引入阱结构改善有机发光器件的效率

利用阱结构作为发光层,阱由8-羟基喹啉铝和 4,4′-N,N′–dicarbazole-biphenyl交替蒸发长成,改善了器件的效率,这归因于增加空穴和电子在薄发光层的堆积,形成的激子有效地被限制在薄的发光层中发光.器件的最大电流效率在外加电压8V时达到4.1cd/A,与一般异质结器件相比效率提高了2倍多.这说明在适当阱数时用简单办法可提高器件的效率.     

利用电子传输层掺杂改善有机发光器件的效率

利用BCP掺杂到电子传输层Alq中,在掺杂层中阻挡了空穴的迁移,调整了空穴和电子的平衡,将激子有效地限制在发光层中发光,从而增加有机电致发光器件的效率.器件的最大电流效率在外加电压9 V时达到4.1 cd/A(掺杂浓度8%时),与一般未掺杂器件相比效率提高了2倍多.同时也减少空穴到达阴极,而减少发光淬灭.     

发光效率及稳定性改善的有机薄膜电致发光器件

不久前,我们报导了以TPD为空穴传输层,Alq为电子传输兼发光层的双层薄膜电致发光器件,在定电流密度6mA/cm2连续驱动下,初始亮度106cd/m2下降至一半亮度的时间为120小时,而继续操作500小时,亮度仍有38cd/m2[1]。在这篇文章中,我们将报道一个在上述器件的空穴传输层TPD中掺杂而构成的新器件。这个新器件发光亮度和效率比原器件增加了50%,而稳定性增加了近10倍,初始亮度165cd/m2的半亮度寿命达1200小时。     

N掺杂改善黄色磷光有机电致发光器件的效率滚降

制备结构为ITO/HAT-CN/TAPC/TCTA/POAPF\:PO-01/Bphen/LiF/Al的黄色磷光器件,其效率滚降特性符合三重态-极化子淬灭模型;接着设计了一组单电子和单空穴器件,实验结果表明:发光层内的空穴是多子且PO-01俘获空穴,被PO-01俘获的多余空穴引起的激子淬灭是导致器件在高电流密度下效率剧烈滚降的原因;采用N掺杂的方法增加电子注入,可减少发光区内多余的空穴,改善器件载流子的平衡状况,降低多余空穴引起的激子淬灭,进而改善效率滚降。     

低效率滚降、发光颜色稳定的磷光白色有机电致发光器件

本文采用多发光层结构,制备了高亮度下具有高发光效率,同时在较宽亮度范围内发光颜色稳定的白色磷光有机电致发光器件(WOLED).在对双发光层结构磷光OLEDs的发光机制和载流子传输过程进行系统研究的基础上,将两种磷光OLEDs的发光层结构相结合,获得的多发光层结构磷光WOLED最大电流效率和外量子效率分别为34.6 cd/A和13.5%;当亮度为1000 cd/m^2时,其电流效率和外量子效率分别为33.9 cd/A和13.3%,外量子效率滚降仅为1.5%;亮度从1000 cd/m^2增至10000 cd/m^2的过程中,其CIE色度坐标从(0.342,0.403)变化至(0.326,0.392),变化量ΔCIE为(0.016,0.011).     

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。     

有机发光装置：效率研究

微腔在有机发光装置（OLED）输出中发挥的作用现已得到详细研究。来自美国佛罗里达大学和日本山形大学的ChaoyuXiang与同事们研究了磷光绿、红色和蓝色微腔有机发光装置（OLED）的效率和光谱特性。他们的结论是这类装置的光输出受其半透明电极的反射性及其与有机材料的电致发光之间的光谱匹配性的强烈影响。他们通过镀有铟锡氧化物的分布式布拉格反射镜（由两个分离叠层的氧化钛和二氧化硅交替层构成）来制备装置电极。经优化的绿色微腔装置其光效值高达224cd／A,而蓝色装置与红色装置获得的光效值较小。     

不同电极对蓝光有机电致发光器件性能的影响

利用高真空多源型有机分子沉积系统分别制备了不同负电极为Al、LiF/Al和Mg:Ag的有机小分子多层电致发光器件,比较了不同负极对以五苯基环戊二烯（PPCP）为发光层的蓝光有机电致发光器件性能的影响,发现以LiF/Al作负极的器件在综合性能上优于其它器件。其中器件ITO／TPD／PPDP／Alq/LiF/Al蓝光发射的最大发光亮度达2375cd/m^2,最大发光效率为0.26lm/W.     

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。     

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.     

基于量子阱结构的高效磷光有机电致发光器件

采用多重量子阱结构制作了高效红色磷光有机电致发光器件。以4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl (CBP)掺杂bis(1-phenyl-isoquinoline)(Acetylacetonato) iridium(Ⅲ) (Ir(piq)₂(acac))为发光层,4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl(Bphen)为电荷控制层,形成了Ⅱ型双量子阱结构,器件的最大亮度为15 000 cd/m²,最大电流效率为7.4 cd/A,相对于参考器件提高了21%。研究结果表明:以Bphen为电荷控制层形成的Ⅱ型多重量子阱结构能有效地将载流子和激子限制在势阱中,并且使空穴和电子的注入更加平衡,从而提高了载流子复合的几率和器件的效率。     

沉积亚单层荧光染料提高有机发光器件的发光效率

结合掺杂薄层作为发光探针层的方法和亚单层（sub-monolayer）有机发光技术，利用沉积在有机发光器件发光层中的亚单层奎丫啶酮（Quinacridone，QAD）分子作为探针，同时改变QAD层的位置，对有机发光器件中激子的形成与扩散进行了研究，器件结构为ITO/NPB(60 nm)/ Alq3(x nm)/QAD(0.05 nm)/Alq3［(60－x) nm］/LiF/Al（其中x=0，2.5，5，7.5 nm）.通过对各器件不同条件下的电致发光谱、发光强度和发光效率的对比研究，得到在x＝5 nm处引入亚单层QAD可以使QAD分子通过能量转移而获得的激子数量最多，进而可以实现高效率的发光.     

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。     

银铝共掺ZnS高效电子传输层的制备与特性

从量子力学角度分析银铝共掺硫化锌可以作为高效电子传输层材料,从理论上计算出杂质原子的波尔半径,对于银铝共掺硫化锌作为高效的电子传输层的最佳厚度给出了理论参考值。利用银铝共掺硫化锌作为电子传输层,制备了结构为ITO/NPB/Alq3/ZnS∶Ag-Al(x)/PBD/Al的有机电致发光器件,分析了不同厚度的银铝共掺硫化锌电子传输层对器件发光强度的影响,并对共掺硫化锌中载流子传输机制进行了分析。实验发现共掺硫化锌具有良好的空穴阻挡和电子传输性能。当银铝共掺硫化锌电子传输层厚度为8 nm时,器件的相对发光强度和电致发光强度相对于没有电子传输层的器件分别增加了430倍和130倍,器件的阈值电压也降低了4 V。与纯硫化锌作为电子传输层器件相比,相对发光强度提高3倍。     

光谱稳定的互补色双发光层高效混合白光OLED

利用两种颜色的发光层制备了光谱稳定的高效混合WOLED。其中蓝光发光层用14%质量分数的BNE掺杂在BePP₂中,橙光发光层用1%质量分数的Ir（bt）₂（acac）掺杂在49.5%质量分数的NPB和49.5%质量分数的BePP₂组成的混合主体中。在不利用任何光耦合技术的条件下,器件在亮度为100 cd/m²时,功率效率可以达到39 lm/W;当亮度提高到1 000 cd/m²时,效率仅发生轻微滚降至27.5 lm/W。器件的光谱稳定,亮度在1 000 cd/m²和10 000 cd/m²时,CIE坐标分别为（0.37,0.48）和（0.37,0.47）。良好的光谱稳定性归结于设计的双极性中间层平衡了其两侧激子的产生。     

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。     

基于新型腈类染料的白色有机电致发光器件的光谱特性

将腈类黄色荧光染料(2Z,2’Z)-3, 3’-(1,4-phenylene)bis(2-phenylacrylonitrile) (BPhAN)掺杂到poly(N-vinylcarbazole) (PVK)中作发光层,2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP)作电子传输层和空穴阻挡层,制备了结构为Indium-tin oxide (ITO)/PVK∶BPhAN/BCP/Mg∶Ag的双层有机电致发光器件。通过调节BPhAN掺杂质量百分比(2 wt%, 4 wt%, 6 wt%),测试了器件在不同电压下的光谱特性,研究了Frster能量转移和直接载流子俘获在发光过程中的作用。结果表明,当掺杂浓度为4 wt%时可实现色度较好的白光,随着电压从6 V增大到16 V,CIE色坐标从(0.33, 0.37)变化到(0.32, 0.33),在白光区域有微小蓝移,这是由于随着电压的增大,能量转移效率和直接载流子俘获效率都降低,BPhAN黄光减弱,PVK发射的蓝光增强。     

中间层对三原色白光OLED的影响

基于ITO/NPB/TCTA/Ir（MDQ）₂（acac）：TCTA/FIrpic：TmPyPb/Ir（ppy）₃：TmPyPb/TmPyPb/LiF/Al结构的三原色白光器件,通过分别在蓝光与红光、绿光发光层界面处插入2 nm TCTA与2 nm TmPyPb中间层,研究了中间层的有无对器件性能的影响。结果表明,中间层的引入可以调整激子的分布,影响能量转移。具有双中间层的器件实现了高质量的白光发射,最大发光效率达到22.56 cd/A。