基于共价有机聚合物空穴注入层的钙钛矿发光二极管EI北大核心CSCD

卤化物钙钛矿(ABX)量子点及其发光器件具有色纯度高、外量子效率高以及在可见光范围内可调等特点,近年来在照明、显示等领域中展现出巨大潜力。然而,钙钛矿量子点发光二极管(PeQLEDs)的稳定性正成为制约其商业应用的最大障碍,除了钙钛矿发光层本身的稳定性问题之外,传输层的水氧稳定性问题也不可忽略。为了解决这一发展过程中的难题,我们提出了基于氮唑类单体构筑共价有机聚合物材料(COP-N)替代传统的PEDOT∶PSS作为空穴注入层材料的新型PeQLEDs。我们发现COP-N具有本征的水氧稳定性,且与PVK之间的空穴注入势垒更小。这些特性使得基于COP-N的PeQLED在取得比PEDOT∶PSS更好发光效率的同时实现了近2倍的稳定性提升。我们认为,这种共价有机聚合物有望成为新型的空穴注入材料,实现高效稳定的钙钛矿电致发光,促进钙钛矿发光器件的发展。     

基于Spiro-OMeTAD电子阻挡层的量子点发光二极管电荷平衡改善

针对量子点发光二极管空穴传输层和电子传输层的迁移率差异而导致的电荷不平衡问题,将具有最低未占分子轨道高能级的有机聚合物Spiro-OMeTAD薄膜放置在空穴传输层与量子点发光层之间,阻挡过剩电子由量子点发光层向空穴传输层的传输,促进器件的电荷平衡,制备出一种高效的新型绿色量子点发光二极管。结果表明:相比于传统器件,新型绿色量子点发光二极管器件的外部量子效率提升了87%,达到11.87%,亮度提升了106%,达到53055cd/m~2;阻挡过剩电子的传输可以显著改善器件中的电荷不平衡现象。     

基于溶液加工小分子材料发光层的有机-无机复合发光器件

报道了基于溶液加工有机小分子材料发光层、聚乙烯亚胺电子注入层的有机-无机复合发光器件. 优化了空穴传输层和磷光染料的掺杂浓度, 得到最佳发光效率的器件. 蓝光、黄光和红光器件的最大外量子效率为17.3%, 10.7% 和7.3%. 在发光亮度为1000 cd/m² 时, 蓝光、黄光和红光器件的外量子效率分别为17.0%, 10.6% 和5.8%, 器件效率下降较小. 原因在于同时采用空穴传输型和电子传输型的小分子材料作为共同主体材料, 器件具有较宽的载流子复合区域, 降低了三线激发态-三线激发态湮灭和三线激发态-极化子相互作用对器件发光效率的影响. 白光器件在亮度为1000 cd/m²时, 发光效率和功率效率为31 cd/A和 14.8 lm/W. 器件的色度为(0.32, 0.42), 色度比较稳定, 随电流的变化微小. 器件的效率较以往报道的有机-无机复合发光器件有显著的提高, 主要归因于在聚乙烯亚胺上能够制备特性良好的小分子材料薄膜, 以及小分子主体材料拥有较高的三线态能量和平衡的载流子传输特性, 能够获得高效的磷光发射.     

基于改性空穴注入层与复合发光层的高效钙钛矿发光二极管

有机金属卤化钙钛矿作为发射体具有极高的色纯度和极低的成本,但钙钛矿层普遍较差的形貌制约了器件的性能.引入合适的聚合物可有效改善旋涂型钙钛矿薄膜的均匀性.本文引入聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PSS)改性的聚(3,4-乙撑二氧噻吩):PSS(PEDOT:PSS)作为空穴注入层(HIL),结合一步旋涂制备的三溴化铅甲基胺(MAPbBr3)和聚(环氧乙烷)(PEO)复合膜作为发光层,制备了高效绿光钙钛矿发光二极管.其中,PSS增加了PEDOT:PSS功函数,降低了其与钙钛矿发光层间的注入势垒;而掺杂PEO的钙钛矿膜致密且均匀,覆盖率可以达到100%.基于改性的空穴注入层和复合发光层,我们最终获得了最大亮度为2476 cd·m^–2、最大电流效率为7.6 cd·A^–1的高效钙钛矿发光二极管.     

基于LiF修饰层的喷墨打印钙钛矿发光二极管

金属卤化物钙钛矿材料由于具有高光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等优良光学性能,作为发光材料广泛用于制备钙钛矿电致发光二极管(PeLEDs)。虽然已经取得了较好的研究进展,但是其大面积商业化的进程还比较缓慢,尚需进一步研究。为了实现钙钛矿薄膜发光二极管的大面积制备,本文使用喷墨打印技术,研究了不同基板结构对于钙钛矿前驱液的铺展与结晶成膜的影响及器件性能的比较,引入了具有空穴阻挡能力的无机小分子材料氟化锂(LiF)作为缓冲层沉积于空穴传输层TFB上,获得了像素化的均匀分布的钙钛矿薄膜,从而得到发光均匀的最高亮度为4 861 cd/m~2且最大电流效率为5.41 cd/A的印刷钙钛矿发光二极管。研究表明,LiF修饰层对于空穴的注入具有阻挡作用,并且有效阻止了钙钛矿发光层与TFB接触后所导致的激子猝灭现象。     

基于LiF修饰层的喷墨打印钙钛矿发光二极管EI北大核心CSCD

金属卤化物钙钛矿材料由于具有高光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等优良光学性能,作为发光材料广泛用于制备钙钛矿电致发光二极管(PeLEDs)。虽然已经取得了较好的研究进展,但是其大面积商业化的进程还比较缓慢,尚需进一步研究。为了实现钙钛矿薄膜发光二极管的大面积制备,本文使用喷墨打印技术,研究了不同基板结构对于钙钛矿前驱液的铺展与结晶成膜的影响及器件性能的比较,引入了具有空穴阻挡能力的无机小分子材料氟化锂(LiF)作为缓冲层沉积于空穴传输层TFB上,获得了像素化的均匀分布的钙钛矿薄膜,从而得到发光均匀的最高亮度为4861 cd/m2且最大电流效率为5.41 cd/A的印刷钙钛矿发光二极管。研究表明,LiF修饰层对于空穴的注入具有阻挡作用,并且有效阻止了钙钛矿发光层与TFB接触后所导致的激子猝灭现象。     

溶液法制备的金属掺杂氧化镍空穴注入层在钙钛矿发光二极管上的应用

甲脒基钙钛矿(FAPbX_3)纳米晶(NCs)具有成本低、色纯度高、吸收范围广、带隙可调等特点,在照明显示与光伏领域中表现出良好的应用前景.然而传统钙钛矿发光二极管(LEDs)的空穴注入层材料——PEDOT:PSS,由于其固有的吸湿性和酸性,严重影响着器件的稳定性,而器件的稳定性始终是阻碍钙钛矿发光器件成为实际应用的关键因素之一.本文首次使用溶液法制备的氧化镍(NiO)薄膜作为溴基甲脒钙钛矿(FAPbBr_3) NCs LEDs的空穴注入层,降低空穴注人层对钙钛矿发光层的影响,获得了高效且稳定的钙钛矿发光器件,器件寿命是基于PEDOT:PSS的器件的2.3倍.通过适当浓度的金属掺杂(Cs:NiO/Li:NiO),可以有效改善器件的电荷平衡,从而进一步提高FAPbBr_3 NCs LEDs的性能.基于掺杂2 mol%Cs的NiO的器件表现出最优异的光电性质,其最大亮度,最大电流效率,峰值EQE分别为2970 cd·m~(-2),43.0 cd·A~(-1)和11.0%;相比于传统的PEDOT:PSS基的器件,效率提高了近2倍.     

聚合物级联发光器件

基于溶液加工方法制备了聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)/氧化锌(ZnO)/乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)电荷产生层的聚合物级联发光器件, 发现PEDOT∶PSS层电导和厚度对器件的电流-电压特性影响较小, 不同PEDOT∶PSS对器件发光效率的影响主要来自于其对发光层激子不同的猝灭作用, PEDOT∶PSS厚度为60 nm的级联器件比PEDOT∶PSS 厚度为30 nm的级联器件的发光效率稍高, 原因是PEDOT∶PSS较厚时, 其表面形貌更均匀。级联器件的发光效率和驱动电压分别与发光子单元的发光效率和驱动电压之和相近, 说明在较低的电压下电荷产生层就能够有效产生电荷并注入到发光子单元中,级联器件的发光光谱中包含两个发光子单元的发光光谱,说明两个发光子单元在级联器件中都能正常工作。通过对电荷产生层的电容-电压(C-V)特性的测试, 确认了在电荷产生层中存在电荷的积累过程。证明了PEDOT∶PSS/ZnO/PEIE为有效的电荷产生层。首次报道了包含三个SY-PPV发光单元的级联器件, 三个发光子单元发光效率之和与级联器件的发光效率相当, 其最大发光效率和最大外量子效率分别为21.7 cd·A-1和6.95%。在器件亮度为5 000 cd·m-2时, 器件的发光效率和外量子效率分别为20.5 cd·A-1和6.6%。说明并没有由于发光子单元数目增加而影响级联器件的发光效率。并且其发光光谱和发光子单元的发光光谱相接近。通过 进一步降低CGL中空穴注入层对级联器件的影响有望提高级联器件的发光效率。     

IPTO薄膜制备及其在有机光电器件中的应用

新型IPTO(Pr Ti O3掺杂In2O3)薄膜的可见光透过率及导电性可与商业化的ITO薄膜媲美。采用双源电子束设备制备了一种新型的IPTO透明导电薄膜,通过开尔文探针法测试,其功函数为5.14 e V。为验证新型IPTO透明导电阳极对有机电致发光器件性能的影响,将IPTO替代商业化ITO作为阳极制备了有机电致发光器件。基于IPTO阳极的器件的亮度最大值为85 140 cd/m2,外量子效率最大值为3.16%,分别为以ITO为阳极的器件的3倍及1.13倍。这种性能的改善是由于IPTO具有较小的表面粗糙度及较高的功函数,可以降低阳极的注入势垒,有利于电荷向有机层注入,改善了器件内的空穴及电子的注入平衡。     

硅片上顶发射的有机电致发光器件

为了更好地实现有机发光器件在硅片上的有源矩阵显示,有必要探讨在硅片上直接制作透明阴极的顶发射有机发光器件。在顶发射发光器件中,为了到达高的发光效率,底部阳极一般采用高反射率的金属。在通常所用的各种金属当中,金属银对可见光具有很高的反射率,然而由于其具有相当低的功函数,导致与有机材料间能级的不匹配,从而引起有机发光器件中阳极空穴注入的不理想而影响器件的性能。我们在硅片上制备顶发射的有机发光器件,用薄层QAD(quinacridone)作为发光层,表面修饰的银作为阳极,制备的有机发光器件的亮度在外加电压10V时达到13700cd／m^2,器件的最大电流效率在7V时达到4．3cd／A,是没有薄层QAD器件的2倍多,是由在器件中存在Alq3与QAD之间Foester能量转移机制引起的。     

基于纳米硅结构的氮化硅基发光器件电致发光特性研究

利用等离子体增强化学气相沉积法制备了镶嵌于氮化硅的高密度纳米硅薄膜,并以此作为发光有源层构建基于p-Si/氮化硅基发光层/AZO结构发光二极管,在室温下观察到了电致可见发光.在此基础上,在器件p-Si空穴注入层与氮化硅基发光层之间加入纳米硅薄层作为空穴阻挡层,研究器件电致发光性质,实验结果表明器件的发光强度显著增强,并且发光效率较无纳米硅阻挡层的发光器件提高了80%以上.     

发光层位置对白光有机发光二极管的影响

同一种主体材料MADN中混掺不同的掺杂剂,分别制备了两种白光有机发光二极管,测试并研究了它们的发光效率、寿命、发光亮度、电致发光光谱以及色平衡度。结果表明,两种白光器件的性能受发光层的顺序和厚度的影响显著。发光层顺序由阳极到阴极方向为橙/蓝的器件的稳定性要优于发光层顺序为蓝/橙的器件,这是由于橙光发光层中的rubrene对空穴的陷进作用可捕获穿越橙光发光层中的空穴,从而有效地调控了器件内部的电子、空穴浓度的平衡。通过对器件的优化,制得了色坐标为(0.3201,0.3459)的接近标准白光的有机电致发光器件。     

空穴注入层对蓝色有机电致发光器件性能的影响

以DPVBi为发光层,NPB为空穴传输层,在阳极ITO和NPB之间分别插入不同的空穴注入层CuPc和PEDOT:PSS,制备了两种结构的蓝色有机电致发光器件(OLEDs):ITO/CuPc/NPB/DPVBi/BCP/Alq3/Al和ITO/PEDOT:PSS/NPB/DPVBi/BCP/Alq3/Al,研究了不同空穴注入材料对蓝色OLEDs发光性能的影响,并与没有空穴注入层的器件进行了比较.其中CuPc分别采用旋涂和真空蒸镀两种丁艺,比较了不同成膜工艺对器件发光特性的影响.结果表明:加入空穴注入层的器件比没有空穴注入层器件性能要好,其中插入水溶性CuPc的器件,其发光亮度和效率虽然比蒸镀CuPc器件要低,但比插入PEDOT:PSS 器件发光性能要好.又由于水溶性CuPc采用旋涂工艺成膜,与传统CuPc相比,制备工艺简单,所以为一种不错的空穴注入材料.     

蓝色有机发光材料LiBq4的合成及其发光特性

蓝色有机发光材料的开发对于实现有机发光二极管(OLED)的全彩色化具有十分重要的意义.报道了蓝色有机发光材料8-羟基喹啉硼化锂(LiBq₄)的合成及提纯,研究了LiBq₄的光致发光特性,并用LiBq₄作为发光材料制备了蓝色有机发光器件,研究了电子传输层Alq₃的厚度及空穴缓冲层CuPc对器件电流-电压和亮度-电压特性的影响.结果表明,LiBq₄的光致发光峰值波长为452nm,器件ITO/PVK:TPD/LiBq₄/Alq₃/Al的电致发光光谱峰值波长位于475nm处,在25V工作电压下其最高亮度约为430cd/m².但CuPc的加入加剧了器件中载流子的不平衡注入,导致器件性能恶化.通过调整Alq₃的厚度,同时在Alq₃和Al阴极之间加入LiF薄膜以提高电子注入效率,获得了较为理想的实验结果.     

基于激子阻挡层的高效率绿光钙钛矿电致发光二极管

金属卤化物钙钛矿材料由于具有高的光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等杰出的光学性能,被作为发光材料广泛地用于制备钙钛矿电致发光二极管(perovskite light-emitting diodes,PeLEDs).虽然取得了较好的研究进展,但是其效率和稳定性还未达到商业化的要求,还需要进一步提高.为了提高PeLEDs的效率和稳定性,本文使用旋涂法,引入了一种具有宽带隙和较好空穴传输能力的有机小分子材料4,4′-cyclohexylidenebis[N,N-bis(p-tolyl)aniline](TAPC)作为激子阻挡层,获得了效率和寿命都得到提高的全无机PeLEDs.研究表明,PeLEDs效率和寿命得到提高的物理机制主要源于两方面:1)TAPC具有恰当的最高占有分子轨道能级,与PEDOT:PSS的最高占有分子轨道能级和CsPbBr3的价带边形成了阶梯式能级分布,有利于空穴注入和传输;同时TAPC具有较高的最低未占分子轨道能级,能够有效地阻止电子泄漏到阳极端,并能很好地将电子和激子限制在发光层内;2)TAPC层的引入可以避免钙钛矿发光层与强酸性的空穴注入材料Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(p-styrene sulfonate)(PEDOT:PSS)的直接接触,进而免除钙钛矿发光层由于与PEDOT:PSS的直接接触所导致的激子淬灭,从而提高了激子的发光辐射复合率.     

有机薄膜电致发光器件结构与发光特性的研究

从有机电致发光薄膜的发光机理出发，通过以Ａｌｑ薄膜器件、ＰＶＫ为空穴传输层和Ａｌｑ为发光层的双层 及ＰＶＫ掺荧光材料Ｐｅｒｙｌｅｎｅ的双层薄膜器件的研制，从器件的电致姚谱、电流密度－电压特性、亮度－电压特性的曲线的测试结果，计算分析了器件的流明效率、量子效率，并对有机薄膜电致发光器件的结构与发光特性之间的关系进行研究，利用能级理论分析了器件的姚特性随器件的结构不同所具有的规律。实验表明，加入ＰＶＫ     

9,9-二辛基聚芴-苯并噻二唑交替共聚物的绿光偏振电致发光

通过缩聚法合成了绿光9,9-二辛基聚芴-苯并噻二唑交替共聚物（PFBT）.该聚合物在一定温度范围内形成向列液晶态,利用其在定向层上的有序排列,实现了峰值发光波长为550 nm的偏振电致发光.采用摩擦后的空穴注入层聚（3,4-乙撑二氧噻吩）∶聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）作为定向层,通过偏振紫外可见吸收光谱和偏振光致发光谱,研究了聚合物分子在薄膜平面内的单轴取向特性,计算得到薄膜的有序参数为075.制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PFBT/LiF/Al的聚合物电致发光器件,工作电压为15 V时,电致发光偏振率达到4,亮度和流明效率分别为450 cd/m²和021 cd/A. 关键词： 偏振发光 交替共聚物 聚合物电致发光器件     

利用有机层间互相掺杂提高有机电致发光器件的效率

提高器件的发光效率是实现有机电致发光器件实用化的一个关键因素。通过对器件结构和制作工艺的优化设计，将有机电致发光器件的各个功能层进行互相掺杂，在层间形成互掺过渡层达到平衡载流子的注入，使得注入的电子和空穴有效地限制在互掺的有源区内，增加了载流子相遇复合的几率，进而提高器件的发光效率。器件的最大电流效率在外加电压10．5V时达到7．9cd／A，最大发光亮度在35V时达到49000cd／m^2。和一般掺杂器件相比效率提高2倍以上。同时有机层间的互相掺杂也在一定程度上消除了层问的界面，减少了有机层问的缺陷，与没有过渡层的器件相比，器件老化性能有了明显改善。     

CBP有机薄膜对MEH-PPV聚合物发光二极管性能的影响

以聚合物发光材料MEH-PPV为发光层的聚合物发光二极管的ITO阳极与发光层之间,加入一层溶解于氯仿中的有机小分子CBP,能显著改善发光器件的电流特性。在电压较低的时候能提高电流,在电压较高的时候能抑制电流,从而增加工作电压范围。此外,器件的电流效率也能得到显著的提高。实验结果表明,加入CBP层后,在低电压时,CBP层能够减缓空穴注入到发光层中,将其限制在CBP层,从而在器件中形成一个内电场,有助于电子的传输,降低开启电压,提高发光亮度。在电压较高时,CBP作为电子阻挡层,能阻挡电子漏泄到阳极,从而使在复合区的空穴与少数载流子电子的复合效率提高,改善器件的性能。     

高效率和色稳定性的双超薄发光层的黄光有机电致发光器件

主要对rubrene黄光发光材料制作0.1nm厚度的超薄发光层的有机电致发光器件作了研究,并配合BCP空穴阻挡层探讨了对器件效率和色坐标稳定性的影响。双超薄rubrene发光层配合BCP空穴阻挡层的有机电致发光器件的性能得到了很好的改善,外加电压6V时,器件电流效率为6.35cd.A-1;外加电压10V时,器件发光亮度达到了7068cd.m-2。另外,在较大的外加电压驱动范围内,器件的色坐标一直保持在(0.49,0.49)。增加的发光效率和良好的色坐标稳定性主要是取决于空穴与电子的注入与输运平衡以及激子在超薄rubrene发光层中稳定性的复合平衡。