金属/有机界面势垒对单层有机电致发光器件发光效率的影响

基于高场下电荷的注入过程及激子的解离和复合过程,建立了单层有机发光器件电致发光(EL)效率的理论模型。计算表明：(1)当金属／有机界面势垒高度大于0．3eV时,器件的EL效率很低,降低金属／有机界面势垒可以显著提高器件的EL效率;(2)在较低偏压下,注入过程对器件的电致发光效率起主要作用,但在高偏压下复合过程起支配作用。这一模型可以阐明注入和复合过程对有机发光器件EL效率的影响,对选择发光材料、优化器件结构和提高器件EL效率具有指导意义。     

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。     

高效率和色稳定性的双超薄发光层的黄光有机电致发光器件

主要对rubrene黄光发光材料制作0.1nm厚度的超薄发光层的有机电致发光器件作了研究,并配合BCP空穴阻挡层探讨了对器件效率和色坐标稳定性的影响。双超薄rubrene发光层配合BCP空穴阻挡层的有机电致发光器件的性能得到了很好的改善,外加电压6V时,器件电流效率为6.35cd.A-1;外加电压10V时,器件发光亮度达到了7068cd.m-2。另外,在较大的外加电压驱动范围内,器件的色坐标一直保持在(0.49,0.49)。增加的发光效率和良好的色坐标稳定性主要是取决于空穴与电子的注入与输运平衡以及激子在超薄rubrene发光层中稳定性的复合平衡。     

荧光染料超薄层对有机电致发光器件发光光谱的影响

采用在主体材料上蒸镀一层超薄层的方法,研究了三种有机小分子荧光染料dimethylquinacridon(DMQA)、4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethy ljulolidyl-9-enyl)-4-pyran(DCJTB)和5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene(Rubrene)的浓度效应对有机电致发光器件(OLED)电致发光光谱的影响。结果表明,与常规掺杂器件相比,染料超薄层器件的光谱中出现了微弱的主体材料的发光峰,浓度猝灭现象更为明显。三种染料的浓度猝灭程度从高到低依次为DMQA、DCJTB和Rubrene。同时,我们使用此三种染料配制了溶液,测试了它们在不同浓度下的光致发光光谱强度,进一步探讨了掺杂剂浓度猝灭强弱与器件的发光光谱特性的关系。     

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。     

电场对单层有机电致发光二极管复合发光的影响

以电流连续性方程为基础，用易测量的注入电流密度来确定载流子浓度的边界值，得出载流子浓度和电流密度的解析表达式。计算并讨论了电子密度和电子电流密度在器件中的分布，电场对它们的影响以及电场与势垒对复合效率的影响。该模型较好地解释了有关实验现象。     

间隔层对双发光层白色有机电致发光器件性能的影响

采用蓝色bis (FIrpic)和黄色bis iridium(acetylacetonate) 两种磷光染料,制备了双发光层结构的白色有机电致发光器件,器件结构为ITO/TAPC (30 nm)/host: (t-bt)₂Ir(acac) /spacer (x nm)/host: FIrpic (15 nm, 8%)/Bphen (40 nm)/Mg∶Ag (200 nm)。分别选用p型1,1-bis cyclohexane (TAPC)和n型tris borane (3TPYMB)作为主体材料制备了两种类型的器件,通过在两个发光层之间加入一层较薄的间隔层进行器件优化。结果表明,加入间隔层之后,器件性能得到提高,获得了色稳定性较好的白光器件。当主体为TAPC时,使用间隔层后器件取得最大亮度为19 550 cd/m²,最大电流效率为8.3 cd/A;当主体为3TPYMB时,使用间隔层后器件的最大亮度为1 950 cd/m²,最大电流效率为30.7 cd/A。实验结果表明,器件性能的提高,是由于加入了间隔层之后载流子复合区域拓宽,促进了发光层中电子和空穴的平衡。     

高效率双发光层结构白色有机电致发光器件

采用双极性材料4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)为主体,蓝色荧光染料N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi)和橙色磷光染料Iridium(III)bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2')acetylacetonate(PO-01)为客体,制备了双发光层结构的白色有机电致发光器件,通过调整发光层的位置及在两个发光层之间引入间隔层,研究了器件的光电特性.间隔层的引入调整了发光层中激子的分布,改善了器件的光电性能.器件的最大电流效率和功率效率分别为19.6cd/A和12.3lm/W.发光亮度从15cd/m2增加至10 310cd/m2的过程中,器件的色坐标从(0.438,0.476)变化至(0.316,0.389),始终处于白光区.     

Alq3发光层厚度对有机电致发光器件性能的影响

文章以MoO3为空穴注入层,NPB为空穴传输层,改变发光/电子传输层Alq3的厚度,考察了器件电学和光学性能的变化。结果表明,随着Alq3层增加厚度,器件的电流逐步减小,由此获得Alq3薄膜的电场分布情况;器件发光光谱有少量红移,但长波端明显展宽,短波端强度下降。该文拟合了器件电致发光谱,与实验曲线吻合较好。同时拟合结果也表明,干涉效应主要影响光谱在长波端的强度分布,发光区域分布决定光谱在短波端的强度分布。     

有机量子阱电致发光器件

制备了普通的有机量子阱结构,并对结构进行了表征.在此基础上,制备了量子阱结构的白光电致发光器件.在分析了制作工艺对有机量子阱结构特性可能产生的影响之后,为了减少垒、阱界面互扩散效应的影响,提出了有机掺杂量子阱的概念,即垒与阱的母体是相同材料,只是在生长垒层的过程中同时掺入少量发光剂.由于掺杂剂的浓度梯度只有百分之零点几,因此,界面互扩散的影响很小,实际上我们用这种办法制备的有机量子阱器件的亮度、效率均有明显提高.在研究了阱数对器件特性的影响之后,我们发现一般情况下,两个阱是最好的.进一步研究了阱母体材料对有机量子阱器件特性的影响,结果发现,用NPB作母体比Alq作母体更好,这时器件的效率(cd/A)在45～13V工作电压范围内变化不大.     

非等温模型下LED芯片性能与衬底的关系

发光二极管(LED)中载流子的输运及复合决定了其非均匀的内热源强度及分布,而芯片温度又影响载流子的输运及复合,两者具有强烈的耦合关系。本文利用非等温多物理场耦合模型对以蓝宝石、Si及SiC为衬底的 LED芯片的内量子效率、光谱特性及光电转换效率进行了系统研究。结果表明:以SiC为衬底的LED芯片具有最小的效率下垂效应(Efficiency droop)及最高的光谱强度和光电转换效率。这是因为与其他两种衬底的LED芯片相比,以SiC为衬底的LED芯片具有最好的散热性能,因此非均匀温度场对其载流子输运及复合的影响最小,使得活性区中的载流子浓度显著增强,漏电流明显下降。     

基于混合主体结构的溶液法制备的高效蓝色磷光OLED

为了提高蓝色有机发光二极管的效率,本文借助溶液法采用TcTa和CzSi混合主体,制备了蓝色磷光有机发光二极管（PHOLEDs）。此外,针对三种电子传输材料Tm3PyP26PyB、TmPyPB和TPBi进行了优选,以进一步优化器件的效率。本文通过优化混合主体材料的掺杂比例和电子传输材料的选择,不断提高器件的效率。最终,当TcTa∶CzSi的掺杂比为6∶1、电子传输层TPBi为70 nm时器件性能最优,其最大亮度(B_max)、电流效率(CE_max)、功率效率(PE_max)和外量子效率(EQE_max)分别为6 662 cd·m^-2、39.40 cd·A^-1、23.33 lm·W^-1和19.7%。此外,即使在1 000 cd·m^-2的实际亮度下,电流效率和外量子效率仍高达33.43 cd·A^-1和16.7%。     

互混型有机电致发光器件

通过共蒸镀空穴传输材料TPD和电子传输材料Alq₃,在普通双层器件的异质结界面引入了均匀互混层,并研究了互混层的厚度变化对器件光电性能的影响。互混层的引入在一定程度上改善了普通双层器件的异质结界面由于高浓度载流子积聚导致的高电场和界面缺陷对器件主要性能(效率和寿命)的负面影响。我们发现一定厚度的互混层使器件的性能有所提高。     

微纳光学在LED芯片中应用研究的综述

LED以其高效节能、体积小、寿命长等优点被认为是最有可能进入普通照明领域的一种新型固态光源,但LED芯片的光提取效率仍较低。综述了LED外延片表面的各种基于微纳光学结构的加工技术,如通过在LED芯片表面上加工粗糙微结构、LED芯片表面双层微结构、二维光子晶体结构、双光栅结构等。介绍了通过各种加工技术对LED芯片微纳光学结构的加工提高了芯片的外量子效率,从而提高了LED的出光效率。     

Highly efficient blue fluorescent OLEDs with doped double emitting layers based on p—n heterojunctions

We fabricate a kind of novel efficient blue fluorescent organic light emitting device(OLED) based on p-n heterojunctions composed of hole transporting layer(HTL) N,N ’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N ’-bis(phenyl)-benzidine(NPB) and electron transporting layer(ETL) 4,7-diphnenyl-1,10-phenanthroline(BPhen),into which a new blue material,DNCA(a derivation of N 6,N 6,N 12,N 12-tetrap-tolylchrysene-6,12-diamine),is partially doped simultaneously,and double emitting layers are configured.With a turn-on voltage of 2.6 V at 1 cd/m 2,this type of OLED presents a maximum luminance efficiency(η max) of 8.83 cd/A at 5.818 mA/cm 2 and a maximum luminance of over 40000 cd/m 2.Meanwhile,the Commission Internationale De L’Eclairage(CIE) coordinates of this device change slightly from(0.13,0.27) to(0.13,0.23) as the driving voltage increases from 3 V to 11 V.This improvement in the electroluminescent characteristics is attributed mainly to the ideal p-n heterojunction which can confine and distribute excitons evenly on two sides of the heterojunction interface so as to improve the carrier combination rate and expand the light-emitting region.     

垂直结构多色量子点LED(QD-LED)最新进展

量子点LED以胶体量子点为发光层,通过调节作为发光层量子点的尺寸可以制作出覆盖可见(380-780nm)以及近红外光谱的量子点LED(QD-LED),而且量子点LED器件发出的光谱范围很窄,其光谱半高宽可达30nm。简述了当今国内外关于QD-LED器件结构的研究成果以及器件的制作工艺,介绍了目前课题组最新的一些相关成果。重点阐述了目前已经得到验证的几种量子点器件结构,分析了其存在的优缺点,这些结论对进一步改进QD-LED的结构以及使其可以更有利于商业化提供了参考。     

不规则H形量子势垒增强AlGaN基深紫外发光二极管性能

针对AlGaN基多量子阱中有效的平衡载流子注入问题,研究了有源区势垒层中Al组分调制形成的非规则H形量子势垒对AlGaN基深紫外发光二极管(LED)器件性能的影响及载流子的输运行为。研究发现,与多量子阱中常用的单Al组分势垒相比,加入Al组分较高的双尖峰势垒可以有效地提高内量子效率和光输出功率。进一步研究表明,电子在有源区因凸起的尖峰势垒而得到了有效的阻挡,减少了电子的泄露,而空穴获得更多的动能从而穿过较高的势垒进入有源区。因此,采用非对称H形量子势垒的深紫外LED器件中载流子输运实现了较好的平衡,量子阱中的载流子复合速率远高于普通的深紫外发光二极管。     

Pure blue and white light electroluminescence in a multilayer organic light-emitting diode using a new blue emitter

We characterized the 6,12-bis{[N-（3,4-dimethylphenyl）-N-（2,4,5-trimethylphenyl）]amino} chrysene （BmPAC）, which has been proven to be a blue fluorescent emission with high EL efficiency. The blue fluorescent device exhibits good performance with an external quantum efficiency of 5.8% and current efficiency of 8.9 cd/A, respectively. Using BmPAC, we also demonstrate a hybrid phosphorescence/fluorescence white organic light-emitting device （WOLED） with high efficiency of 36.3 cd/A. In order to improve the relative intensity of blue light, we plus a blue light-emitting layer （BEML） in front of the orange light emitting layer （YEML） to take advantage of the excess singlet excitons. With the new emitting layer of BEML/YEML/BEML, we demonstrate the fluorescence/phosphorescence/fluorescence WOLED exhibits good performance with a current efficiency of 47 cd/A and an enhanced relative intensity of blue light.     

混合型间隔层对荧磷混合式白色有机电致发光器件性能的影响

制备了基于新型蓝绿色荧光MQAB与红色磷光Ir(MDQ)2acac的荧磷混合式白色有机电致发光器件,并探讨了TPBI或UGH3两种间隔层及二者的混合间隔层的器件的发光性能.研究发现,采用TPBI和UGH3的混合间隔层可以调控载流子注入与传输的平衡.当m(TPBI)∶ m(UGH3)=1∶1时,可有效地控制发光区域,使得器件性能得到优化,并获得发光亮度高达14 700 cd/m2的白色有机电致发光器件,最高电流效率可达11.60 cd/A,且器件具有较高的色稳定性.采用混合间隔层的器件比单用TPBI或UGH3作为间隔层的器件效率提高了200％ ～ 300％.