面向全有机有源显示的有机电致发光器件及有机薄膜晶体管的研究

发布时间：2018-04-19 14:08

本文选题：OLED + OTFT　；参考：《吉林大学》2016年博士论文

【摘要】：随着互联网技术的快速发展,新媒体应用的快速更新,人类对于显示品质的要求越来越高,同时智能可穿戴产品的研发已然成为消费电子产业的热点。在众多显示技术中,柔性有源矩阵有机电致发光(AMOLED)显示能够兼顾大尺寸和便携性的优点,成为目前科研界和产业界的重点研究对象。有机电致发光器件(OLED)作为柔性AMOLED的显示单元,具有自发光、全固态、材料来源广、工作温度范围宽等优势,开发高性能的OLED对于提高显示品质至关重要。而作为驱动元件的有机薄膜晶体管(OTFT)对于实现柔性有源显示有着同样重要的意义。本文立足于面向全有机有源显示应用,从改善单色/白光OLED器件性能以满足实用化需求的角度出发,探索制备高效率单色OLED及适应于有源显示的顶发射白光OLED的方法,同时对基于酞菁类有机材料作有源层的OTFT及基于并五苯有源层的OTFT开展了研究工作,通过对电极/有源层界面、有源层/绝缘层界面修饰以实现改善OTFT器件性能的目的。本论文的主要研究内容如下:1、我们基于多发光层结构提出了通过引入PBL(potential barrier layer)层改善器件性能的方法,利用高效磷光黄光染料PO-01制备了单色底发射OLED器件。我们对PBL层材料体系的选择开展了系统的研究,发现采用TCTA作为PBL的器件表现出最高的电流效率,我们进而通过对发光层数目的优化,最终获得的总电流效率(total current efficiency)达到110.85 cd/A的黄光OLED(对应于正向效率(forward-viewing current efficiency)65.21 cd/A,此时器件亮度为335.8 cd/m2),并且当器件亮度达到10000 cd/m2时,总电流效率仍能保持在90cd/A的水平。我们对PBL的设计进行了总结,首先,PBL需选择具有空穴传输特性的材料以抑制空穴传输层材料(如本文中NPB)的发光。其次,PBL与EML的能级匹配关系直接影响到电子载流子向发光层的传输从而对于器件效率产生严重影响。2、我们提出了采用导热性良好、延展性良好的金属Cu同时作为顶发射白光OLED的顶部阴极和底部阳极,制备出面向高分辨率彩色有源显示应用的顶发射白光器件。为了实现降低功耗的目的,在改善空穴注入传输方面,我们设计了Tc Ta掺杂Mo Ox的空穴注入层结构结合Tc Ta作空穴传输层,确保了空穴向发光层的高效输运。在改善电子注入方面,我们设计出Cs2CO3/Al/Cu半透明的复合顶阴极结构。发光层选择双极型母体26DCz PPy,器件具有较低的效率滚降,主要是由于以下几个原因,一方面是双极型母体有利于拓宽激子复合区,降低器件效率滚降。另一方面是由于良好的能级匹配,改善了载流子向发光层中的输运,并且能够有效的将载流子限制在发光层中(我们从器件能级图中可以看出,电子传输势垒在Bphen/26DCz PPy界面只有0.05 e V,因而电子能够轻易的进入发光层中,但是当电子到达Tc Ta/26DCz PPy界面时,能级势垒增加到0.2 e V,电子被限制在发光层中。对于空穴也有相似的情况,空穴也能够被有效的限制在发光层中)。并且我们提出了采用有机材料Tc Ta作为光学覆盖层改善器件角度依赖特性,同时提高不同波段发光平衡度的方法,有利于获得高品质的顶发射白光。3、我们首先制作了基于P型有机材料并五苯作为缓冲层的酞菁系晶体管器件,实验结果表明:插入厚度为5nm的并五苯缓冲层时,器件的性能有了明显改善,并对缓冲层导致的器件性能变化进行了分析。其次我们又利用氧化钼做为电极和有源层之间的缓冲层,制作了酞菁铜基薄膜晶体管,实验结果表明:氧化钼缓冲层厚度为10 nm时,器件的性能基本达到顶峰,再增加厚度,器件性能几无变化。由此推断由于氧化钼缓冲层的加入,降低了电极和有源层间的空穴注入势垒,提高了器件空穴注入能力。4、我们利用在OLED中通常使用的空穴传输材料NPB,将其掺入与绝缘层接触的有源层,有效地提高了空穴的传输能力并降低了晶体管的工作电压,得到了性能有较大改善的并五苯薄膜晶体管器件。同时,通过改变掺杂层厚度,推测了并五苯薄膜晶体管导电沟道的纵向位置,为以后对晶体管导电沟道和有机层与绝缘层表面接触性质的进一步研究奠定了基础。
[Abstract]:With the rapid development of Internet technology , the rapid update of new media application , the demand for display quality has become more and more high , and the development of intelligent wearable products has become the focus of consumer electronics industry . On the other hand , because of good energy level matching , the electron transport potential barrier can be easily entered into the light - emitting layer , but when the electrons reach the Tc Ta / 26DCz PPy interface , the energy level barrier increases to 0.2 eV , and electrons are confined to the light - emitting layer . In this paper , we put forward the method of improving the device ' s angle dependence by using organic material Tc Ta as the optical cover layer , and improving the luminous balance of different wavelength bands . The results show that the performance of the device is obviously improved when the thickness of the molybdenum oxide buffer layer is 10 nm .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN383.1

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