一种多层白色磷光有机电致发光器件的制备及性能研究

制备了一种结构为ITO/NPB/NPB:Ir(piq)₂(acac)/CBP:TBPe/BAlq:rubrene/BAlq/Alq₃/Mg:Ag的白色磷光有机电致发光器件.其中空穴传输型主体NPB掺杂磷光染料Ir(piq)₂(acac)作为红色发光层,双载流子传输型主体4,4′-N,N′-dicarbazole-biphenyl (CBP)掺杂TBPe作为蓝色发光层,电子传输型主体材料BAlq掺杂rubrene作为绿色发光层.以上发光层夹于 关键词： 电致发光 磷光染料 异质结 白光     

PVK空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

以聚乙烯基咔唑poly(N-vinylcarbazole)(PVK)旋涂层为空穴传输层,着重研究了PVK层厚度对双层器件氧化铟锡(ITO)/PVK/tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq₃)/Mg:Ag/Al器件性能的影响。测试结果表明,当Alq₃层厚度一定时(50nm),只有PVK层为适当厚度(18nm)时双层器件才有最优良的器件性能,即最低的起亮电压,最高的发光亮度和效率。同时对比了不同PVK层厚度的PVK/Alq₃双层器件之间以及PVK/Alq₃与N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/Alq₃双层器件寿命的差异。测试结果表明,尽管越厚的PVK层对应的PVK/Alq₃双层器件发光性能并不是越好,但器件寿命越长。原因是器件Alq₃层内形成的Alq³⁺越少,因此器件稳定性越好;而PVK/Alq₃与NPB/Alq₃双层器件寿命的差异来自不同空穴传输层的制备工艺和能级结构的不同。     

有机发光材料DPVBi的空穴阻挡特性

讨论了有机发光材料4,4′-bis(2,2′-diphenylvinyl)-1,1′-biphenyl(DPVBi),在结构为ITO/N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)/DPVBi/tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq₃)/LiF/Al的有机电致发光器件中所表现出来的空穴阻挡特性。通过实验可以看到,当NPB的厚度小于DPVBi的厚度时,DPVBi对空穴的阻挡作用和其自身的厚度有关,厚度越大阻挡能力越强。DPVBi的厚度一定(120nm)且不足以将空穴完全限制于DPVBi层内时,其对空穴的阻挡能力,随着NPB厚度(30~60nm)的增加而相对减弱。当NPB的厚度大于DPVBi的厚度时,进入DPVBi层的空穴,随着它们之间厚度差别的增大而增加,从而使器件的光谱半峰全宽加大。这几条规律对于制作基于DPVBi的有机蓝光和有机白光器件具有一定的指导意义。     

不同主体双发光层白色有机电致发光器件的性能研究

制备了结构为ITO/NPB/CBP:TBPe:rubrene/BAlq:Ir(piq)₂(acac)/BAlq/Alq₃/Mg:Ag的白色磷光有机电致发光器件.利用两种不同的主体材料,即用双载流子传输型主体材料CBP掺杂荧光染料TBPe及rubrene作为蓝光和橙黄光发光层;用电子传输型主体材料BAlq掺杂磷光染料Ir(piq)₂(acac)作为红色发光层.以上双发光层夹于空穴传输层NPB与具有电子传输性的阻挡层BALq之间.讨论了如何控制 关键词： 有机电致发光 磷光染料 掺杂 白光     

NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响

制备了给体材料为poly(3-hexylthiophene)(P3HT),受体材料为[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PCBM),器件结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/NPB(0,1,5,10,25 nm)/Ag的反型体异质结聚合物太阳能电池.不同厚度的N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)阳极缓冲层被用来改善器件性能,研究了NPB阳极缓冲层对器件特性的影响.研究发现,1 nm厚的NPB改善了器件的载流子收集效率,增加了器件的短路电流与开路电压.当NPB缓冲层的厚度达到25 nm时,过厚的NPB导致串联电阻增加,使得器件特性大幅下降.通过电容-电压测试,进一步研究了不同厚度NPB对器件载流子注入与收集的影响,1 nm厚的NPB修饰并没有改善器件的载流子注入但是增加了器件对光生载流子的收集效率,过厚的NPB使得自由载流子的复合占据主导.适合厚度的NPB可以作为一种阳极缓冲层材料应用于聚合物太阳能电池提高器件特性.     

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%。     

超薄层BCP对有机电致发光器件性能的影响

采用真空热蒸镀的方法,在常规的双层器件结构的基础上,设计了三层双异质结有机电致发光器件(OLED):indium-tin oxide(ITO)/N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenan throline(BCP)/8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)/Mg∶Ag。通过对器件的电致发光(EL)光谱及器件性能的表征,研究了不同超薄层BCP的厚度对OLED器件性能的影响。结果表明,当超薄层BCP的厚度从0.1nm逐渐增加到4.0nm时,器件的EL光谱实现了绿光→蓝绿光→蓝光的变化;BCP层有效地调节了载流子的复合区域,改变了器件的发光颜色,提高了器件的亮度和发光效率。     

LiF超薄层引起的OLEDs发光光谱展宽

将LiF插入到发光层Alq₃中,制备了有机电致发光器件(OLED),其器件的结构为:ITO/NPB (45 nm)/Alq₃ (x nm)/LiF (0.3 nm)/Alq₃ /Al(150 nm)。发现器件的电致发光谱(Electroluminescence spectra, EL)有非常明显的展宽现象,这为白光器件的制备提供了一条简单的途径。通过对比LiF在Alq₃中不同厚度处的发光谱,发现在x=10时谱线展宽最显著,器件最大亮度在22 V时达到8 260 cd/m²,最大效率可达 4.83 cd/A,并对其光谱展宽的机理及器件特性进行了分析。     

基于NPB的垂直构型有机发光晶体管的光电特性研究

通过将有机空穴阻挡材料BCP薄层插入垂直构型有机发光晶体管器件ITO/NPB（40nm）/Al（30nm）/NPB（20nm）/Alq₃（55nm）/Al中的不同位置对器件光电特性的影响来研究器件漏电流较大的原因以及器件中具体的载流子过程.充分证明了栅极注入的空穴对沟道中的电流有贡献.进而通过用LiF薄层修饰漏极来增强电子的注入并减小漏电流,得到了相对稳定的发光晶体管器件,其发光强度有很大提高并可很好地由栅极电压来进行调控.更换发光材料层容易得到不同颜色的发光晶体管. 关键词： 垂直构型有机发光晶体管（VOLET） 静电感应晶体管（SIT） N')" href="#">NPB （N N′-diphenyl-N')" href="#">N′-diphenyl-N N′-bis（1-naphtyl）-1')" href="#">N′-bis（1-naphtyl）-1 1′-biphenyl-4     

新型双色有机电致磷光器件

所研究的有机电致磷光发光器件(OLED)选用了一种新型金属铱的化合物Ir(C6)₂(acac),这种金属化合物由配位体香豆素C6和乙酰丙酮(acac)与金属铱化合形成。Ir(C6)₂(acac)可同时作为电子传输材料和发光掺杂剂。比较香豆素C6和Ir(C6)₂(acac)固体材料的光致发光谱,可见Ir(C6)₂(acac)明显抑制了有机电致发光材料分子与分子之间的发光猝灭效应。采用ITO/TPD(N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methyl-phenyl)-1,1′biphenyl-4,4′diamine)/Ir(C6)₂(acac)/BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolato-N₁,O₈)-(1,1′-biphenyl-4-olato)aluminum)/Alq₃aluminum/Liq(8-hydroxyquinolinelithium)/Al结构,可得到CIE(Commission Interationaled′Eclairage)值为x=0.43;y=0.40的橙红色发光器件,最高亮度可达3390cd/m₂,最大电流效率为1.3cd/A。采用同样的器件结构以Ir(C6)₂(acac)掺杂Alq₃主体得到绿色发光器件,发光色的CIE坐标值为x=0.29;y=0.58,最高亮度可达8832cd/m₂,最大电流效率为5.6cd/A。器件的发光机理研究表明Ir(C6)₂(acac)的非掺杂器件发光以Ir(C6)₂(acac)的三线态磷光为主,器件发光为橙色;在Alq₃中的单掺杂器件以Alq₃和Ir(C6)₂(acac)的荧光为主,同时有小比例Ir(C6)₂(acac)的三线态磷光成分存在,器件总体发光为绿色。     

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     

Improved performances in top-emitting organic light-emitting diodes based on a semiconductor zinc oxide buffer layer

Electroluminescence performances are improved by inserting a semiconductor zinc oxide (ZnO) buffer layer into the emissive tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq₃) layer and the semitransparent Al/Ag cathode in top-emitting organic light-emitting diodes (TEOLEDs) with structures of Si/SiO₂/Ag/Ag₂O/4,4′, 4″-tris(3- methylphenylphenylamino)triphenylamine/ 4,4′-bis[N-(1-naphthyl-1-)-N-phenyl- amino]-biphenyl/Alq₃/ZnO/Al/Ag. The thermal deposition of ZnO layer onto Alq₃ results in Alq₃ anion formation, which is beneficial to electron injection by generating some new energy levels in the forbidden band of Alq₃. In addition, a large hole-injection barrier of 2 eV at the interface of Alq₃/ZnO effectively blocks hole injection into Al/Ag cathode, leading to more carrier recombination in the emissive region.     

热稳定空穴传输材料的合成及其电致发光器件

合成了两种NPB的新衍生物:N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二(4-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’二胺(NTB)和N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二(4-叔丁基苯基)-1,1’-联苯-4,4’二胺(NBB)。DSC测得其玻璃态转变温度分别为108℃和129℃,表现出好的热稳定性。紫外光电子能谱测得其电离势均为5.2eV。NTB和NBB固体光致发光光谱的最大发射波长分别位于455nm和460nm。分别以NPB、NTB、NBB作为空穴传输层材料(HTM)制作了结构相同的有机电致发光器件,3种器件发光光谱相同,均为Alq₃的绿色发光,器件的起亮电压分别为11,9,8V,在15V工作电压时的亮度分别为1000,1300,1200cd/m²,初步研究了器件的发光特性和稳定性。     

New double graded structure for enhanced performance in white organic light emitting diode

This study presents a new design that uses a combination of a graded hole transport layer (GH) structure and a gradually doped emissive layer (GE) structure as a double graded (DG) structure to improve the electrical and optical performance of white organic light-emitting diodes (WOLEDs). The proposed structure is ITO/m-MTDATA (15 nm)/NPB (15 nm)/NPB: 25% BAlq (15 nm)/NPB: 50% BAlq (15 nm)/BAlq: 0.5% Rubrene (10 nm)/BAlq: 1% Rubrene (10 nm)/BAlq: 1.5% Rubrene (10 nm)/Alq₃ (20 nm)/LiF (0.5 nm)/Al (200 nm). (m-MTDATA: 4,4′,4″ -tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine; NPB: N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl-phenyl)-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine; BAlq: aluminum (III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate; Rubrene: 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene; Alq₃: tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum). By using this structure, the best performance of the WOLED is obtained at a luminous efficiency at 11.8 cd/A and the turn-on voltage of 100 cd/m² at 4.6 V. The DG structure can eliminate the discrete interface, and degrade surplus holes, the electron-hole pairs are efficiently injected and balanced recombination in the emissive layer, thus the spectra are unchanged under various drive currents and quenching effects can be significantly suppressed. Those advantages can enhance efficiency and are immune to drive current density variations.     

间隔层对红绿磷光有机电致发光器件发光性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(40 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/CBP∶GIr1(14%)∶R-4B(2%)(20 nm) /间隔层(3 nm)/ CBP∶GIr1(14%)∶R-4B(2%)(10 nm)/BCP(10 nm)/Alq₃(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm) 的有机电致发光器件,间隔层分别为CBP,TCTA,TPBI和BCP,GIr1和R-4B分别为绿红磷光材料。通过加入不同间隔层来调控载流子和激子在发光层内的分布并研究了其对器件发光性能的影响。研究表明TCTA,TPBI和BCP分别作为间隔层的器件较CBP为间隔层的参考器件,电压为6 V时,电流效率分别高出59%,79%和93%,以BCP为间隔层的器件效率最高达到22.58 cd·A-1;TPBI和BCP为间隔层相对于以TCTA为间隔层的器件,在较高的电流密度下,效率滚降更小。分析原因TCTA间隔层较高的LUMO能级和三线态能量将电子和激子限制在较窄的复合区域,提高了载流子相遇形成激子的概率,在较高电流密度下猝灭也更严重;TPBI和BCP由于具有较高的HOMO能级和电子传输能力,拓宽了激子的复合区域。间隔层引起电子或空穴的累积,形成较高的空间电场,有利于发光层相应载流子的注入与传输。由于发光层掺杂方式为红绿共掺,器件均获得了较好的色坐标稳定性。     

空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(40 nm)/空穴传输层/CBP:Ir(ppy)₂acac(8%)(30 nm)/BCP(10 nm)/Alq₃(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)的器件,其中Ir(ppy)₂acac为绿色磷光染料,空穴传输层分别为TAPC(50 nm)、TAPC(40 nm)/TCTA(10 nm)、NPB(50 nm)、NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)。通过使用4种不同结构的空穴传输层,对器件的发光性能进行了研究。结果表明,空穴传输层对器件的发光性能有较大影响。在电压为6 V、电流密度为2 mA/cm²的条件下,4种结构的器件的电流效率分别为52.5,67.8,35.6,56.6 cd/A。其原因是TAPC/TCTA及NPB/TCTA能级结构更有利于空穴对发光层的注入而且TAPC拥有较高的空穴迁移率;另外,TAPC及TCTA拥有较高的LUMO和三线态能量,可以有效地将电子和三线态激子束缚在发光层内,增加绿光染料的复合发光几率。所制备的器件均表现出良好的色坐标稳定性。     

多层结构的阴极修饰层对有机电致发光器件的性能改善

为提高有机电致发光器件（OLEDs）的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO₃,将其应用到器件ITO/NPB/Alq₃/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱（EL谱）,其峰值位于534 nm,发光来自于Alq₃,实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比,在电流密度40 mA·cm-2下,两个器件的电致发光光谱是一致的。在0～100 mA·cm-2范围内,对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明,随着电流密度的增加,器件的发光增强,但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比,基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明,杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO₃(5 nm),在测试范围内,器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1,相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入,使器件中的载流子更加平衡,从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中,LiF能填充Bphen的电子陷阱,增强电流的注入,同时HML也能限制空穴的传输,减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度,HML增强了电子的注入,使得器件的电荷平衡因子增大,空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明,阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。     

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.