高场下界面势垒对双层有机器件复合发光的影响

以高场作用下载流子对三角势垒的Fowler-Nordheim隧穿理论为基础,建立了双层有机电致发光器件中载流子的输运和复合发光模型.计算并讨论了所加电压与界面势垒对器件的复合电流及其复合效率的影响.该理论模型很好地解释了实验现象,并进一步证实了电场对复合区域的调制作用. 关键词： 有机电致发光 双层器件 界面势垒     

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。     

LiF修饰阴极的双层有机电致发光器件的延时效应

基于载流子的注入、传输和复合过程,建立了双层有机发光器件的电致发光延时理论模型;讨论了电致发光延时随电压、注入势垒、内界面势垒、阳极区厚度及LiF缓冲层(BL)厚度的变化关系。结果表明:(1)低电压下,EL延时由复合过程主导,而高电压下,输运过程起着更重要的作用;(2)当δe/δh2时,M/O界面属于欧姆接触,电流是空间电荷限制的,注入势垒的变化对复合时间trec影响较大,当δe/δh2时,M/O界面成为接触限制,注入势垒的变化对trec几乎没有影响;(3)当内界面势垒超过0.3eV,H′h对trec的影响明显变弱,复合延迟时间基本上由电压和其它因素控制;(4)当电压较小时,随Lh/L的增大,trec增大;当电压超过某一值后,trec几乎不随Lh/L的变化而变化;(5)对于LiF/Ag阴极,在不同的偏压下,LiF的厚度在3.1nm左右时的复合时间最短,对应的EL延迟时间也最短,这与实验中从电致发光效率的角度得出的LiF最佳厚度一致。     

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     

有机/有机界面污染对有机电致发光器件稳定性的影响(英文)

有机电致发光器件的稳定性是其实用化面临的主要难题之一。为了研究有机/有机界面性质对有机电致发光器件稳定性的影响,采用溶液旋涂的NPB(NPBSC)作为器件的空穴传输层制备了两种异质结电致发光器件:ITO/NPBSC/Alq3/LiF/Al和ITO/NPBSC/NPB/Alq3/LiF/Al,对比研究了器件的发光性能和工作稳定性。研究结果表明:完全使用NPBSC作为空穴传输层的器件性能和稳定性都较差,这归因于不稳定的NPBSC/Alq3界面,在空气中旋涂制备NPB层时,空气中的水蒸气和氧气分子会粘附在空穴传输层表面,这样就会引起界面处Alq3分子的发光猝灭。插入10 nm真空蒸镀的NPB层可以显著地提高器件的发光性能和稳定性,10 nm的NPB层把污染界面与激子复合区界面分开,避免了水蒸气和氧气分子对Alq3分子的发光猝灭,器件的效率增加了1.15 cd/A,半衰期寿命提高了4倍。     

高场作用下有机双层器件的场致复合发光

以在高场作用下载流子对三角势垒的Fowler Nordheim隧穿理论为基础 ,建立了双层有机电致发光器件载流子的输运与复合发光模型。求出了稳态下电荷载流子的复合发光与电压和界面势垒的函数关系式 ,计算并讨论了所加电压和阳极区与阴极区厚度之比 (Lh/Le)对复合发光的影响。该理论模型很好地解释了电场对复合区域的调制作用。     

有机电致发光器件中载流子的输运和复合发光

以高场作用下载流子对三角势垒的FowlerNordheim隧穿理论为基础,建立了单层有机电致发光器件中载流子输运和复合发光模型,给出了薄膜中电子空穴对的解离和复合概率及电子和空穴的密度分布.计算并讨论了外加电压和注入势垒对器件电流和复合效率的影响. 关键词： 电致发光器件 载流子输运 载流子复合     

利用氧等离子体处理阳极银实现高效率顶发射有机电致发光

主要报道在器件结构为玻璃衬底/Ag(阳极)/NPB(空穴传输层)/Alq3(电子传输及发光层)/Sm(半透明阴极)/Alq3的顶发射有机电致发光器件中,利用氧等离子体对阳极银的表面进行处理来降低阳极和空穴传输层(Ag/NPB)界面处的空穴注入势垒,提高顶发射有机电致发光器件的性能。主要研究了氧等离子体处理时间对阳极银和顶发射有机电致发光器件光电特性的影响。紫外光电子能谱表明,氧等离子体处理能有效降低Ag/NPB界面处的空穴注入势垒。通过优化处理时间获得最佳器件性能,优化后的器件最大效率可达6.14cd/A。     

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。     

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。     

界面空间电荷对双层有机电致发光器件效率的影响

本文建立了双层有机电致发光器件中载流子在有机/有机界面复合的无序跳跃理论模型.计算表明:①内界面处电子和空穴的有效势垒高义决定OLEDs中的电子和空穴密度的分布,而电子与空穴密度又决定了电场强度的大小;且复合效率随着有效势垒高度的增加而增加;②当电压较低时,复合效率随载流子有效跳跃距离的增加而增加;当电压较高时,复合效率随载流子的有效跳跃距离的增加而减少;③当界面场强差较小时,有机层界面场强突变增大,复合效率增大,当界面场强差达临界值时,复合效率反而随着界面场强差的增大而减小.该理论模型可较好地解释相关的实验现象.     

An Electroluminescence Delay Time Model of Bilayer Organic Light-Emitting Diodes

Based on the mechanism of injection, transport and recombination of the charge carriers, we develop a model to calculate the delay time of electroluminescence （EL） from bilayer organic light emitting diodes. The effect of injection, transport and recombination processes on the EL delay time is discussed, and the relationship between the internal interface barrier and the recombination time is revealed. ＂]~he results show that the EL delay time is dominated by the recombination process at lower applied voltage and by the transport process at higher applied voltage. When the internal interface barrier varies from 0.15 eV to 0.3 eV, the recombination delay time increases rapidly~ while the internal interface barrier exceeds about 0.3eV~ the dependence of the recombination delay time on applied voltage is almost undiversified, which may serve as a guideline for designing of a high-speed EL response device.     

势垒硅掺杂对GaN基LED极化电场及其光电性能的影响

势垒硅掺杂对InGaN量子阱中的电场及LED器件的光电性能有着重要的影响。采用6×6 K·P方法计算了不同势垒硅掺杂浓度对量子阱中电场的变化,研究表明当势垒硅掺杂浓度>1e¹⁸ cm^-3时,阱垒界面处的电场强度会变大,这主要是由于硅掺杂浓度过高导致量子阱中界面电荷的聚集。进一步发现随着势垒掺杂浓度的升高,总非辐射复合随之增加,其中俄歇复合增加,而肖克莱-霍尔-里德复合随之减少,这是由于点陷阱的增大形成了缺陷能级。电流电压曲线表明势垒掺杂可有效改善GaN基LED的工作电压,这归于掺杂浓度的提高改善了载流子的传输特性。当掺杂浓度为1e¹⁸ cm^-3时,获得了较高的内量子效率,这主要是由于适当的势垒掺杂降低了量子阱中界面电荷的损耗。     

有机层界面对双层有机发光二极管复合效率的影响

建立了双层有机发光二极管中载流子在有机层界面复合的无序跳跃理论模型.由于有机分子材料的空间及能带结构的无序性，采用刚体模型处理有机层界面问题是不恰当的，而采用无序跳跃模型比较合理.复合效率及复合电流由载流子跳跃距离、有机层界面的有效势垒高度及该界面处的电场强度分布所决定：在双层器件ITO/α-NPD/Alq₃/Al中，当所加电压小于19.5V时，复合效率随着载流子跳跃距离的增加而增加，而大于19.5V时，复合效率随着其距离的增加而减少；复合效率随着有机层界面有效势垒高度的增加而增加； 关键词： 有机层界面 双层有机发光二极管 复合效率 有效势垒高度 无序跳跃模型     

基于混合空穴注入层的湿法制备高效蓝光热激活延迟有机发光二极管

在溶液法制备有机电致发光器件(OLEDs)的研究中, PEDOT∶PSS由于具有较好的成膜性与高透光性而常被用作器件的空穴注入层。但相关研究表明, PEDOT∶PSS本身稳定性较差以及功函数较低,这使得溶液法制备OLEDs的性能差且不稳定。蓝色作为全彩色的三基色之一,制备高效的蓝光器件对于实现高质量显示器件和固态照明装置必不可少。而目前溶液法制备蓝光OLEDs的器件效率普遍较差,针对此问题,本文利用传统的蓝光热激活延迟荧光发光(TADF)材料DMAC-DPS作为发光层,用溶液法制备了蓝光TADF OLEDs,通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备混合空穴注入层(mix-HIL)来提高空穴注入层的功函数,研究其对于蓝光TADF OLEDs器件性能的影响。首先在PEDOT∶PSS水溶液中掺入不同体积的PSS-Na溶液,在相同条件下旋涂制膜,进行器件制备。通过观测各个实验组器件的电致发光(EL)光谱,发现掺入PSS-Na后器件EL谱存在光谱蓝移的现象,这是由于掺入PSS-Na水溶液后, mix-HIL层的厚度有所降低,使得在微腔效应作用下, EL光谱发生蓝移。通过对比各组器件的电流密度-电压-亮度(J-V-L)曲线及其计算所得器件的电流效率,结果显示随着PSS-Na的掺入,器件的亮度和电流都有所增大,器件的电流效率也得到了提升,当掺杂比例为0.5∶0.5(PEDOT∶PSS/PSS-Na)时提升幅度最大(亮度提升86.7%,电流效率提升34.3%)。通过在瞬态电致发光测试过程中施加或撤去驱动电压观测了器件EL强度的变化,分析了在混合空穴注入层/发光层(mix-HIL/EML)界面处的电荷积累情况。实验证明,通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备mix-HIL获得了蓝光TADF OLEDs器件性能的提升,这是一个获得高效率溶液法制备OLEDs的可行方法。     

Modeling of transient electroluminescence overshoot in bilayer organic light-emitting diodes using rate equations

When a voltage pulse is applied under forward biased condition to a spin-coated bilayer organic light-emitting diode (OLED), then initially the electroluminescence (EL) intensity appearing after a delay time, increases with time and later on it attains a saturation value. At the end of the voltage pulse, the EL intensity decreases with time, attains a minimum intensity and then it again increases with time, attains a peak value and later on it decreases with time. For the OLEDs, in which the lifetime of trapped carriers is less than the decay time of the EL occurring prior to the onset of overshoot, the EL overshoot begins just after the end of voltage pulse. The overshoot in spin-coated bilayer OLEDs is caused by the presence of an interfacial layer of finite thickness between hole and electron transporting layers in which both transport molecules coexist, whereby the interfacial energy barrier impedes both hole and electron passage. When a voltage pulse is applied to a bilayer OLED, positive and negative space charges are established at the opposite faces of the interfacial layer. Subsequently, the charge recombination occurs with the incoming flux of injected carriers of opposite polarity. When the voltage is turned off, the interfacial charges recombine under the action of their mutual electric field. Thus, after switching off the external voltage the electrons stored in the interface next to the anode cell compartment experience an electric field directed from cathode to anode, and therefore, the electrons move towards the cathode, that is, towards the positive space charge, whereby electron–hole recombination gives rise to luminescence. The EL prior to onset of overshoot is caused by the movement of electrons in the electron transporting states, however, the EL in the overshoot region is caused by the movement of detrapped electrons. On the basis of the rate equations for the detrapping and recombination of charge carriers accumulated at the interface expressions are derived for the transient EL intensity I, time t_m and intensity I_m corresponding to the peak of EL overshoot, total EL intensity I_t and decay of the intensity of EL overshoot. In fact, the decay prior to the onset of EL overshoot is the decay of number of electrons moving in the electron transporting states. The ratio I_m/I_s decreases with increasing value of the applied pulse voltage because I_m increases linearly with the amplitude of applied voltage pulse and I_s increases nonlinearly and rapidly with the increasing amplitude of applied voltage pulse. The lifetime τ_t of electrons at the interface decreases with increasing temperature whereby the dependence of τ_t on temperature follows Arrhenius plot. This fact indicates that the detrapping involves thermally-assisted tunneling of electrons. Using the EL overshoot in bilayer OLEDs, the lifetime of the charge carriers at the interface, recombination time of charge carriers, decay time of the EL prior to onset of overshoot, and the time delay between the voltage pulse and onset time of the EL overshoot can be determined. The intense EL overshoot of nanosecond or shorter time duration may be useful in digital communication, and moreover, the EL overshoot gives important information about the processes involving injection, transport and recombination of charge carriers. The criteria for appearance of EL overshoot in bilayer OLEDs are explored. A good agreement is found between the theoretical and experimental results.     

混合发光层有机电致发光器件中的多重成分发射

以等摩尔空穴传输材料TPD和电子传输材料PBD组成结构为ITO/TPD/TPD∶PBD/PBD/Al的混合物发光层有机电致发光(EL)器件,观察到了相对于组成材料的荧光光谱红移的宽发射带。通过比较EL光谱,光致发光光谱及EL光谱分解,表明电致发光中同时包含单体发射、激基复合物和电荷对复合物的发射。激基复合物为TPD的激发态TPD*与PBD的基态相互作用形成TPD*PBD类型的复合物,电荷对复合物是带电荷的空穴传输分子(D+)的空穴和电子传输分子(A-)的电子交叉复合而形成的(D+-A-)*复合物。各激发态在电场作用下呈现不同的形成机理和复合过程,并且单体发射和激发态复合物的比例随电场而变化,导致发射光谱随电场增强而蓝移。该器件的最高亮度和最大外部量子效率分别为240 cd·(cm2)-1和0.49%。有机固态界面激基复合物或电荷对复合物的发射常出现宽的红移发射带,是调节发光颜色的有效手段。     

Organic/inorganic heterostructures for enhanced electroluminescence

In this work, organic/inorganic heterostructure electroluminescence devices are fabricated, in which the inorganic layers (ZnO, ZnS) act as the electron transfer layer and the hole blocking layer. Compared to single-organic-layer (MEH-PPV) devices, the heterostructure devices have a significantly enhanced luminous efficiency. The influences of the electric field and the barrier potential on the improvements in performance are analyzed in detail. The results are: (i) the introduction of the inorganic layer makes the injection of electrons easier; (ii) the hole current density is enhanced by the increase of the electric field in the organic layer due to a high dielectric constant of the inorganic layer and accumulation of electrons at the inorganic/organic interface; (iii) the electron-hole current density balance is improved.