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。     

新型有机电致磷光白光器件的研究

制备了结构为ITO/NPB/TCTA/FIrpic∶TCTA/Ir(MDQ)2(acac)∶TmPyPB/FIrpic∶TmPyPB/TmPyPB/LiF/Al的有机电致磷光发光器件。通过在双蓝光发光层之间插入较薄的红光层Ir(MDQ)2(acac)∶TmPyPB调节载流子、激子在各发光层中的分布,并结合TCTA和TmPyPB对发光层内载流子和激子的有效阻挡作用,混合实现白光发射。研究了红光层在不同厚度、不同掺杂浓度下对器件发光性能的影响。结果表明,红光发光层厚度为2nm、质量浓度为5%时,结合蓝光发光层和红光发光层,实现了色坐标为(0.333,0.333)、最大发光效率为11.50cd/A的白光发射。     

有机电致磷光材料的研究新进展

综述了近几年来应用于有机电致发光二极管的有机电致磷光材料的研究新进展,重点回顾了三原色小分子电致磷光材料的研究进展.     

高效率高亮度红色有机电致磷光器件

在一种红色有机电致磷光器件中采用双(2-甲基-8-喹啉)4-联本氧基铝[bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenoJate aluminum,BAlq]为空穴和激子阻挡层,得到了效率、亮度和色度俱佳的发光器件。器件最高亮度为10362cd／m^2,最高外量子效率为7．0％,器件色坐标[Commission Internationale de l’Eclairage(C1E)coordinates]为(0．672,0．321)。另外在大电流密度100mA／cm^2下,量子效率仍有4．3％。该器件性能指标基本能够满足彩色动态显示中对红色发光的要求。     

同时掺杂磷光和荧光染料的白色有机电致发光器件性能研究

以磷光染料Ir(piq)₂(acac)作为发光掺杂剂,掺入空穴传输性主体材料NPB中得到红色发光层,荧光材料TBP掺入到主体CBP中作为蓝色发光层,制备了结构为ITO/NPB/NPB：Ir(piq)₂(acac)/CBP/CBP：TBPe/BCP/ALq/Mg：Ag的双发光层白色有机电致发光器件.其中ALq₃、未掺杂的NPB和CBP及BCP层分别作为电子传输层、空穴传输层和激子阻挡层.实验中通过调节发光层厚度及Ir(piq)_{2关键词： 磷光 激子阻挡层 有机电致发光}     

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%。     

发光层厚度变化的高效红色有机电致磷光器件

以铱配合物红色磷光体为掺杂剂，制备了基于TPBi材料的红色电致磷光器件,其结构为ITO/CuPc/NPB/TPBi:Btp₂Ir(acac)/ TPBi/Alq/LiF/Al.取得了在x=0.62，y=0.35的色度下，效率最高达2.43cd/A；电流密度为20mA/cm²时，亮度431cd/m²；电流密度为400mA/cm²时，亮度4798 cd/m²的结果.讨论了不同的发光层厚度影响器件色度和 关键词： 三线态 红光掺杂剂 有机电致磷光 T-T湮没     

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。     

以BAlq为主体的高效高色纯度的红色有机电致磷光器件

以铱配合物红色磷光体Ir(piq)₂(acac)为掺杂剂,制备了基于BAlq材料的红色电致磷光器件,其结构为ITO/NPB(30nm)/Ir(piq)₂(acac):BAlq(25nm)/BCP(13nm)/Alq₃(35nm)/LiF(1nm)/Al(1000nm),当掺杂浓度为8%的时候,器件发光的色坐标为(x=0.67,y=0.32),基本满足了全色显示对红色发光的要求。在电压为16V时,器件达到最高亮度9380cd/m²。在电流密度为5.45mA/cm²时,外量子效率达到最大5.7%。由于磷光体Ir(piq)₂(acac)的磷光寿命较短,所以器件在高电流密度下,仍然保持较高的外量子效率。电流密度为100mA/cm²时,外量子效率仍然维持在4.7%。进一步研究表明在器件中短程的Dexter能量传递以及红光染料对空穴的直接捕获两种机制同时存在。     

以CBP为主体的高色纯度红色磷光有机电致发光器件

以铱配合物红色磷光体Ir(piq)2(acac)为掺杂剂,制备了基于CBP材料的一系列红色电致磷光器件(PLED),其结构为ITO/CuPC(1nm)/Ir(piq)2(acac):CBP(25nm)/BCP(10nm)/Alq3(35nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),对4种不同的掺杂剂浓度进行了比较,研究了它们的电致发光特性。得出了Ir(piq)2(acac)的最佳掺杂比为8%,此时器件的色坐标都非常接近标准红色,且色纯度超过了98%以上;在16V时,色坐标为(x=0.67,y=0.32),色纯度为99.74%,基本满足了全色显示对红色发光的要求。     

BCP对红色有机电致磷光器件效率的影响

使用R-4B作为磷光掺杂剂,CBP为主体,制作以BCP调节载流子复合的红色磷光器件,器件结构ITO/MoO₃(30)/NPB(40)/TCTA(10)/CBP:R-4B(6%)(15)/BCP(x)/CBP:R-4B(6%)(15)/BCP(10)/Alq₃(40)/LiF/Al, 其中x为BCP的厚度,对五种不同厚度的器件和一个对MoO₃优化好且不加BCP的对比器件,来研究它们的发光性能和效率。实验表明：对于面积为1.18 cm2的器件,BCP为4 nm, MoO₃在30 nm时,它的性能达到了最佳,启亮电压为4 V,最大效率为18.9 cd·A-1,其对应的EL主峰位于612 nm, 色坐标为(0.643,0.353), 得到了稳定高效的红色磷光OLED器件。     

级联敏化三元旋涂型磷光器件电致发光性能

金属配合物磷光分子在高浓度下易产生发光猝灭,通常采用主客体两元掺杂结构来提高电致发光效率。热激活延迟荧光(TADF)材料通过三线态激子的反向系间窜越理论上可达到100%的内量子效率。为探究不同主体材料在三元敏化磷光体系中的作用,本文基于TADF聚合物作为敏化剂、黄橙光磷光配合物作为发光材料,分别研究了以传统荧光材料和蓝色TADF主体构建的三元敏化的旋涂型有机电致发光器件性能。研究表明,在客体浓度分别为1%、5%、50%时,基于TADF主体的器件电致发光性能均优于相同浓度下以传统荧光主体构建的器件性能。其中当磷光配合物PO-01-TB掺杂浓度为1%时,以天蓝光TADF材料为主体制备的器件最大外量子效率为12.2%,相较于以传统荧光为主体的器件外量子效率(10.7%)提高了14%。这源于本身具有双极传输特性的TADF主体通过反向系间窜越通道增强了对敏化剂和客体的级联能量传递作用,减少了三线态激子的浓度猝灭和湮灭过程,提高了大电流注入下的激子利用率。     

非掺杂型高效绿色磷光有机电致发光器件

在空穴传输层TCTA与电子传输层TPBi之间引入磷光染料Ir(ppy)3超薄发光层,制备了结构为ITO/MoO_3(2 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/Ir(ppy)3(xnm)/TPBi(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(80 nm)的非掺杂磷光有机电致发光器件。通过调控非掺杂发光层的厚度,详细研究了Ir(ppy)3层厚度对器件性能的影响。实验结果表明,当非掺杂发光层厚度为0.2 nm时,器件的性能最好,器件的亮度、效率和外量子效率分别达到26 350 cd·m~(-2)、42.9 cd·A~(-1)和12.9%。研究结果表明,采用超薄的非掺杂发光层可以简化器件结构和制备工艺,获得高效率的OLED器件。     

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。     

荧光染料和磷光染料激子形成截面的比较

为了比较单线态激子与三线态激子形成截面的大小,作者将荧光染料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB) 和磷光材料factris-(2-phenylpyridine) iridium [Ir(ppy)₃]共掺杂在N-vinylcarbazole (PVK)中作为发光层,制作了多层有机电致发光器件。通过对其光致发光及电致发光特性的研究,计算出Ir(ppy)₃激子的形成截面比DCJTB激子的形成截面大得多。     

深陷阱对有机磷光双掺杂体系电致发光器件效率衰退的影响

研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性,并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl（CBP）为主体,绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)（Ir(ppy)₃）和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)（Ir(piq)₃）为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)₃发光峰516 nm处的光致发光寿命测试,实验发现在Ir(ppy)₃掺杂比例保持定值时,随着深能级掺杂材料Ir(piq)₃的引入,其光致发光光谱中Ir(ppy)₃的相对发光强度减弱且发光寿命变短,当Ir(piq)₃掺杂浓度继续提高时,薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)₃的发光寿命基本不变。实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递,但当掺杂浓度达到高浓度时,能量传递主要来自于主客体之间的传递,两者作为独立的发光中心发光。然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)₃,CBP∶Ir(ppy)₃∶Ir(piq)₃和CBP∶Ir(ppy)₃∶PTB7的三组器件,器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi（15 nm）/Alq₃（25 nm）/LiF（0.6 nm）/Al（80 nm）。在Ir(ppy)₃和Ir(piq)₃共掺杂器件和Ir(ppy)₃单掺杂器件的对比实验中发现,加入一定比例的深能级材料后,器件的电致发光光谱发生改变,Ir(piq)₃的相对发光强度增强,器件发光效率下降且效率滚降现象明显。通过对器件进行J-V测试,发现在Ir(ppy)₃单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高,但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)₃后,陷阱填充电流基本保持一致。瞬态电致发光测试表明,随着Ir(ppy)₃掺杂比例的提高,器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低,这是由于Ir(ppy)₃具有一定的传导电荷作用,会减少器件中的陷阱载流子,这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)₃是限制载流子的主要能级陷阱。同时发现随反向偏压的增大,瞬态发光强度增大且发光衰减加速,这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放,重新复合发光,说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子,而由于主体三线态激子具有较长的寿命,激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离,从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧,导致发光衰减加速。在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)₃共掺杂器件实验中发现,随着PTB7掺杂浓度提高,陷阱浓度变大且器件效率降低,具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中,深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱,引起载流子大量堆积,从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧,使器件的发光效率衰退。     

具有减少自猝灭效果的铱配合物掺杂型红色聚合物磷光器件

将双(2-(2'-苯并 噻吩基)-5-三氟甲基吡啶)乙酰丙酮合铱配合物 及电子传输材料PBD掺杂到基质材料PVK中,利用旋涂的方法制备聚合物磷光器件。铱配合物的掺杂质量分数分别为8%、10%、15%及18%,当掺杂质量分数为15%时获得了最大外量子效率4.5%,而同样结构的经典的红光材料(btp)₂Ir(acac)的掺杂质量分数为4%时最大外量子效率为3.3%。可以看出,含三氟甲基的新铱配合物制备的聚合物器件具有明显的减少浓度猝灭效果,这可能由于三氟甲基基团改变了分子堆积状态,减少了分子间相互作用的结果。该聚合物器件最大发射峰位648 nm,色坐标为(0.71,0.29), 没有PVK的蓝光发射峰。     

TCTA对红绿磷光有机电致发光器件发光层激子的调控作用

制备了结构为ITO/MoO3(50 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/CBP:14%GIr1(30 nm)/TCTA(x)/CBP:2%R-4B(10 nm)/BCP(10 nm)/Alq3(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)的红绿磷光有机电致发光器件,GIr1和R-4B分别为红、绿磷光染料。通过在红绿间插入较薄间隔层TCTA的方法,调节载流子、激子在红绿发光层中的分布,并结合TCTA和BCP对发光层内载流子和激子的有效阻挡作用,研究了载流子调控层TCTA在不同厚度下对器件发光性能的影响。结果表明,TCTA为1 nm时,器件的发光性能得到了很好的提升。电压为6 V时,TCTA为1 nm器件的电流密度、亮度、最大电流效率分别为0.509 mA/cm2、69.91 cd/m2和13.72 cd/A,而TCTA为0 nm器件的电流密度、亮度、最大电流效率分别为1.848 mA/cm2、215.7 cd/m2和11.67 cd/A。