有机层厚度变化的有机电致发光器件与微腔器件光谱分析

设计中心波长为520nm,改变有机层厚度,即空穴传输层NPB和发光层Alq3的厚度,分别由10nm逐渐增加至100nm,器件的总体厚度也随着改变,分别计算模拟出有机电致发光器件(OLED)和微腔有机电致发光器件(MOLED)的电致发光谱(EL),并对光谱的积分强度、峰值强度、半峰全宽、峰值位置的三维分布图进行比较分析。综合考虑光谱的峰值位置(中心波长)、最大的峰值强度和积分强度(与亮度、效率相关)、最小半峰全宽(色纯度高)进行合理的设计,可以找到最佳厚度。发现:NPB和Alq3的厚度分别为70和62nm时,器件性能最佳,并且微腔器件的结果尤为明显。结果表明,通过模拟计算,可以深入探索MOLED和OLED发光特性,设计出合理的器件结构。     

不同厚度红色有机微腔电致发光器件性能研究

设计并制作了三个不同厚度的红色有机微腔电致发光器件,器件结构是:Glass/DBR/ITO(厚度分别为150,182,196nm)/NPB(82nm)/DCM-Alq3(71nm)/Mg-Ag(70nm)。实验结果表明,随着氧化铟锡(ITO)的厚度增加,导致整个微腔器件的腔长度增加,器件的谐振模式(发光峰值)改变,由604nm红移到640nm最后到656nm。CIE色坐标由(0.52,0.48)变至(0.61,0.37)至(0.61,0.38),色纯度逐渐提高。性能较好的是ITO厚度为150nm的微腔器件,中心波长位于604nm处,最大亮度达到32008cd/m2,最大电流效率为3.15cd/A。这表明ITO厚度对微腔有机电致发光器件的发光性能有着很大影响。     

新型MOLEDs的光学性能

将负折射率介质层(NRIDL)引入到微腔有机电致发光器件(MOLEDs)中,设计了新型的微腔器件。利用传输矩阵法对此器件的反射率大小、器件厚度对发射峰的影响以及电致发光(EL)光谱性质进行了分析和讨论。结果表明:与普通微腔器件相比,新型微腔器件的谱线宽度显著窄化,峰值强度明显增强,并且受腔体长度的影响较小。这些结果为进一步提高微腔器件的发光色纯度、薄化器件厚度提供了新方法。     

有机微腔绿色发光二极管

光学微腔是指尺寸在光波长量级的光学微型谐振腔。微腔结构可以使腔内物质和光场的相互作用与体材料相比发生很大变化,出现了自发辐射谱线窄化和增强等腔效应。利用这些腔效应,可以改善有机发光器件的性能。采用微腔结构,优化设计并研制了有机微腔绿色发光二极管,器件结构为Glass/DBR/ITO/NPB/Alq∶Rubrene/Alq/MgAg,获得了最大亮度40100 cd/m2、最大发光效率为6.44 cd/A、半峰全宽为28 nm的纯绿色有机微腔电致发光器件。而与之比较的无腔器件最大亮度为22580 cd/m2、最大发光效率为2.98 cd/A、半峰全宽为120 nm。相同电流密度下微腔电致发光谱的峰值发射强度是无腔器件的4.2倍。结果表明将微腔结构引入有机电致发光器件中,不但改善了发光的色纯度,而且使器件的发光效率和亮度都得到明显增强。     

激子位置不同微腔有机电致发光器件性能模拟

微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性直接与微腔的结构相关,可以根据微腔器件的相关计算公式,运用传输矩阵法对MOLED进行模拟设计。本文对微腔总长度L=λ/2(λ:中心波长)不变情况下,激子在微腔内不同位置复合发光的电致发光(EL)光谱性能进行模拟并比较。结果表明:发光谱的峰值都在所设计的中心波长520nm处,半峰全宽(FWHM)都是17nm,激子处在微腔的中心区域时,峰值强度和积分强度都是最大,这是因为激子此时位于腔内电场的最大值处,偏离此处的两侧逐渐变小。以上结果表明:要制作出高效率的MOLED,必须使激子处于微腔内的最佳位置处。     

全介质镜微腔的结构设计与发光特性的模拟

设计了4种不同介质镜结构的全介质镜λ微腔,并模拟研究了腔内有机发光层的发光特性。结果表明,DBR结构的不同会导致腔镜反射相移的变化,从而最终改变了器件的透射光谱、腔内驻波电场分布、PL光谱峰值位置和强度等参数。只有合理的器件结构设计才能使腔内的发光得到有效的增强。对称偶数层DBR构成的λ腔可以使谐振峰位置的PL光谱峰值强度增加59倍。     

功能层厚度对叠层有机电致发光器件出光性能影响的数值研究

功能层厚度是影响有机电致发光器件出光效率的主要因素之一,故获得不同功能层厚度对器件出光特性的影响规律是制备高性能器件的重要基础. 本文基于薄膜光学原理、电偶极子辐射理论及Fabry-Pérot微腔原理,建立了结构为glass/ITO/N,N0-bis（naphthalen-1-yl）-N,N0-bis（phenyl）-benzidine（NPB）/tris（8-hydroxyquinoline）aluminum（Alq₃）/molybdenum trioxide（MoO₃）/NPB/Alq₃/Al的叠层有机电致发光器件的光学模型,系统地研究了各个功能层厚度对叠层有机电致发光器件出光强度的影响,得到了功能层厚度对器件出光强度影响的规律. 该模型的建立与所获得的结果可对深入了解叠层有机电致发光器件的工作机理以及制备高性能的器件提供一定的帮助. 关键词： 叠层有机发光器件 出光特性 厚度 数值研究     

利用光学微腔效应调节顶发射蓝光器件的色纯度

有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受材料本身的限制,而通过光学微腔效应可以从器件结构上的改变来调节色纯度。本文介绍了一种通过调节有机层厚度,从而获得高纯度单色发光器件的方法。利用这种方法制作了有机顶发射蓝光器件,器件结构为Ag/m-MTDATA/NPB/DPVBi/Alq₃/LiF/Al/Ag)。通过调节有机层的厚度,获得了高色纯度的发光器件,正向出射的蓝光色坐标达到了(0.14,0.07)。     

ZnS薄膜参数对有机/无机复合发光器件特性的影响

半导体量子点(QDs)具有发光效率高和发光波长可调等特点。采用胶体CdSe QDs作电致发光器件的有源材料,TPD(N,N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine)作空穴传输层,ZnS作电子传输层,研究了有机/无机复合发光器件ITO/TPD/CdSe QDs/ZnS/Ag的电致发光特性。TPD和CdSe QDs薄膜采用旋涂方法、ZnS薄膜采用磁控溅射方法沉积,器件表面平整。CdSe QDs的光致发光和电致发光谱峰位波长均位于～580 nm,属于量子点的带边激子发光。我们与以前的ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag发光器件结构进行了对比,发现新的器件结构的电致发光谱没有观察到QDs表面态的发光,而且新器件的发光强度是ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag结构的～10倍。发光效率的提高归因于碰撞激发与载流子注入两种发光机制并存的结果：一方面电子经过ZnS 层加速后,碰撞激发CdSe QDs发光;另一方面,空穴从TPD层注入CdSe QDs 与QDs中激发的电子复合发光。我们进一步研究了ZnS电子加速层厚度对发光特性的影响,选择ZnS薄膜的厚度分别是80,120 和160 nm,发现随着ZnS层厚度增大,器件启亮电压升高,EL强度增大,但是击穿电压降低。EL峰位随着ZnS厚度的减小发生明显蓝移,对上述实验现象进行了机理解释。     

微腔有机电致发光器件角度依赖性的模拟与实验验证

为了分析微腔有机电致发光器件(MOLED)发光的角度依赖性,根据微腔计算公式,采用传输矩阵法进行了模拟计算,并进行了实验验证。所设计器件的结构为Glass/DBR/ITO(58 nm)/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm )/Al(150 nm)。由实验得到的电致发光(EL)谱可以观察到:随着探测角度的加大,发光峰蓝移、强度减小。与模拟得出的不同观测角度下的反射谱进行比较,发现透射峰值与EL峰值相对应。模拟分析发现,这是由于观测角不同,微腔两个反射镜的S和P偏振的反射率及反射相移不同,同时腔内光学厚度发生变化,即微腔长度变化共同作用所导致。     

以联苯乙烯衍生物为发光层的蓝色有机发光二极管特性的研究

以一种新型联苯乙烯衍生物NPVBi作为发光层，制备了结构为：ITO／TPD／NPVBi/Alq3/LiF/Al的有机薄膜电致发光器件，其中TPD厚度保持为50nm,NPVBi与Alq3厚度之和保持为50nm。通过调节NPVBi与Alq3的厚度，获得了色纯度较好的NPVBi蓝色电致发光，最高亮度为708cd/m^2，最大流明效率为1.13lm/W。结果表明，发光层NPVBi和电子传输层Alq3的厚度对器件的发光特性有显著的影响。     

输运层厚度对双层有机器件复合发光的影响

采用ITO/PVK/Alq/Al双层电致发光（EL）结构,制备了三种载流子输运层厚度分别为30、60、120nm,发光层厚度均为300nm的有机薄膜EL器件,测试其EL谱及J-V特性曲线。根据有机EL器件中载流子的产生和输运过程导出了载流子复合几率及电子和空穴密度分布表示式,用以解释其发光强度随输运层厚度的变化关系,用一维无序结构载流子随机跃迁模型讨论输运层厚度对器件电流密度及启动电压的影响,探讨了载流子在薄膜中的输运过程,其理论与实验符合得很好。     

Excited state complex and electroluminescence in TPD-based single layer device

N-N′-diphenyl-N,N′-(bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine) (TPD), was used to fabricate single layer devices (ITO/TPD/Ca/Al). A near-white emission (CIE coordinate of 0.25, 0.24) is observed in electroluminescence (EL) of the single layer device with prominent emission bands at 400, 475 and 670 nm. Steady state and time-resolved emission spectra of spin-coated and annealed TPD films and TRES and TRANES analysis confirmed that emission at 400 and 475 nm are due to monomer and excimer emission, respectively. The origin of the red emission at 670 nm in EL is discussed.     

Creation and Investigation of Organic Light-Emitting Structures Containing Arrays of Colloidal Quantum Dots

We have created organic electroluminescent structures—ITO/TPD/Alq3/Al and ITO/PEDOT:PSS/TPD/Alq3/Al—which are organic light-emitting diodes (OLEDs). Experiments on the incorporation of CdSe/ZnS colloidal quantum dots into the active layer of the structure have been performed. The parameters of the created structures have been determined using optical-spectroscopy methods. The appropriateness of using the method of high-speed vacuum thermal deposition as a main method for the deposition of structural layers has been demonstrated, and the possibility of accelerated formation of layers of the material without disturbing its chemical structure has been shown. By measuring the photoluminescence spectra at different points in samples, we have determined the quality of the obtained structures and plotted maps of the radiation power distribution of the material and of its thickness. Recommendations for the creation of upper contacts and other regions of light-emitting structures have been formulated. We have created organic structures with ITO/PEDOT:PSS/TPD/TPD + CQD’s CdSe/Alq3/Al colloidal quantum dots, in which electroluminescence of CdSe/ZnS quantum dots has been obtained for a wide range of applied voltages. It has been shown that the introduction of colloidal quantum dots into the structure leads to a significant modification of its electroluminescence spectrum.     

Organic single-quantum-well electroluminescent device

A new kind of single-quantum-well electroluminescent (EL) device consists of a hole transport N,N-Bis(3-methyphenyl)-N,N-diphenylbenzidine(TPD) layer, and electron transport 8-(quinolinolate)-aluminum(Alq) layer and a light emitting layer of Alq doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) has been fabricated by the multisource-type high-vaccum organic molecular deposition. The dopant rubrene is as a potential well, and the undoped Alq layer is as a barrier layer. The EL spectra shows the spectral narrowing and the emission peak energy blue-shift, and the efficiency and luminance of the device have been significantly improved. The experimental phenomena is explained as the result of recombination of carriers from the quantized energy state.     

BCP在多层有机电致发光器件中的作用

作为空穴阻挡材料,BCP通常被用在蓝光以及白光有机电致发光器件中,其空穴阻挡能力随着其厚度的增加而增强;另一方面,在电场作用下,空穴也能隧穿厚度较薄的BCP层。为了深入了解BCP在多层有机电致发光器件中的作用,文章研究了不同电压下BCP层厚度对器件ITO/NPB/BCP/Alq₃∶DCJTB/Alq₃/Al电致发光光谱的影响。实验发现,较薄的BCP层可以部分地阻挡空穴并能调节能量在不同发光层之间的传递,从而容易获得白光器件;但该种结构器件的电致发光光谱随着电压的变化变动较大。当BCP层足够厚时,器件的电致发光光谱也变得相对较稳定; 当BCP的厚度为15 nm以上时,空穴就很难再隧穿过去。文章还讨论了不同电压下多层器件的电致发光光谱发生变化的原因。     

多层有机薄膜电致发光器件

制备了以苯乙烯锘三苯胺衍生物为空穴传输层Ａｌｑ３为发光层的双层有机薄膜电致姨光器件。还把不同厚度的恶二唑衍生物加在ＳＡ和Ａｌｑ３之间制备了两种三层结构的有机薄膜电致发光器件，实现了ＳＡ的蓝色发光。进行了器件存放实验，发现了器件在大气中有较好的稳定性。     

电子传输层厚度及阻塞层对量子点发光二极管性能的影响

针对量子点发光二极管(QLED)中载流子注入不平衡的问题,对空穴和电子在量子点层的注入速率进行了研究。制备了不同电子传输层厚度、结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/QDs/Alq3/Al的QLED样品。Alq_3厚度由25 nm逐步递增至45 nm时,器件的开启电压升高,器件均发出量子点的红光。当Alq_3厚度为30nm时,器件的电流效率最高。此时,空穴和电子在量子点层的注入速率达到相对平衡。为进一步研究器件的发光特性,在QDs和Alq_3接触界面嵌入电子阻塞层TPD。研究发现,当TPD的厚度为1 nm时,器件发出红光;当TPD厚度为3 nm和5 nm时,器件开始出现绿光。实验结果表明,在选取电子阻塞层时,应选择LUMO较低的材料且阻塞层的厚度必须很薄。     

基于新型空穴传输材料的有机电致发光器件的研究

利用真空蒸镀方法以N2,N7-二(间甲苯胺基)-N2,N7-二苯基-2,7-二胺基-9,9-二甲基芴[2,7-bis(pmethoxyphenyl-m'-tolylamino)9,9-dimethylfluorene,TPF-OMe]为空穴传输层、8-羟基喹啉铝[tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum,Alq3)]作为发光层及电子传输层,制备了双层器件.与制作的典型双层结构N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺[N,N'-biphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'diamine,TPD/Alq3]器件相比,电流密度较大,发光效率低,发光谱峰为516 nm,色坐标为(0.30,0.53),为Alq3材料发光.以TPF-OMe为发光层兼空穴传输层,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l,10-phenanthroline,bathocuproine或BCP)为空穴阻挡层,Alq3为电子传输层,制作三层有机电致发光器件.结果表明,光谱峰值在414 nm,色坐标为(0.20,0.24),为蓝色光,是TPF-OMe材料本身发光,器件在15 V电压下电流密度为1137 mA/cm2,亮度为900 cd/m2,在3 V偏压下有最大流明效率,为0.11 lm/W.基于TPF-OMe材料的器件的击穿温度比基于TPD材料的器件高近20℃,原因可能在于TPF-OMe材料比TPD材料高19℃的玻璃化转变温度(Tg).