cd/m2,最高电流效率仅为0.75 cd/A。2.在标准器件的基础上加入不同厚度的CsCl作为电子注入材料,制作结构为ITO/NPB(50 nm)/Alq3(60 nm)/CsCl(0,0.2,0.6,1.0,1.4,1.8 nm)/Al(120 nm)的器件,结果发现CsCl的最优厚度为0.6 nm,此时器件的启亮电压为2.5 V,最高亮度为9223 cd/m2,约为标准器件的5.75倍,最大光度效率为3.87 cd/A,约为标准器件的4.96倍,是性能最优的器件结构。3.在标准器件中的ETL(电子传输层)中掺入不同浓度的CsCl,制作结构为ITO/NPB(50 nm)/Alq3(40 nm)/Alq3:CsCl(20 nm,0,1,3,5,7,9%wt)/Al(120 nm)的器件,结果发现CsCl的最优掺杂浓度为3%,此时器件的启亮电压为3.0 V,最高亮度为8723 cd/m2,约为标准器件的5.45倍,最高效率为2.34 cd/A。4.将CsCl既作为电子注入材料,又作为掺杂剂,制作结构为ITO/NPB(50nm)/Alq3(40 nm)/Alq3:CsCl(20 nm,0,1,3,5,7,9%wt)/CsCl(0.6 nm)/Al(120 nm)的器件,结果发现当CsCl的厚度为0.6 nm,掺杂浓度为3%时,器件性能最优,启亮电压为3 V,最高亮度为9007 cd/m2。将2、3、4中制备的性能最优器件进行比较,结果发现步骤2中制备的器件整体性能最优。5.在步骤2中制备的性能最优的器件中加入CsCl作为空穴阻挡层,制作结构为ITO/CsCl(0,0.1,0.4,0.7,1.0,1.3 nm)/NPB(50 nm)/Alq3(60 nm)/CsCl(0.6 nm)/Al(120 nm)的器件,结果发现当空穴阻挡层的厚度为0.4 nm时,器件的启动电压降至最低2.9 V,最大亮度达到了12410 cd/m2,是标准器件的7.75倍,是本论文制备的所有器件中性能最优的器件结构。
【关键词】：有机电致发光器件 碱金属化合物 迁移率 掺杂
【学位授予单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN383.1
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-12
• 1 引言12-17
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究进展13-15
• 1.3 研究的内容及目的15-17
• 2 有机电致发光器件17-34
• 2.1 有机电致发光器件的发光原理17-22
• 2.1.1 载流子的注入18-20
• 2.1.2 载流子的迁移20-21
• 2.1.3 激子的形成21
• 2.1.4 激子辐射发光21-22
• 2.2 能量转移理论22-24
• 2.3 有机电致发光器件的结构24-28
• 2.3.1 单层器件结构24-25
• 2.3.2 双层器件结构25-26
• 2.3.3 三层器件结构26-27
• 2.3.4 多层器件结构27
• 2.3.5 其它器件结构27-28
• 2.4 有机电致发光性能表征参数28-31
• 2.4.1 启动电压和驱动电压28
• 2.4.2 发光亮度28-29
• 2.4.3 发光效率29-30
• 2.4.4 电流-电压特性曲线30
• 2.4.5 亮度-电压特性曲线30
• 2.4.6 工作寿命30
• 2.4.7 发光光谱30-31
• 2.5 提高有机电致发光器件性能的途径31-34
• 2.5.1 插入绝缘层增强载流子的注入31-32
• 2.5.2 n型掺杂32-34
• 3 实验及相关技术34-42
• 3.1 实验仪器34-37
• 3.1.1 制备仪器34-35
• 3.1.2 其他仪器35-37
• 3.2 实验材料37-39
• 3.2.1 阳极材料37
• 3.2.2 空穴传输层材料37
• 3.2.3 发光层及电子传输层材料37-38
• 3.2.4 阴极材料38-39
• 3.2.5 修饰材料氯化铯39
• 3.3 阳极的切割和刻蚀39-40
• 3.4 阳极的清洗40
• 3.5 基片的烘干40
• 3.6 药品的添加40-42
• 4 标准器件的制备工艺及检测42-48
• 4.1 标准器件的制备工艺42-44
• 4.2 标准器件的检测44-48
• 4.2.1 实验结果与分析44-46
• 4.2.2 小结46-48
• 5 CsCl对有机电致发光器件性能的影响48-66
• 5.1 CsCl做电子注入层48-52
• 5.1.1 引言48-49
• 5.1.2 实验49
• 5.1.3 结果与分析49-52
• 5.1.4 小结52
• 5.2 CsCl掺杂在Alq3中作为电子传输层52-56
• 5.2.1 引言52
• 5.2.2 实验52-53
• 5.2.3 结果与分析53-56
• 5.2.4 小结56
• 5.3 CsCl既做电子注入层又做电子传输层掺杂剂56-59
• 5.3.1 引言56
• 5.3.2 实验56-57
• 5.3.3 结果与分析57-59
• 5.3.4 小结59
• 5.4 5.1,5.2,5.3 中最优器件的比较59-62
• 5.4.1 引言59
• 5.4.2 结果与分析59-61
• 5.4.3 小结61-62
• 5.5 CsCl既做空穴阻挡层又做电子注入层62-66
• 5.5.1 引言62
• 5.5.2 实验62
• 5.5.3 结果与分析62-65
• 5.5.4 小结65-66
• 6 结论66-68
• 参考文献68-75
• 附录：攻读硕士学位期间发表论文及科研情况75-76
• 致谢76

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本文编号：517128