高效率高色稳定性的白光有机电致发光器件的研究

发布时间：2018-03-01 16:44

本文关键词： 白光有机电致发光器件双层共母体结构渐变电荷掺杂结构光谱稳定　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：有机电致发光器件(OLEDs)具有体积小、重量轻、响应迅速、视角广、柔性显示、绿色环保、发光柔和等特点,在固态照明和平板显示领域有着巨大的潜在应用市场。自九十年代以来,OLED器件性能有了显著的提高,部分器件产品已经可应用于市场中。但目前OLED器件还存在一些问题,结构复杂、制备成本高、效率低等等诸多因素制约了OLED器件的推广。本论文以白光OLED器件为基础,从器件结构方面进行设计和优化,在简化器件结构的前提下,实现了高性能的白光发射,具有一定的参考价值。具体工作如下:(1)针对白光多发光层结构色稳定性差、滚降大等问题,我们进行了一系列结构上的探索。虽然多发光层结构的激子复合区域很宽,器件效率高,但是复合中心会随着电压升高而移动,导致器件发光不稳定。传统解决办法是插入中间层或隔层调控激子复合区域,维持稳定发射。这种方式无疑增加了制备复杂度和制备成本,还会因中间层或隔层界面处的势垒存在导致器件性能变差。为此,我们基于无中间层或隔层的多发光层结构,通过采用双层不同比例共母体结构,解决了上述问题,实现了高性能的白光发射。首先,考虑到4,4’,4’’-tri(N-car-bazolyl)-triphenylamine(TCTA)优秀的传输空穴能力和2,2’,2’’-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)(TPBi)优秀的传输电子能力,我们制备了一系列不同母体结构的蓝光器件,蓝光发光材料为iridium(Ⅲ)Bis(3,5-diflouro)-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)(Firpic),掺杂比例为10%。实验结果表明,器件结构为ITO/MoO_3(2 nm)/TCTA(50 nm)/TCTA:TPBi:Firpic(2:1,10%,15 nm)/TCTA:TPBi:Firpic(1:2,10%,15 nm)/TPBi(30 nm)/Liq(1 nm)/Al(100 nm)有着最好的载流子注入和传输特性。接下来,我们引入一个敏感层探究了双层不同比例共母体结构的主要激子复合中心。最后,我们在两个蓝光层内插入一个超薄黄光层Iridium(III)bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2′)acetylacetonate(PO-01),优化超薄层厚度,实现了光谱稳定的白光发射。器件的最大电流效率为39.8 cd/A,功率效率为40.8 lm/W,开启电压为2.71 V,在较大的亮度范围内色坐标变化仅为(0.005,0.008),在1000 cd/m2,3000 cd/m2和5000cd/m2电流效率仍能保持35.9 cd/A,31.4 cd/A和29.0 cd/A。我们分析了器件的工作原理,发现采用蓝/黄/蓝结构以及平衡的载流子注入和传输特性是器件稳定高效的原因。(2)针对白光简单结构器件效率低的问题进行了研究。通常情况下,简单结构器件只含有一个有机层,传输电子和空穴能力不均衡,激子复合区域又离电极很近,导致器件效率差。为了解决这一问题,我们采用了一个新的掺杂方式:渐变p/n掺杂方式,去提升器件效率。首先,我们制备了不同掺杂结构的黄光器件,单一有机层选用具有双极特性的材料4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP),实验表明采用渐变p/n掺杂结构器件性能要比采用均匀结构的器件好很多,电流效率可达30.0 cd/A。其次,我们制备了不同结构的单电子和单空穴器件探究机理,发现渐变结构的电流密度要优于均匀掺杂结构。接下来,我们引入一个敏感层探究掺杂结构的激子复合区域,结果表明主要激子复合区域位于器件的中心部位。最后,我们采用互补颜色制备白光器件,优化了各发光层厚度,实现了高性能的白光发射,最大电流效率为15.4 cd/A,在广阔的亮度范围内色坐标变化为(0.008,0.002),滚降极低。我们分析了该结构的工作原理,发现渐变p/n掺杂结构有效地提升了载流子的注入和传输能力,同时,宽阔的激子复合区域和对复合中心有效地限制是实现白光稳定高效发射的原因。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN383.1

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