蓝色微腔有机发光器件

实现彩色显示需要高效率和高色纯度的红、绿、蓝三种颜色发光.与红、绿色器件相比,蓝光有机电致发光器件(OLED)有较低效率和较差的色纯度.为了改善器件性能,将微腔引入到OLED中,优化设计并制作出蓝色微腔有机电致发光器件(MOLED):Glass/DBR/ITO/NPB/DPVBi/Alq3/LiF/Al.得到蓝光微腔器件电致发光谱(EL)峰值位于472 nm,与无腔器件相比,峰值强度增强5.4倍,半峰全宽(FWHM)减小77.1%(仅为16 nm),光谱积分强度增加33%.微腔器件最大亮度8439 cd/m2,最大发光效率2.4 cd/A,CIE色坐标为(X=0.14,Y=0.10).结果表明,由于微腔效应的存在,导致微腔器件的EL谱线窄化和峰值强度增强,可提高器件的色纯度,改善器件发光性能.     

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。     

红色磷光微腔有机电致发光器件的发光性能

制备了结构为G/DBR/ITO/Mo O3(1 nm)/Tc Ta(55 nm)/CBP∶Ir(piq)2acac(44 nm,6%)/TPBI(55nm)/Li F(1 nm)/Al(80 nm)的红色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED),同时制作了无腔对比器件OLED,研究微腔结构对磷光器件发光性能的影响。研究发现,OLED的电致发光(EL)峰值为626 nm,半高全宽(FWHM)为92 nm;MOLED的发光峰值为628 nm,FWHM为42 nm,窄化了1/2。MOLED的最大亮度、最大电流效率、最大外量子效率(EQE)分别为121 000 cd/m2、27.8 cd/A和28.4%,OLED的最大亮度、最大电流效率、最大EQE分别为54 500 cd/m2、13.1 cd/A和16.6%。结果表明,微腔器件的发光性能与无腔器件相比得到了较大幅度的提升。     

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。     

微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq₃作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq₃(49 nm)/MgAg(150 nm),得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m²,最大效率11.1 cd/A,典型亮度值100 cd/m²时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A,6 V和1.2 mA/cm²,CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。     

插入电荷控制层对蓝色OLED发光性能的提高

用蓝色有机荧光材料N⁶,N⁶,N¹²,N¹²-tetrap-tolylchrysene-6,12-diamine （DNCA）作为发光层,在发光层中间以及发光层与电子传输层之间插入2-methyl-9,10-di（2-napthyl）anthracene （MADN） 和9,10-di（2-naphthyl）anthracene （ADN） 作为电荷控制层,制备了结构为ITO/NPB（40 nm）/DNCA（15 nm）/MADN（3 nm）/DNCA（15 nm）/ADN（3 nm）/Bphen（30 nm）/LiF（0.8 nm）/Al（120 nm）的蓝色有机电致发光器件（OLED）。该器件的最大电流效率和最大亮度分别为5.6 cd/A和23 310 cd/m²。与传统的单发光层器件相比,最大电流效率和最大亮度分别提高了70%和87%。器件发光性能的提高可归结于两个电荷控制层在整个器件中的协同作用。第一电荷控制层MADN的作用主要是将发光层区域分成两个部分,从而扩大了激子在发光层中的复合区域;第二电荷控制层ADN可以有效地将空穴限制在发光层中,避免了激子在电子传输层中形成的无辐射跃迁从而提高了器件的发光性能。     

高效率金属微腔OLEDs性能

以半透明Ag膜为阳极出光面,利用MoO₃作为空穴注入层,在普通玻璃衬底上制备了底发射微腔OLEDs器件,其中微腔由接近全反射厚度为100nm的Al阴极和反射率约为50%左右厚度为22nm的半透明Ag阳极构成,由于采用了有效的空穴和电子注入层MoO₃和LiF,以Alq₃作为发光材料,器件的起亮电压为2.5V,在10V外加电压下正向亮度超过了15000cd/m²,最大电流效率接近6cd/A,大约是制备于ITO玻璃衬底阳极上的常规器件的两倍(3.2cd/A),并研究了光谱窄化以及随观测角度变化的微腔效应。     

绿色磷光微腔有机电致发光器件研究

使用典型绿色磷光材料Ir(ppy)3作为发光层,DBR和金属Al作为微腔的一对反射镜,制备了结构为Glass/DBR/ITO/Mo O3(1 nm)/Tc Ta(40 nm)/CBP:Ir(ppy)3(40 nm,6%)/TPBI(47 nm)/Li F(1 nm)/Al(80 nm)的绿色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED),同时制作了无腔对比OLED器件,研究微腔结构对器件发光性能的影响。发现OLED的电致发光谱(EL)的峰值是510 nm,半峰全宽(FWHM)为70 nm,MOLED的峰值是514 nm,FWHM为35 nm,比OLED窄化了1/2,MOLED的最大亮度、最大电流效率分别为143000 cd/m2和64.4 cd/A,OLED的最大亮度、最大电流效率分别为103000 cd/m2和41.6 cd/A;测试并计算了器件的外量子效率(EQE),MOLED和OLED的最大EQE分别为18.6%和14.3%。结果表明,微腔器件发光性能比无腔器件得到了很大的改善。     

微腔面发射器件外量子效率研究

结合微腔面发射器件辐射/发光亮度的空间分布以及相对光谱功率分布给出了器件外量子效率的计算模型. 该模型可以计算工作于不同波段的微腔面发射器件的外量子效率,如红外波段的垂直腔面发射激光器,可见光波段的微腔有机发光二极管和谐振腔发光二极管以及太赫兹波段的平面微腔结构等. 制备了结构为玻璃/DBR /ITO /NPB /Alq ∶C545T/Alq/LiF/Al的微腔有机电致发光器件,测试其不同观察角度下器件的发光亮度以及发光光谱. 当电流密度和发光亮度分别为14 A/m²和100 cd/ 关键词： 外量子效率 平面微腔器件 辐射/发光亮度空间分布     

采用复合空穴注入层提高有机电致发光器件的性能

制备了以Ag/SAM/m-MTDATA为复合空穴注入层的NPB/Alq₃双层异质结发光器件,研究了器件的性能并与传统的器件进行了对比。考察了银膜厚度的变化对器件性能的影响。研究了光谱窄化以及微腔效应对器件的影响。研究结果表明:在ITO表面制备4-FTP自组装单分子膜修饰的5 nm厚的金属银膜,可以在保持阳极透明性的基础上,增强空穴的注入,改善界面的形貌,进而提高器件性能。制备的ITO/Ag/SAM/m-MTDATA/NPB/Alq₃/LiF/Al器件的启亮电压为4 V,最 大电流效率为6.9 cd/A, 最大亮度为34 680 cd/m²(12 V);优于以ITO为阳极的对比器件(25 300 cd/m² @12 V)。     

耦合结构有机微腔的光致发光特性

耦合光学微腔(Coupled optical microcavity,CMC)是一种特殊结构的微腔,在耦合微腔中,两个独立的微腔相邻耦合在一起.通常一个腔是无源的,另一个腔是有源的.首次研究了有机材料在耦合微腔中的自发发射特性.实验采用的有机发光材料为八羟基喹啉铝Tris(8-quinolinolato)aluminium(Alq₃),器件的结构为Glass/DBR_A/Filler/DBR_B/Alq₃/DBR_C.底部腔是无源的,组成为DBR_A/Filler/DBR_B.顶部腔是有源的,由DBR_B/Alq₃/DBR_C构成.其中反射镜DBR_A、DBR_B、DBR_C以及填充层(Filler)均由光学介质材料构成.通过结构设计使两个腔的谐振波长均位于530nm.耦合微腔器件与单层Alq₃薄膜相比较,Alq₃薄膜的光致发光光谱是峰值位于511nm的宽谱带,而在耦合微腔器件中观察到的是具有两个腔模式,峰值波长分别位于518,553nm的增强并窄化的光谱.这是由于两个腔的光场耦合引起了腔模式分裂.结果表明耦合微腔能极大地改变有机材料的自发发射特性,可以用来提高器件的发光效率.     

电致发光色纯性增强的硅基有机微腔

报道了硅基有机微腔的电致发光（EL）.该微腔由上半透明金属膜、中心有源多层膜和多孔硅分布Bragg反射镜（PS DBR）组成.半透明金属膜由Ag（２０nm）构成，充当发光器件的负电极和微腔的上反射镜.有源多层膜由Al (1 nm) / LiF(05 nm) /Alq3/Alq3:DCJTB/NPB/CuPc/ITO/SiO2组成，其中的Al/LiF为电子注入层，ITO为正电极，SiO2为使正、负电极电隔离的介质层.该PS DBR是采用设备简单、成本低廉且非常省时的电化学腐蚀法用单晶Si来制备的；该PS 关键词： 电化学腐蚀 电致发光 窄峰发射 硅基有机微腔     

微腔有机电致发光器件的谐振腔反射镜性能

根据微腔原理运用传输矩阵法对构成微腔有机电致发光器件(MOLED)谐振腔的两个反射镜进行模拟计算并比较,可观察到:随金属反射镜的反射率增大,微腔器件的电致发光(PL)谱的半峰全宽(FWHM)逐渐窄化;峰值逐渐蓝移至设计的谐振峰值520nm处;峰值强度和光谱积分强度逐渐增强。结果表明:金属反射镜反射率越大越好。随DBR反射镜的周期数从1增加到9,EL的峰值均为520nm,半峰全宽逐渐窄化,积分强度逐渐减弱;峰值强度由弱增强再减弱,4个周期时峰值强度最大,所以设计微腔器件时,DBR的周期是一项很重要的参数。DBR反射率太大不利于出光,太小微腔效应小。需要根据制作目的和需要进行合理选择。     

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。     

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。     

两种谐振腔长度的微腔有机电致发光器件模拟

微腔的谐振腔长度直接影响微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性,根据微腔器件的相关计算公式运用传输矩阵法,分别对微腔长度L=λ/2和L=λ(λ:中心波长)时,在微腔内不同位置激子复合发光的电致发光谱(EL)进行模拟计算和比较。发现:微腔长度为L=λ/2时,峰值均为520nm,半峰全宽均为17nm,激子处在微腔的中心位置时,峰值强度和积分强度均为最大。L=λ时,激子在腔内不同位置时,峰值均为520nm,半峰全宽均12nm,在腔的中心区域时,与L=λ/2时正好相反,峰值强度和积分强度最小。分析后判断是因为两种长度的微腔内电场强度分布不同,激子位于腔内电场的最大值处发光性能最好。说明要制作出高效率的MOLED,要区别不同谐振腔长度,并使激子处于腔内电场最大处。     

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。     

微腔有机电致发光器件的角度依赖性

设计并制作了两个器件,一个是微腔有机电致发光器件(MOLED):G/DBR/ITO/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm);一个是无腔器件(OLED):G/ITO/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)。测试并分析了器件性能。OLED在电流密度30 mA/cm²时的电致发光(EL)光谱随观测角度由0°~70°都是一宽谱带,是发光层DPVBi的特征发光谱,峰值都在452 nm处,半峰全宽均为70 nm,色坐标均为(x=0.18,y=0.19),无腔器件没有角度依赖性。相同电流密度下,微腔器件的EL谱随观测角度由0°~70°,发光峰值蓝移,由472 nm逐渐移至428 nm;峰值相对强度渐弱,由0.32变至0.02;半峰全宽由14 nm增加至120 nm;色坐标由(x=0.14,y=0.10)变至(x=0.19,y=0.25),颜色由紫蓝变成蓝白到接近白色。微腔器件具有明显的角度依赖性。