Ir（PPY）3对Rubrene荧光材料的敏化性研究

最近几年,磷光器件是有机电致发光研究领域和产业化的一大热点。在实验中作者发现PVK∶PBD∶Rubrene共掺体系的发光中存在较强的PVK发光,能量传递不充分。由于一些具有重金属离子的有机物,存在强的自旋-轨道耦合作用,引入到共掺体系可以充分利用单线态和三线态的发光,从而获得高于一般有机材料器件所达到的内量子效率。为获得单色性较好的Rubrene发光,作者将磷光敏化剂Ir(ppy)3引入到PVK∶PBD∶Rubrene共掺溶液中,得到了纯正Rubrene发光,Forester能量传递也更加充分。当进一步提高Rubrene掺杂浓度以后,单色性Rubrene发光更加明显,并讨论了Ir(ppy)3所起的作用和器件的发光机理。磷光材料与有机小分子材料共掺的方法,可以有效提高器件的发光亮度及效率。     

两种磷光材料在聚合物掺杂体系中的发光特性研究

磷光材料由于可以利用电致激发所形成的单重态和三重态激子,因而可以得到接近100%的内量子效率。文章对常温下基于磷光材料Ir(ppy)₃及Ir(piq)₃掺杂PVK薄膜为发光层的器件的光学和电学特性进行了研究。光致发光的结果显示相同掺杂质量比下由PVK到Ir(piq)₃的能量传递比到Ir(ppy)₃更加困难。通过研究两种掺杂体系不同质量比的电致发光特性,可以认为这两种磷光器件的发光主要来自于磷光客体分子直接俘获载流子发光而非主体的能量传递。Ir(piq)₃掺杂体系对掺杂比例的依赖更为明显,从能级结构分析,认为是由于Ir(piq)₃的更低的HOMO及高的LUMO能级,而比Ir(ppy)₃具有更好的载流子俘获和传输特性。     

Ir(PPY)3掺杂PVK的电致发光机理

近几年来发展起来的电致磷光(electrophosphorescence)是有机发光二极管(OLED)研究的新生长点。对电致磷光发光机理的研究随即得到了人们普遍的关注。比较了不同正向偏压条件下Ir(PPY)₃掺杂聚乙烯基咔唑(PVK)的光致发光(PL)和电致发光(EL)光谱。研究结果显示在电场和注入电流的共同作用下,PL光谱中基质PVK发光的相对强度并没有发生显著的变化。电场或注入载流子不会影响PVK向Ir(PPY)₃的能量传递。磷光掺杂聚合物EL主要是由于载流子在掺杂磷光分子上的直接复合,而不是由基质向磷光掺杂分子的能量传递。     

Ir(ppy)3掺杂PVK体系发光特性的研究

对常温下磷光染料Ir(ppy)3掺杂PVK薄膜的光致发光(PL)和电致发光(EL)特性进行了研究。器件结构为ITO/PEDOT:PSS/PVK:Ir(ppy)3/BCP/Alq3/Al。实验发现随磷光材料掺杂浓度的不同,器件的发光性能发生变化。当浓度适宜时,主体材料PVK的发光很弱,主要为Ir(ppy)3的磷光发射。通过L-I-V特性曲线的比较,掺杂浓度为5%的光电性能最好,说明器件在掺杂浓度为5%时效果最佳。     

掺磷光材料有机电致发光器件的能量传递

将高量子效率的磷光材料fac-tris-2-phenylpyridine iridium(III) (Ir(ppy)3)按不同的比例掺杂到具有载流子传输能力的主体材料poly(N-vinylcarbazole) (PVK)中作为发光层制备磷光电致发光器件。通过对器件发光机制的研究,发现光致发光过程中起主导作用的是Fo¨ster能量转移机制;而在电致发光过程中,器件的发光性能受Dexter能量转移和电荷陷获2种能量传递形式的影响。器件的I-V-L特性表明：Ir(ppy)3的掺杂比例为5%时,器件的光功率效率最大,能量转移最充分。     

磷光材料fac-tris(2-phenylpyridinato-N,C2')iridium(Ⅲ)对不同荧光材料的敏化作用及发光机制分析

在荧光材料中掺杂合适的磷光敏化剂,可以大大提高荧光有机电致发光器件(OLED)的效率.选择磷光材料fac-tris(2-phenylpyridinato-N,C2')iridium(Ⅲ)(Ir(ppy)3)分别与荧光材料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl(DCJTB)、5,6,11,12,-tetraphenylnaphthacene(Rubrene)掺杂作为发光层,当掺杂质量比合适时,磷光材料的发光消失,得到了纯正的荧光材料的发光.同时,对磷光材料的敏化作用及发光机制进行了分析,比较了Ir(ppy)3对两种不同荧光材料的敏化作用强弱,发现Ir(ppy)3对荧光材料Rubrene的敏化作用更强.对影响敏化作用的因素进行了分析,推测其原因与磷光材料和荧光材料的相容性质有关.     

磷光材料fac-tris(2-phenylpyridinato-N，C2′)iridium(Ⅲ)对不同荧光材料的敏化作用及发光机制分析

在荧光材料中掺杂合适的磷光敏化剂,可以大大提高荧光有机电致发光器件(OLED)的效率。选择磷光材料知fac-tris(2-phenylpyridinato-N,C^2′)iridium(Ⅲ)(Ir(ppy)3)分别与荧光材料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl(DCJTB)、5,6,11,12,-tetraphenylnaphthacene(Rubrene)掺杂作为发光层,当掺杂质量比合适时,磷光材料的发光消失,得到了纯正的荧光材料的发光。同时,对磷光材料的敏化作用及发光机制进行了分析,比较了Ir(ppy)3对两种不同荧光材料的敏化作用强弱,发现Ir(ppy)3对荧光材料Rubrene的敏化作用更强。对影响敏化作用的因素进行了分析,推测其原因与磷光材料和荧光材料的相容性质有关。     

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%。     

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。     

PBD的掺杂对PVK:Ir(ppy)3体系发光特性的影响

从三线态激子的发光机理入手,研究了PBD作为电子传输材料对PVK:Ir(ppy)3体系的影响。实验中制备了单层器件ITO/PVK:Ir(ppy)3/PBD/Al,ITO/PVK:Ir(ppy)3:PBD/Al和双层器件,ITO/PVK:Ir(ppy)3:PBD/BCP/Al,其中PVK:Ir(ppy)3的掺杂浓度比例不变,通过改变PBD的掺杂浓度,其变化范围是PBD与PVK的质量比从0:100到20:100,制得了一系列器件,研究了它们的光致发光(PL)光谱和电致发光(EL)光谱。发现PBD这种电子传输材料的加入对器件的亮度有很大提高,当PBD与PVK质量比为10%时,器件亮度最大。     

采用瞬态电致发光研究磷光掺杂体系发光瞬时过冲的发射机理

掺杂型有机电致发光器件中载流子累积、载流子复合等物理过程的深入了解对提高器件效率和稳定性有重要作用。通过瞬态电致发光测量可以研究掺杂型有机电致发光器件内部载流子累积。对结构为: ITO/NPB(30 nm)/host: Ir(ppy)₃/BCP(10 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF(0.7 nm)/Al(100 nm)的器件分别研究主体材料以及客体掺杂浓度变化对有机掺杂型器件瞬态发光行为的影响。实验发现,当单脉冲驱动电压关闭后,只有TAZ: Ir(ppy)₃掺杂器件出现发光瞬时过冲现象,即发光强度衰减到一定时间时突然增强;且随着客体掺杂浓度的增加,瞬时过冲强度逐渐增强。通过分析TAZ: Ir(ppy)₃掺杂器件的瞬时过冲强度对主体材料与掺杂浓度的依赖关系,进一步发现,瞬时过冲效应强度主要受限于发光层内部积累的电子载流子;TAZ: Ir(ppy)₃发光层内电子容易被客体材料分子俘获并积累,电场突变时陷阱电子容易跳跃到主体材料上并与主体材料上积累的空穴形成激子,激子能量传递到客体材料上并复合发光继而出现发光强度的瞬时过冲现象。研究发光瞬时过冲行为可探究器件发光层内的载流子和激子的动态行为,有利于指导器件的设计,从而减少积累电荷的影响,提高器件的性能。     

A novel deep-red-emitting iridium complex with single-peaked narrow emission band: Synthesis, photophysical properties, and electroluminescence performances

In this paper, we report a novel ligand equipped with both electron-pushing moieties and enlarged conjugation planes, 1-benzo[b]thiophen-2-yl-naphthalene-2-ol (BYNO). Using BYNO as the ancillary ligand, its corresponding Ir(III) complex of Ir(ppy)₂(BYNO) (ppy=2-phenyl pyridine) is also synthesized. An efficient deep-red emission peaking at 620 nm with a narrow emission band (full-width-at-half-maximum=65 nm) was finally observed from Ir(ppy)₂(BYNO). We discuss the photophysical properties, thermal properties, geometric and electronic structures of Ir(ppy)₂(BYNO) in detail. In addition, its electroluminescence performances are investigated and a maximum luminance of 3840 cd/m² peaking at 618 nm is achieved. All obtained data suggest that Ir(ppy)₂(BYNO) is a promising candidate for red-emitting dopants in organic light emitting diodes.     

一种基于环金属铱配合物的高效绿色聚合物电致发光器件

以2-苯基吡啶为主配体,3-乙酰基樟脑为辅助配体合成了一种新型的具有大空间位阻的环金属铱配合物Ir[(PPy)2(acam)],对它的化学结构和光物理性质进行了表征.以环金属铱配合物Ir[(PPy)2(acac)]的发光效率(0.34)为参照物,配合物在2-甲基四氢呋喃溶液中的光致发光效率为0.54,表明在配合物中引入...     

Characterization of Ir(ppy)3 and [Ir(ppy)2 bpy]+ by infrared,Raman spectra and surface‐enhanced Raman scattering

The Raman and infrared spectra of fac ‐tris(2‐phenylpyridinato‐N,C2′)iridium(III), Ir(ppy)₃ and surface‐enhanced resonance Raman spectra of bis(2‐phenyl pyridinato‐) (2,2′bipyridine) iridium (III), [Ir(ppy)₂ (bpy)]⁺ cation were recorded in the wavenumber range 150–1700 cm⁻¹, and complete vibrational analyses of Ir(ppy)₃ and [Ir(ppy)₂ (bpy)]⁺ were performed. Most of the vibrational wavenumbers were calculated with density‐functional theory agree with experimental data. On the basis of the results of calculation and comparison of the spectra of both complexes and their analogue [Ru(bpy)₃]²⁺, we assign the vibrational wavenumbers for metal–ligand modes; metal–ligand stretching wavenumbers are 277/307 and 261/236 cm⁻¹ for Ir(ppy)₃, and 311/324, 257/270, 199/245 cm⁻¹ for [Ir(ppy)₂ bpy]⁺. Surface‐enhanced Raman scattering spectra of [Ir(ppy)₂ bpy]²⁺ were measured at two wavelengths on the red and blue edges of the low‐energy metal‐to‐ligand charge‐transfer band. According to the enhanced Raman intensities for the vibrational modes of both ligands ppy and bpy, the unresolved charge‐transfer band is deduced to consist of charge‐transfer transitions from the triplet metal to both ligands ppy and bpy. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Optimization of polymeric host composition for polymer-based electrophosphorescent devices

We have demonstrated an optimized polymeric host material comprising a blend of poly(9-vinylcarbazole) (PVK) and a fluorescent polymer for a highly efficient electrophosphorescence system. Although the chemical compatibility between the blue-emitting-fluorescent polymer and iridium complex, tris[2-phenylpyridine]iridium(III) (Ir-(ppy)₃), is very poor, efficient energy transfers from the blended host to the Ir complex was observed when a small amount of blue-emitting-fluorescent polymer was added to the PVK matrix. The device showed a maximum external quantum efficiency at 5 wt% blue-emitting-fluorescent polymer and 8 wt% Ir complex doping concentrations.     

Luminescence of carbazolyl-containing polymers doped with iridium chelates

White light emission is shown to be obtainable at room temperature through the mixing of poly-N-vinylcarbazole (PVC) host fluorescence with fac-tris(2-phenylpyridyl)Ir(III) [Ir(ppy)₃] and bis[2-(2′-benzothienyl)pyridinato-N,C^3′](acetylacetonate)iridium (III) [Btp₂Ir(acac)] dopant phosphorescence whereas at very low temperature through the superposition of poly-N-epoxypropyl-3,6-dibromocarbazole (3,6-DBrPEPC) host and Btp₂Ir(acac) dopant phosphorescence emissions. The balance between basic colors is adjusted by the variation of triplet-emitter dopant concentrations. Spin-allowed singlet-singlet energy transfer from the host to iridium chelate dopants by the Forster mechanism is the dominant process in PVC. Spin-forbidden triplet-singlet transfer by the Forster mechanism from the host to the dopant occurs at low temperatures in 3,6-DBrPEPC due to strong spin-orbit coupling induced by the heavy bromine atoms. Spin-allowed transfer from the same host’s triplet excited state to the iridium chelate occurs via electron exchange at high temperatures. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 75, No. 3, pp. 324–330, May–June, 2008.     

Energy transfer in a thin film of TPD fluorescent molecules doped with PtOEP and Ir(ppy)3 phosphorescent molecules

A thin film of triphenylamine dimer, N,N′-bis(3-methylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine (TPD), doped with fac tris(2-phenylpyridine) iridium (Ir(ppy)₃) and platinum octaethyl porphine (PtOEP) is characterized by photoluminescence emission measurements at several excitation wavelengths and photoluminescence excitation measurements at relevant emission wavelengths in the temperature range from 10 K to room temperature. The investigated film is a phosphorescent OLED material with singlet absorbing host (TPD) and triplet emitting guests [Ir(ppy)₃ and PtOEP]. At short wavelength excitation simultaneous triple band emission from singlet TPD, triplet Ir(ppy)₃ and TPD, and from triplet PtOEP is observed. Förster-type singlet-singlet state energy transfer from TPD to Ir(ppy)₃ and PtOEP, intra-component intersystem crossing, and Dexter-type triplet-triplet energy transfer between the substituents are studied.     

磷光铱配合物的纯度对其电致发光性能的影响

采用不同的真空热梯度升华条件,获得了不同纯度的乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱Ir(ppy)₂(acac)。以不同纯度Ir(ppy)₂(acac)为客体材料,制备了结构为ITO:MoO₃/CBP/CBP:Ir(ppy)₂(acac)/TPBi/LiF:Al的有机发光二极管(OLEDs),其中CBP和TPBi分别是4,4'-二(9-咔唑)联苯和1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。评价了不同纯度磷光铱配合物制备的器件的电致发光性能,探索了磷光铱配合物纯度对器件性能的影响。结果表明:Ir(ppy)₂(acac)升华后可以提高器件的稳定性,纯度高的材料可以在较低的掺杂浓度下获得较高的发光效率。