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。     

TADF激基复合物主体材料提升溶液法制备蓝色荧光有机发光二极管的效率

为了提升溶液法制备的蓝色荧光有机发光二极管(OLEDs)的效率,采用了基于热激活延迟发光(TADF)的激基复合物作为主体材料。TADF激基复合物主体可以利用反向系间窜跃上转换形成单线态激子并将能量传递到客体,从而可以同时利用发光层中的三线态激子和单线态激子,以提升蓝色荧光器件的效率。选择蓝色荧光材料1-4-Di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene(DSA-ph)作为客体发光材料,4,4′,4″-T-ris(carbazol-9-yl)triphenylamine(TCTA)掺杂1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)(TPBi)作为热激活延迟荧光激基复合物主体,通过溶液法制备了蓝色荧光OLEDs。通过测试TCTA,TPBi以及TCTA掺杂TPBi的光致发光光谱发现,与TCTA和TPBi相比,TCTA掺杂TPBi的光致发光谱(PL)发生了明显的红移(峰值波长变为437 nm),而且光谱变宽,证明了TCTA∶TPBi激基复合物的形成。通过对于DSA-ph掺杂激基复合物主体的薄膜与DSA-ph掺杂poly(methyl methacrylate)(PMMA)的薄膜进行PL测试发现,两者发光峰相同,都是来自DSA-ph的发光,说明激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph;DSA-ph的吸收光谱与激基复合物主体的PL光谱存在很大重叠,说明激基复合物主体与DSA-ph的能量传递非常有效;通过对激基复合物主体掺杂不同浓度客体的薄膜进行瞬态PL衰减测试发现,与纯DSA-ph的寿命相比,DSA-ph掺杂激基复合物主体之后其寿命会延长,纯DSA-ph的寿命只有1.19 ns,DSA-ph掺杂激基复合物主体的荧光衰减曲线与激基复合物主体的荧光衰减曲线相似,这进一步证明了激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph。研究了主体引入以及DSA-ph掺杂浓度对器件性能的影响。对于器件的亮度、电流密度、电压、电流效率、电致发光光谱等参数进行了测试,与不采用激基复合物主体的器件相比,采用激基复合物主体的器件性能明显改善,在DSA-ph掺杂浓度为10%时,器件亮度从2133.6 cd·m^-2提升到了3597.6 cd·m^-2,器件效率从1.44 cd·A-1提升到了3.15 cd·A-1,发光峰只有来自DSA-ph的发光。采用TADF激基复合物主体的方法有潜力实现溶液法制备的高效蓝色荧光OLEDs。     

Ca₂BO₃Cl:Ce³⁺,Tb³⁺:A novel tunable emitting phosphor for white light-emitting diode

<正>Ca₂BO₃Cl:Ce³⁺,Ca₂BO₃Cl:Tb³⁺,and Ca₂BO₃Cl:Ce³⁺,Tb³⁺ phosphors are synthesized by a high temperature solid-state reaction.The emission intensity of Ce³⁺ or Tb³⁺ in Ca₂BO₃Cl is influenced by the Ce³⁺ or Tb³⁺ doping content,and the optimum concentrations of Ce³⁺ and Tb³⁺ are 0.03 mol and 0.05 mol,respectively.The concentration quenching effect of Ce³⁺ or Tb³⁺ in Ca₂BO₃Cl occurs,and the concentration quenching mechanism is d-d interaction for either Ce³⁺ or Tb³⁺.The Ca₂BO₃Cl:Ce³⁺,Tb³⁺ can produce colour emission from blue to green by properly tuning the relative ratio between Ce³⁺ and Tb³⁺,and the emission intensity of Tb³⁺ in Ca₂BO₃Cl can be enhanced by the energy transfer from Ce³⁺ to Tb³⁺.The results indicate that Ca₂BO₃Cl:Ce³⁺,Tb³⁺ may be a promising double emission phosphor for UV-based white light emitting diodes.     

使用PTB7作为阳极修饰层提高有机发光二极管的性能

采用poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b’]dithiophene-2,6-diyl][3-?uoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]](PTB7)作为有机发光二极管器件的阳极修饰层,制备了结构为indium tin oxide(ITO)/PTB7(不同浓度)/N,N’-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)benzidine(NPB,40 nm)/8-hydroxyquinoline(Alq3,60 nm)/LiF(1 nm)/Al的系列器件,同时研究了不同浓度的PTB7对器件性能的影响.PTB7的最佳浓度为0.25 mg/mL,器件性能得到明显的改善,起亮电压为4.3 V.当驱动电压为14.6 V时,最大亮度为45800 cd/m2,最大电流效率为9.1 cd/A.与没有PTB7修饰的器件相比,其起亮电压降低了1.9 V,最高亮度提升了78.5%.器件性能提高归因于PTB7的插入使得空穴注入和传输能力大大改善.     

ZnO纳米棒／MEH-PPV异质结的复合电致隧穿发光

利用低温水热法生长的ZnO纳米棒（ZnO-NRs）,和p型有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1,4-苯撑乙烯撑]（MEH-PPV）复合制备了结构为“ITO/ZnO晶种/ZnO-NRs/MEH-PPV/Al”的发光器件。测试结果发现,该器件具有非常好的二极管整流特性。对ZnO-NRs/M EH-PPV异质结施加超过17 V的反向偏压时,可同时获得两种半导体材料的发光,且ZnO近紫外光（380 nm ）发射强度远大于 M EH-PPV的红橙光强度,发光功率随着反向偏压的增加迅速增强,然而施加正向偏压时未探测到发光。该器件的发光机理不同于其他文献报道的正偏压发光,而属于反偏压发光器件,其发光机理归因于有机无机复合异质结的界面特殊性和ZnO-NRs的纳米尺寸效应,反偏压下器件实现的是载流子隧穿发光,而正偏压时载流子以表面态的无辐射复合及漏电流方式消耗。     

稀土配合物红色有机电致发光器件的研究

以TTA为配体合成了新的共掺杂稀土配合物Tb0.5Eu0.5(TTA)3Dipy,通过与PVK的掺杂,制备了以PVK:Tb0.5Eu0.5(TTA)3 Dipy为发光层的结构为:ITO/PVK:Tb0.5Eu0.5(TTA)3Dipy/BCP/Al的发光器件,在直流电压的驱动下,发现了铕在612 nm处的特征发射,和PVK在410 nm处的发光.此外,还观察到了位于490 nm处的新的发光峰,通过分析研究,认为新的发光来自于稀土配合物的配体和BCP之间相互作用形成的电致激基复合物.用PBD代替了BCP作为电子传输层,制备了结构为:ITO/PVK:Tb0.5Eu0.5(TTA)3DiPy/PBD/Al的发光器件,得到了纯的红色发光.     

水热合成稀土氟化物材料YLiF4∶Yb,Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm3 和Yb3 的YLiF4材料, 并研究了Tm3 和Yb3 在材料中的光吸收, 以及980 nm红外光激发下不同Tm3 浓度掺杂下的上转换发光特性. 实验发现, 在980 nm激光激发下, 材料可发出可见光. 上转换发光光谱中包括蓝光和红光. 与蓝光相比, 红光强度要弱1～2个数量级. 上转换发光强度和浓度关系研究显示, 当Tm3 浓度为0.3% (摩尔分数)时上转换发光达到最强, 大于0.3% (摩尔分数)后发光开始减弱. 通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线, 发现Tm3 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程.     

YLiF4: Er3+, Tm3+, Yb3+中Tm3+浓度对上转换发光的影响

利用水热法合成了YLiF4: Er3 , Tm3 , Yb3 , 其中Er3 和Yb3 的浓度保持固定不变, 分别为1 mol%和1.5 mol%, Tm3 浓度变化范围是2 mol%～8 mol%. 在这种共掺杂体系中, 同时观察到了Er3 , Tm3 和Yb3 的吸收, 且Tm3 的吸收随着其浓度的增强而增强. 在980 nm光的激发下, 当Tm3 浓度很小时, 这种材料的上转换发光为白光. 其中蓝光主要来源于Tm3 的激发态1G4到基态3H6的跃迁, 绿光来源于Er3 的4S3/2和2H11/2到基态4I15/2的跃迁, 红光既来源于Tm3 的1G4→3F4的跃迁, 也来源于Er3 的4F9/2→4I15/2的跃迁. 并且这种上转换发光强度随着Tm3 浓度的增强而降低, 但对应不同能级跃迁的发光强度降低的幅度不同, 这是因为Er3 和Tm3 之间的相互作用.     

不同波长激发下YLiF_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的发光

水热法合成了YL iF4∶Er3 ,Tm3 ,Yb3 ,其中Er3 、Yb3 和Tm3 的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355 nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450 nm,对应于Tm3 的1D2→3F4跃迁。用378 nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552 nm。980 nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450 nm处,并在648 nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YL iF4∶Er3 ,Tm3 ,Yb3 的蓝光来源于Tm3 的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Er3 的4S3/2和2H11/2到基态4I15/2的跃迁,红光既来源于Tm3 的1G4→3F4的跃迁,也来源于Er3 的4F9/2→4I15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359 nm的发射。监测665 nm得到的激发光谱不同于监测552 nm的激发光谱,在665 nm的激发光谱中出现了对应Tm3 的1G4能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484 nm、绿光552 nm和红光665 nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359 nm的斜率为2.85。因此在980 nm激发下,蓝光484 nm、绿光552 nm和红光665 nm都是双光子过程,紫外光359 nm的发射是三光子过程。