一种高电流密度下效率不降低的绿光有机电致发光器件

为了提高有机电致发光器件(OLED)在高电流密度下的发光效率, 在以C545T掺杂Alq₃为发光层的有机小分子绿光器件中的发光层与电子传输层之间插入超薄LiF绝缘层.结果表明, 器件的外量子效率随着电流密度的增加始终没有降低, 直至600 mA/cm²时达到最大值 4.79%, 是相同电流密度下的参考器件的外量子效率的7倍.     

发光区插入超薄LiF层对有机电致发光器件性能的影响

着重对比了在以DCM掺杂Alq₃为发光层的红光器件的发光区插入超薄LiF层后器件性能的改善。插入超薄LiF层后,器件的最大工作电流密度为487 mA/cm²,相应的最大电致发光亮度为76 740 cd/m²,最大外量子效率为5.9%。器件内量子效率为40%,超过了基于有机荧光小分子发光材料的有机电致发光器件的内量子效率的理论极限值25%。对器件内单线态及三线态激子的形成过程进行了分析,并推测:超薄LiF层的插入提高了器件内单线态电荷转移态/三线态电荷转移态的形成比例,进而提高了器件内单线态激子在激子总数中的比例,最终提高了器件的内量子效率。同时,超薄LiF层的插入改变了发光层内局域的内部电场,使器件的外量子效率不仅没有随电流密度的增加而降低,反而非线性增加。     

磁场对有机电致发光的影响

制备了常规有机发光二极管ITO/NPD/Alq₃/LiF/Al，测量了该器件发光的磁场效应.发现尽管在1T范围内的磁场对发光层Alq₃的光致发光没有影响，但磁场作用下器件的电致发光(MEL)却呈现出明显的磁效应，且MEL与器件的偏压有很强的依赖关系：在小偏压时，随着磁场的增加MEL是单调递增，且在大小约为40kA/m的磁场下达到饱和，之后即使磁场增大到约1T 的情况下也没有变化；但当偏压变大时，MEL则呈现先增加，在40kA/m处达到峰值后却又减弱，而且偏压越大该MEL的减弱则越明显.对所观察到的实验结果进行了定形解释，即三线态激子相互淬灭产生单线态激子和三线态激子与器件中的非平衡载流子相互作用是此效应的物理机理. 关键词： 有机发光 磁场效应 激子淬灭     

LiF插层对有机发光二极管磁场效应的调控

制备了有LiF插层的有机发光二极管,以八羟基喹啉铝（Alq₃）作为电子传输层,N, N′-二苯基-N, N′-二(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺（NPB）作为空穴传输层.通过改变Alq₃与NPB间LiF插层的厚度,研究了不同温度下器件的光电特性及电致发光的磁场效应.测量结果表明:LiF插层可以影响器件内部载流子的输运和激发态的形成.较厚的插层阻碍了空穴的传输,使器件的电流效率变低.但实验中发现, 关键词： LiF插层结构 磁场效应 三重态激子     

深陷阱对有机磷光双掺杂体系电致发光器件效率衰退的影响

研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性,并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl（CBP）为主体,绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)（Ir(ppy)₃）和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)（Ir(piq)₃）为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)₃发光峰516 nm处的光致发光寿命测试,实验发现在Ir(ppy)₃掺杂比例保持定值时,随着深能级掺杂材料Ir(piq)₃的引入,其光致发光光谱中Ir(ppy)₃的相对发光强度减弱且发光寿命变短,当Ir(piq)₃掺杂浓度继续提高时,薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)₃的发光寿命基本不变。实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递,但当掺杂浓度达到高浓度时,能量传递主要来自于主客体之间的传递,两者作为独立的发光中心发光。然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)₃,CBP∶Ir(ppy)₃∶Ir(piq)₃和CBP∶Ir(ppy)₃∶PTB7的三组器件,器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi（15 nm）/Alq₃（25 nm）/LiF（0.6 nm）/Al（80 nm）。在Ir(ppy)₃和Ir(piq)₃共掺杂器件和Ir(ppy)₃单掺杂器件的对比实验中发现,加入一定比例的深能级材料后,器件的电致发光光谱发生改变,Ir(piq)₃的相对发光强度增强,器件发光效率下降且效率滚降现象明显。通过对器件进行J-V测试,发现在Ir(ppy)₃单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高,但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)₃后,陷阱填充电流基本保持一致。瞬态电致发光测试表明,随着Ir(ppy)₃掺杂比例的提高,器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低,这是由于Ir(ppy)₃具有一定的传导电荷作用,会减少器件中的陷阱载流子,这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)₃是限制载流子的主要能级陷阱。同时发现随反向偏压的增大,瞬态发光强度增大且发光衰减加速,这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放,重新复合发光,说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子,而由于主体三线态激子具有较长的寿命,激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离,从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧,导致发光衰减加速。在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)₃共掺杂器件实验中发现,随着PTB7掺杂浓度提高,陷阱浓度变大且器件效率降低,具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中,深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱,引起载流子大量堆积,从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧,使器件的发光效率衰退。     

激子复合区厚度对有机磁效应的影响

在常规型有机发光二极管的基础上, 通过改变发光层tri-(8-hydroxyquinoline) aluminum (III) (Alq₃)厚度, 研究了激子复合区厚度对有机发光二极管磁效应的影响.测量了器件在不同温度及偏压下电致发光及注入电流在外加磁场作用下的变化, 着重研究了低温下的有机磁电导效应和有机磁电致发光效应.实验发现, 低温(50 K)高磁场 (500 mT)下, 器件表现出随Alq₃厚度的减薄, 磁电导值由正到负再到正的非单调变化.利用磁场调控的超精细相互作用、 磁场抑制的三重态激子-电荷反应以及激子在界面的淬灭效应, 对有机磁电导在低温下表现出的现象进行了定性的解释.实验结果表明, 通过改变激子复合区的厚度, 可以实现对激子浓度的有效调节, 进而实现对有机磁电导和磁电致发光效应的调节. 该研究进一步丰富了有机磁效应的实验现象, 同时提供了一种调控有机磁效应的手段. 关键词： 激子复合区 激子浓度 有机磁电导 有机磁电致发光     

具有穿插界面结构的高效绿光有机电致磷光器件

以传统有机电致磷光器件ITO/NPB/CBP∶Ir(ppy)₃/BAlq/Alq₃/LiF/Al为研究对象,在NPB/CBP∶Ir(ppy)₃、CBP∶Ir(ppy)₃/BAlq及BAlq/Alq₃界面处构造交互穿插结构。器件的光电性能测试表明:交互穿插结构一方面能够降低电流密度,减少高电流密度下磷光猝灭中心的形成;另一方面能增加载流子复合界面面积,从而分散界面三线态激子,降低三线态-三线态激子的猝灭。此外,界面凸起的存在还有利于器件的光耦合输出。实验结果表明:当穿插厚度为10 nm,器件的最大电流效率达到34.0 cd/A,与传统器件的电流效率18.7 cd/A相比,提高了55%。     

超低效率滚降顶发射白光有机电致发光器件

利用Ag/tris-（8-hydroxyquinoline） aluminum（Alq₃）/Ag/Alq₃/Ag这一金属/有机半导体多层结构作为阳极,实现了超低效率滚降的顶发射白光器件。在该器件中,我们在蓝光和橙光发光单元之间引入一个薄的4,4′-bis（9-carbazolyl）-2,2′-biphenyl（CBP）层,从而减少橙光发光层与蓝光发光层的Dexter能量传递,用以改善白光器件发光光谱及效率。通过优化微腔设计,实现了对橙光磷光材料发射的调控。最终,我们获得了在60 000 cd/m²亮度下效率滚降仅为17%的顶发射白光器件。在效率方面,虽然顶发射白光器件与底发射白光器件不相上下,但由于微腔效应的存在,顶发射白光器件的效率滚降却远低于底发射白光器件的效率滚降。     

铽配合物Tb(o-MBA)3phen与PVK掺杂体系的发光机理

合成了一种新型的稀土铽配合物材料Tb(o-MBA)₃phen,并把它作为发光材料应用于有机电致发光器件中。将铽配合物与PVK的混合溶液用旋涂法制得发光层,并利用Alq₃作为电子传输层制备了多种结构的电致发光器件:器件A:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/LiF/Al;器件B:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/BCP/Alq₃/LiF/Al;器件C:ITO/BCP/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/Alq₃/LiF/Al。由器件A和C得到了纯正的、明亮的Tb³⁺的绿光发射,发射光谱中四个特征峰分别对应着能级⁵D₄→⁷F_J(J=6,5,4,3)的跃迁,而PVK的发光完全被抑制。在光致发光中PVK的发射光谱和铽配合物的激发光谱有一定的重叠,两者之间可能存在Frster能量传递。同时PVK与铽配合物掺杂体系的激发光谱与纯PVK的激发光谱非常相像,而与铽配合物的激发光谱差别很大,这也说明掺杂体系中铽的发光有一部分来源于PVK分子的激发,PVK与铽配合物之间存能量传递过程。研究了掺杂体系的电致发光性能,在电致发光中,铽的发光主要来源于稀土配合物直接俘获载流子形成激子并复合发光。通过优化选择得到了发光性能较好的器件,器件的最大亮度在17V时达到180cd/m²。     

室温下磁场对基于Alq3的有机电致发光器件的影响

制备了ITO/NPB/LiF/Alq₃/LiF/Al的器件,测量了该组器件效率和亮度的磁效应.结果表明,在50 mT磁场中,当LiF缓冲层厚度为0.8 nm时,器件的效率最大增加了12.4%,磁致亮度最大变化率17%.同时,制备的磷光器件ITO/NPB/LiF/CBP:6 wt% Ir(ppy)₃/BCP/Alq₃/ LiF/Al,在50mT磁场作用下,当LiF缓冲层的厚度为0.8 nm时,器件的效率最大增加12.1%.在Alq_{3 关键词： 有机发光 磁场 效率 磁致亮度}     

Change of the dominant luminescent mechanism with increasing current density in molecularly doped organic light-emitting devices

We have fabricated and measured a series of electroluminescent devices with the structure of ITO/TPD/Eu(TTA)₃phen (x):CBP/BCP/ALQ/LiF/Al, where x is the weight percentage of Eu(TTA)₃phen (from 0% to 6%). At very low current density, carrier trapping is the dominant luminescent mechanism and the 4% doped device shows the highest electroluminescence (EL) efficiency among all these devices. With increasing current density, Förster energy transfer participates in EL process. At the current density of 10.0 and 80.0 mA/cm², 2% and 3% doped devices show the highest EL efficiency, respectively. From analysis of the EL spectra and the EL efficiency-current density characteristics, we found that the EL efficiency is manipulated by Förster energy transfer efficiency at high current density. So we suggest that the dominant luminescent mechanism changes gradually from carrier trapping to Förster energy transfer with increasing current density. Moreover, the conversion of dominant EL mechanism was suspected to be partly responsible for the EL efficiency roll-off because of the lower EL quantum efficiency of Förster energy transfer compared with carrier trapping.     

硅基板和铜基板垂直结构GaN基LED变温变电流发光性能的研究

本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜剥离转移到新的硅基板和紫铜基板上,并获得了垂直结构的LED芯片,对其变温变电流电致发光(EL)特性进行了研究. 结果表明:当环境温度不变时,在13 K低温状态下铜基板芯片的EL波长始终大于硅基板芯片约6 nm,在300 K 状态下随着驱动电流的加大铜基板芯片的EL波长会由大于硅基板芯片3 nm左右而逐渐变为与硅基板芯片重合;当驱动电流不变时,环境温度由13 K升高到320 K,两种基板芯片的EL波长随温度升高呈现S形变化并且波谱逐渐趋于重合;在100 K以下温度时铜基板芯片的Droop效应比硅基板芯片明显,在100 K 以上温度时硅基板芯片的Droop效应比铜基板芯片明显. 可能是由于两种芯片的基板具有不同的热膨胀系数和热导率导致了其变温变电流的EL特性不同. 关键词： GaN 热膨胀系数 内量子效率 热导率     

双电子传输层对有机发光二极管效率及其衰减的改善

采用Bphen和BCP制成双电子传输层(Doubleelectrontransportlayers, DETLs)的有机发光二极管器件, 与Bphen单独作ETL的器件相比, DETLs器件具有较小的空穴漏电流, 效率提升10%。与BCP独自作ETL的器件相比, 更多的电子注入使DETLs器件的效率在50~600mA/cm²的电流范围内没有衰减。BCP作ETL的器件的效率从50mA/cm²时的2.5cd/A衰减至300mA/cm²的2.1cd/A, 衰减了16%。Cs₂CO₃:BCP独自作ETL的器件效率在50~300mA/cm²的电流范围内衰减了30%, 而Bphen/Cs₂CO₃:BCP作DETLs的器件效率在50~600mA/cm²的电流范围内衰减幅度为0, 原因是Bphen阻挡了Cs原子扩散至发光层。     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39V分别提高到0.58V、0.55V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92mA/cm2分别降低到1.77mA/cm2、1.81mA/cm2,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10nm时,器件短路电流密度减少到0.35mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1nm时的0.43V增加10nm时0.63V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

稳定的蓝色及白色有机薄膜电致发光器件

报道了一种稳定的蓝色和白色有机薄膜电致发光器件,蓝色器件最大亮度为7526cd／m^2,最大效率1．451m／W,半亮度寿命1035h(初始亮度l00cd／m^2)。白色器件的最大亮度为14850cd／m^2,最大效率2．881m／W,色度x=0．31,y=0．38,且色度不随电流增大而变化,半亮度寿命为2860h(初始亮度100cd／m^2)。     

不同发光染料的顶发射有机电致发光器件的研制

通过设计合理的微腔结构,制备了基于绿光染料C545t、黄光染料Rubrene、红光染料DCJTB的3种顶发射有机电致发光器件。研究了不同发光染料对顶发射器件的光谱的影响。研究表明,微腔结构对光谱具有窄化作用。绿光、黄光器件的发光峰波长并未随视角增大而明显变化,体现出良好的光谱角度性,而红光器件却出现了明显的光谱蓝移现象。绿光器件的最大功率效率为8.7 lm/W,当电流密度为45 m A/cm2时,亮度能达到7 205 cd/m2;黄光器件的电流效率最大值为11.5 cd/A,当电流密度为48 m A/cm2时,亮度可达到3 770 cd/m2;红光器件的电流效率最大能达到3.54 cd/A,当电流密度为50 m A/cm2时,可获得1 358 cd/m2的亮度。采用合适的发光材料以及合适的器件结构,不仅可以提高顶发射器件的色纯度及发光效率,还可以改善器件发光光谱的角度依赖性。     

Effect of thickness variation of hole injection and hole blocking layers on the performance of fluorescent green organic light emitting diodes

In this paper we present the effect of thickness variation of hole injection and hole blocking layers on the performance of fluorescent green organic light emitting diodes (OLEDs). A number of OLED devices have been fabricated with combinations of hole injecting and hole blocking layers of varying thicknesses. Even though hole blocking and hole injection layers have opposite functions, yet there is a particular combination of their thicknesses when they function in conjunction and luminous efficiency and power efficiency are maximized. The optimum thickness of CuPc (Copper(II) phthalocyanine) layer, used as hole injection layer and BCP (2,9 dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) used as hole blocking layer were found to be 18 nm and 10 nm respectively. It is with this delicate adjustment of thicknesses, charge balancing is achieved and luminous efficiency and power efficiency were optimized. The maximum luminous efficiency of 3.82 cd/A at a current density of 24.45 mA/cm² and maximum power efficiency of 2.61 lm/W at a current density of 5.3 mA/cm² were achieved. We obtained luminance of 5993 cd/m² when current density was 140 mA/cm². The EL spectra was obtained for the LEDs and found that it has a peaking at 524 nm of wavelength.     

Influence of injection current and temperature on electroluminescence in InGaN/GaN multiple quantum wells

Electroluminescence (EL) spectra of blue InGaN/GaN multiple-quantum-well light-emitting diode (LED) have been investigated over a wide range of injection current (0.001–200 mA) and at various temperatures (6–300 K). Surprisingly, with increasing the injection current the EL peak energy shows an initial blueshift accompanied by a broadening of the EL linewidth at low temperatures (below 30 K). This trend differs from the usual photoluminescence (PL) measurement results, which have shown that with increasing the optical excitation power the PL peak energy gave an initial blueshift accompanied by a narrowing of the PL linewidth at low temperatures. The anomalous current behavior of the EL spectra may be attributed to electron leakage results in the failure of Coulomb screening effect and the relative enhancement of the low-energetic localized state filling at low temperatures and low currents. The electron leakage for the LED is further confirmed by both the current dependence of the EL intensity and the temperature dependence of the EL efficiency.     

Color tunable high efficiency microcavity organic light-emitting diodes

Color tunable microcavity organic light-emitting diodes (OLEDs) with structure of distributed Bragg reflectors (DBR)/indium-tin-oxide (ITO)/N,N′-di(naphthalene-1-yl)-N,N′-diphenyl-benzidine (NPB)/tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq₃)/LiF/Al were fabricated. Orange red and green light emissions with full width at half maximum (FWHM) of less than 20 nm were obtained through simply changing the thickness of NPB layer. Furthermore, due to the effective modification of the spontaneous emission within microcavity, the brightness and electroluminescent (EL) efficiency of the microcavity OLEDs were significantly enhanced. The maximum brightness and current efficiency, respectively, reached 31000 cd/m² at a current density of 480.0 mA/cm² and 8.3 cd/A at a current density of 110.0 mA/cm² for green devices, and 9700 cd/m² at a current density of 180.0 mA/cm² and 6.6 cd/A at a current density of 36.4 mA/cm² for red devices, which are over 1.5 times higher than those of noncavity OLEDs.      

Effect of Droop Phenomenon in InGaN/GaN Blue Laser Diodes on Threshold Current

Electroluminescence(EL) and temperature-dependent photoluminescence measurements are performed to study the internal quantum efficiency droop phenomenon of blue laser diodes(LDs) before lasing. Based on the ABC mode, the EL result demonstrates that non-radiative recombination rates of LDs with threshold current densities of 4 and 6 kA/cm~2 are similar, while LD with threshold current density of 4 kA/cm~2 exhibits a smaller augerlike recombination rate compared with the one of 6 kA/cm~2. The internal quantum efficiency droop is more serious for LD with higher threshold current density. The internal quantum efficiency value estimated from temperature-dependent photoluminescence is consistent with EL measurements.