高效叠层有机电致发光器件的研制

利用CsN_3/Al/HAT-CN结构为电荷生成单元,实现了高性能叠层有机电致发光器件。制备了一组结构不同的黄绿双色叠层器件,通过器件性能分析阐明了CsN_3/Al/HAT-CN中电荷产生和传输的过程;利用Alq_3作发光层,制备了叠层器件T和单节器件S。叠层器件T的最大电流效率和最大功率效率分别为6.4 cd/A、2.3 lm/W;电流密度为20 mA/cm~2时,叠层器件T的电流效率和亮度分别为5.3 cd/A、1 064.9 cd/m~2,均约为单节器件S(2.7 cd/A、539.4 cd/m~2)的2倍,这证明了CsN_3/Al/HAT-CN可作为高效的电荷生成单元。通过研究叠层器件T的电致发光光谱和光强分布特性发现,器件T中无明显的微腔效应,其效率与亮度的提升是源自两个发光单元同时发光,而不是源自微腔效应。     

以B3PyPPM为电子传输层制备蓝色磷光OLED器件

以B3PyPPM作为电子传输层,分别以TCTA和mCP为母体,制备A、B两组结构为ITO/HATCN(5nm)/TAPC(45nm)/TCTA∶FIrpic(15%,15nm)/B3PyPPM(X nm)/B3PyPPM∶Cs(15%,10nm)/Al,ITO/HATCN(5nm)/TAPC(45nm)/mCP(5nm)/mCP∶FIrpic(15%,15nm)/B3PyPPM(X nm)/B3PyPPM∶Cs(15%,10nm)/Al的蓝色磷光器件,其中X的值分别为40nm、45nm、50nm、55nm.实验证明,mCP作为母体的器件最大亮度和最大电流效率分别达到14 930cd/m~2、9.9cd/A,亮度从500cd/m~2上升到3 000cd/m~2时,外量子效率滚降仅仅只有10.1%,远优于以TCTA为母体器件的效率滚降特性,由于B3PyMPM能够改善电子的注入特性,两组器件的开启电压分别为2.3V和2.8V,低于采用其他电子传输层材料制备的Firpic蓝色磷光器件.在30mA/cm2电流密度下,器件光谱有一个波长在474nm的主峰和496nm的振动峰,随着电子传输层厚度的增加,振动峰的强度增强,这是由微腔效应引起的,通过光学模拟详细地研究了器件中存在的微腔现象.     

高效率N掺杂有机电致发光器件的研制

为了改善有机电致发光器件的性能,利用Cs N_3作为N掺杂剂,以B3PYPPM为电子传输材料,制备了基于绿色磷光材料Ir(ppy)_3的高效率有机电致发光器件。针对不同N掺杂浓度和掺杂厚度的器件进行研究,最终得到最佳N掺杂器件B,器件结构为ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(70 nm)/TCTA∶Ir(ppy)_3(15%,20nm)/B3PYPPM(17 nm)/B3PYPPM∶Cs N_3(10%,63 nm)/Al。实验结果表明,浓度与厚度适当的N掺杂器件能有效提高器件的电流效率和功率效率。Cs N_3作为一种高效的N掺杂剂,与电子传输材料B3PYPPM掺杂后,有效地降低了电子的注入势垒,增加了电子注入,提高了电子迁移率,改善了电子的注入和传输能力,使载流子更加平衡,从而降低了器件的开启电压和驱动电压,有效地提高了电流效率和功率效率。最佳N掺杂器件B开启电压仅为2.1 V,最大电流效率和功率效率分别为67.0 cd/A、91.1 lm/W。值得注意的是,在1 000 cd/m~2亮度下,最佳N掺杂器件B的功率效率仍能达到80.1 lm/W。     

非掺杂式电荷生成层的结构设计及其在叠层OLED器件中的应用

提出了一种非掺杂式电荷生成层:LiF/Al/C6 0/m-MTDATA,以其制作的叠层有机电致发光器件的最大电流效率和功率效率达到48.4 cd/A和19.4 lm/W,分别是单层发光器件的2.95倍和1.65倍.通过设计一系列含不同电荷生成层的倒置型器件,证实了电荷的生成和分离作用均发生在C60/m-MTDATA界面,同时通过对C60和Al的厚度以及Al蒸镀速率的研究,揭示了电荷生成和分离机制.     

基于有机异质结C60/ZnPc的绿色磷光TOLED

以有机异质结C_(60)/ZnPc作为电荷产生层,制备结构为ITO/TPBi(40nm)/C_(60)(xnm)/ZnPc(x nm)/NPB(40nm)/Al(120nm)和ITO/TPBi(40nm)/LiF(ynm)/Al(2nm)/C_(60)(5nm)/ZnPc(5nm)/MoO_3(3nm)/NPB(40nm)/Al(120nm)的非发光倒置器件,其中x的值为0、5、10和15,y的值为0、0.5、1.0和1.5.实验证明,有机异质结C_(60)/ZnPc可在外电场下实现电荷分离,加入LiF/Al和MoO_3可更有效地提高电荷产生层的电荷分离和注入能力.基于LiF/Al/C_(60)/ZnPc/MoO_3结构,制备绿色磷光叠层有机发光二极管,进一步研究该电荷产生层对叠层器件的光电性能影响.结果表明,电荷产生层的电荷分离和注入可影响叠层器件内部的电荷注入平衡,进而对器件性能产生影响.当LiF、Al、C_(60)、ZnPc和MoO_3结构厚度分别为0.5nm、1nm、5nm、5nm和3nm时,电荷产生层产生的电荷与两侧电极注入的电荷达到匹配,使叠层器件具有最佳光电性能,获得了高效绿色磷光叠层器件,其驱动电压明显低于单层器件2倍,最大亮度、电流效率和功率效率分别达84 660cd·m~(-2)、94.7cd·A~(-1)和43lm·W~(-1).     

基于新型连接层的有机叠层电致发光器件

制备了一种基于新的电荷生成层m-MTDATA∶MoO3的叠层有机电致发光器件。叠层器件与单发光层器件相比,发光亮度和电流效率均有成倍的提高。叠层器件的最大电流效率达到了30.06 cd/A,最大亮度为83 210 cd/m2,分别约为普通器件的2倍。除此之外,叠层器件在整个电流密度范围内的电流效率都很稳定。结果表明:m-MTDATA∶MoO3可以作为高效率的叠层有机电致发光器件的电荷生成层。     

一种用于堆叠结构有机发光二极管的新的电荷生成层

本文报道了一种用于堆叠结构有机电致发光器件的新的电荷生成层: LiF/Al/V₂O₅,采用这种电荷生成层的堆叠器件的两个发光单元互相独立,不受影响.说明在外加电场下,这种电荷生成层具有向邻近的发光单元注入电子空穴的能力.而堆叠了两个相同发光单元的器件的电流效率在相同的电流密度下约为普通单层结构的1.7倍.同时这种电荷生成层避免了溅射indium tin oxide(ITO)和金属、有机物共掺,只需要热蒸发,生长工艺简单. 关键词： 堆叠结构 有机电致发光器件 电荷生成层     

Cs_2CO_3共蒸阴极对有机电致发光器件性能的影响(英文)

研究了碳酸铯(Cs2CO3)掺杂8-羟基喹啉铝(Alq3)作为电子注入层对有机电致发光器件性能的影响。结果表明,与常用的Cs2CO3超薄层作电子注入层相比,Cs2CO3∶Alq3共蒸阴极对器件效率和亮度有很大提高,器件电流效率从3.1 cd/A(Cs2CO31 nm/Al)提高到6.5 cd/A(Cs2CO33%∶Alq3/Al)。器件性能的提高归因于Cs2CO3∶Alq3共蒸阴极比单层Cs2CO3阴极具有更好的电子注入能力和电子传输性能。薄膜形貌表明,共蒸阴极能有效降低Alq3表面粗糙度,有助于提高器件发光性能及寿命。     

基于新型电荷生成层的P-i-N结构白色有机叠层电致发光器件

采用2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP): 5 wt.% cesium carbonate(Cs₂CO₃)和N, N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine(NPB): 20 wt.% molybdenum oxide(MoO₃)分别作为器件的电子注入层和空穴注入层,研究了N型和P-i-N结构有机电致发光器件的载流子传输特性.载流子传输层中BCP: Cs₂CO₃和NPB:MoO₃的引入有效增强了载流子注入能力,从而降低了器件的驱动电压.基于新型电荷生成层BCP: 5 wt.% Cs₂CO₃/ NPB: 20 wt.% MoO₃制备了色稳定、高效率P-i-N结构有机叠层器件.与单元器件相比,引入新电荷生成层有机叠层器件的最大电流效率增大了2.5倍,表明该电荷生成层可以有效地将电子和空穴分别注入到相邻发光单元中.采用该电荷生成层制备了P-i-N结构白色有机叠层器件,器件的上下发光单元分别为橙光和蓝光发射.当发光亮度从500增加到5 000 cd/m²时,器件的色坐标稳定在(0.33, 0.29)附近,接近白光等能点.利用单色发光单元堆叠制备白色有机叠层器件的方法为实现色稳定、高效率的白色有机电致发光器件提供了一种有效的途径.     

高效率的有机电致发光器件

有机电致发光器件 (OL EDs)的发光机理包括电子和空穴从电极的注入、激子的形成及复合发光 ,其中 ,空穴和电子的注入平衡是非常重要的。为了平衡载流子的注入以得到高效率和稳定性好的器件 ,人们不仅使用了电子注入更为有效的 L i F/ Al[1] 和 Cs F/ Al[2 ] 等复合电极 ,同时也使用了空穴缓冲层 ,如 S.A.Van Slyke等 [3]在ITO和 NPB之间使用 Cu Pc,使得器件的稳定性得到了明显的提高 ;A.Gyoutoku等[4 ] 用碳膜使器件的半寿命超过 3 5 0 0小时 ;最近 ,Y.Kurosaka等 [5]和 Z.B.Deng[6 ]分别在 ITO和空穴传输层之间插入一薄层 Al…     

基于一种新型杂化阳极修饰层的高效有机电致发光器件

设计了基于Bphen∶LiF、Al和MoO₃的杂化电荷注入层,并将其应用于有机电致发光器件中。实验研究表明,这种杂化层作为阳极修饰层是非常有效的,它可以增加器件中载流子注入的平衡性,提高器件的性能。相对参考器件,基于杂化阳极修饰层的电致发光器件的最大电流效率和最大功率效率均提高1.3倍左右。我们对器件性能及其提高的机理进行了分析。     

多层结构的阴极修饰层对有机电致发光器件的性能改善

为提高有机电致发光器件（OLEDs）的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO₃,将其应用到器件ITO/NPB/Alq₃/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱（EL谱）,其峰值位于534 nm,发光来自于Alq₃,实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比,在电流密度40 mA·cm-2下,两个器件的电致发光光谱是一致的。在0～100 mA·cm-2范围内,对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明,随着电流密度的增加,器件的发光增强,但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比,基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明,杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO₃(5 nm),在测试范围内,器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1,相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入,使器件中的载流子更加平衡,从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中,LiF能填充Bphen的电子陷阱,增强电流的注入,同时HML也能限制空穴的传输,减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度,HML增强了电子的注入,使得器件的电荷平衡因子增大,空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明,阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。     

Effect of NaCl doped into Bphen layer on the performance of tandem organic light-emitting diodes

To improve the performance of tandem organic light-emitting diodes （OLEDs）, we study the novel NaCl as n-type dopant in Bphen：NaCl layer. By analyzing their relevant energy levels and cartier transporting characteristics, we discuss the mechanisms of the effective charge generation layer （CGL） of Bphen：NaCl （6 wt%）/MoO3. In addition, we use the Bphen：NaC1 （20 wt%） layer as the electron injection layer （ELL） combining the CGL to further improve the performance of tandem device. For this tandem device, the maximal current efficiency of 9.32 cd/A and the maximal power efficiency of 1.93 lm/W are obtained, which are enhanced approximately by 2.1 and 1.1 times compared with those of the single- emissive-unit device respectively. We attribute this improvement to the increase of electron injection ability by introducing of Bphen：NaCl layer. Moreover, the CGL is almost completely transparent in the visible light region, which is also important to achieve an efficient tandem OLEDs.     

双空穴注入的绿色磷光有机电致发光器件

制作了一种新型绿色磷光有机电致发光二极管。器件结构为ITO/HAT-CN(x nm)/MoO3(30 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/CPB∶GIr1(30 nm,14%)/BCP(10 nm)/Alq3(25 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm),其中X=0,8,10,12,14,15 nm。电流密度-电压-亮度特性表明该结构有利于降低驱动电压和增加器件亮度。当HAT-CN厚度为12 nm时,器件的最高亮度可以达到32 480 cd/m2,起亮电压为3.5 V左右,发光效率为24.2cd/A。所设计的空穴型器件证明该器件结构具有很好的空穴注入和传输特性。     

碳酸铯修饰Al作为反射阴极的倒置顶发射OLED器件

以Cs₂CO₃修饰的Al电极作为反射阴极制备了高效倒置顶发射结构有机电致发光器件(ITOLED)。以八羟基喹啉铝(Alq₃)作为发光层、MoO₃修饰的Ag为半透明阳极时,器件的开启电压为3.6 V,发光效率和功率效率分别达到9.8 cd/A和3.4 lm/W。研究结果表明,Al/Cs₂CO₃为反射阴极的器件性能明显高于使用Mg:Ag(4.2 V,8.6 cd/A,2.85 lm/W)和Al(5 V,5.5 cd/A,1.57 lm/W)作为反射阴极的倒置顶发射OLED器件。单电子器件研究结果证明,以Cs₂CO₃修饰的Al电极功函数明显低于Mg:Ag和Al电极,具有更好的电子注入效果。因此,除去微腔效应外,Al/Cs₂CO₃为反射电极的ITOLED器件性能的提高主要归因于Al/Cs₂CO₃阴极的有效电子注入。     

一种采用Li3N掺杂电子注入层的底发射倒置结构OLED的制备

采用Li3N掺杂电子注入层Alq3∶Li3N,制作了一种结构为ITO/Alq3 Alq3∶Li3N/Alq3/NPB/MoO3/Al的倒置底发射有机发光器件.其中ITO玻璃作为透明阴极,金属Al作为顶部阳极,在ITO阴极与电子传输层之间加入Li3N n型掺杂层,改善了该器件的电子注入和传输能力|在Al阳极与空穴传输层之间加入MoO3缓冲层,降低了Al阳极与NPB之间较大的空穴注入势垒,改善了空穴注入能力.实验表明:此结构的倒置底发射有机发光器件性能可达到传统结构的常用有机发光器件如ITO/NPB/Alq3/LiF/Al的性能,完全可以满足非晶硅薄膜晶体管有源有机发光器件中驱动电路的匹配及性能要求.     

发光区插入超薄LiF层对有机电致发光器件性能的影响

着重对比了在以DCM掺杂Alq₃为发光层的红光器件的发光区插入超薄LiF层后器件性能的改善。插入超薄LiF层后,器件的最大工作电流密度为487 mA/cm²,相应的最大电致发光亮度为76 740 cd/m²,最大外量子效率为5.9%。器件内量子效率为40%,超过了基于有机荧光小分子发光材料的有机电致发光器件的内量子效率的理论极限值25%。对器件内单线态及三线态激子的形成过程进行了分析,并推测:超薄LiF层的插入提高了器件内单线态电荷转移态/三线态电荷转移态的形成比例,进而提高了器件内单线态激子在激子总数中的比例,最终提高了器件的内量子效率。同时,超薄LiF层的插入改变了发光层内局域的内部电场,使器件的外量子效率不仅没有随电流密度的增加而降低,反而非线性增加。     

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。     

聚合物级联发光器件

基于溶液加工方法制备了聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)/氧化锌(ZnO)/乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)电荷产生层的聚合物级联发光器件, 发现PEDOT∶PSS层电导和厚度对器件的电流-电压特性影响较小, 不同PEDOT∶PSS对器件发光效率的影响主要来自于其对发光层激子不同的猝灭作用, PEDOT∶PSS厚度为60 nm的级联器件比PEDOT∶PSS 厚度为30 nm的级联器件的发光效率稍高, 原因是PEDOT∶PSS较厚时, 其表面形貌更均匀。级联器件的发光效率和驱动电压分别与发光子单元的发光效率和驱动电压之和相近, 说明在较低的电压下电荷产生层就能够有效产生电荷并注入到发光子单元中,级联器件的发光光谱中包含两个发光子单元的发光光谱,说明两个发光子单元在级联器件中都能正常工作。通过对电荷产生层的电容-电压(C-V)特性的测试, 确认了在电荷产生层中存在电荷的积累过程。证明了PEDOT∶PSS/ZnO/PEIE为有效的电荷产生层。首次报道了包含三个SY-PPV发光单元的级联器件, 三个发光子单元发光效率之和与级联器件的发光效率相当, 其最大发光效率和最大外量子效率分别为21.7 cd·A-1和6.95%。在器件亮度为5 000 cd·m-2时, 器件的发光效率和外量子效率分别为20.5 cd·A-1和6.6%。说明并没有由于发光子单元数目增加而影响级联器件的发光效率。并且其发光光谱和发光子单元的发光光谱相接近。通过 进一步降低CGL中空穴注入层对级联器件的影响有望提高级联器件的发光效率。