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。     

利用p型掺杂技术制备的高效有机电致发光器件

利用氧化钼(MoO_x)作为p型掺杂剂,以掺杂层4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP):MoO_x作为空穴注入层,制备了一种结构为ITO/MoO_x/CBP:MoO_x/CBP/CBP:tris(2-phenylpyridine)iridium(III)(Ir(ppy)₃)/4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen)/LiF/Al的有机电致发光器件.器件中CBP同时作为空穴注入层、空穴传输层以及发光层母体材料,这种结构具有结构简单同时能有效降低空穴注入势垒等优点.研究发现,随着空穴注入层厚度的增加,器件的电流密度增加,表明p型掺杂层的引入能够有效增强空穴的注入;通过优化器件空穴注入层与空穴传输层厚度,器件性能有所提高,最大电流效率为29.8 cd/A,可以认为合理的优化空穴注入层和空穴传输层的厚度,使载流子在发光层中的分布更加平衡是提高器件发光效率的主要原因.值得指出的是,从电流效率最大值到亮度为 20 000 cd/m²时,优化后器件的效率衰减仅为17.7%,而常规器件的效率衰减则为62.1%,优化后器件效率衰减现象得到了明显的改善.分析认为优化后的器件中未掺杂的CBP有助于展宽激子形成区宽度,进而减弱了三线态-三线态湮灭、三线态-极化子淬灭现象,激子形成区的展宽是改善效率衰减的主要原因.     

染料掺杂的红色有机薄膜电致发光器件

近年来 ,有机发光二极管 (OL EDs)得到了广泛深入的研究[1～ 3] 。研究工作主要集中在探索新的有机荧光材料、载流子注入和输运材料 ,以及器件的新结构 ,力求得到发光效率高和稳定性好的各种不同颜色的发光。从目前的研究来看 ,尽管蓝色和绿色发光材料的效率已经足够高到实用 ,但红色发光材料仍然存在问题 ,对红色发光进行研究是非常必要的。有两条实现红色发光的途径 :掺杂能发红光的染料和用稀土离子配合物作基质或激活剂。利用能量传递的原理 ,在有机基质材料中掺杂荧光染料是获得高效、长寿命和所希望发光颜色的一种有效而简单的方法…     

有机电致发光材料与器件

简要介绍了有机电致发光器件的结构、电致发光机理、可用作电致发光材料的种类以及存在的一些问题，简述了电致发光材料及器件的研究现状及对未来的展望。     

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。     

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.     

一种白光有机电致发光器件的制备

通过对器件结构的优化设计，提高了白光电致发光器件中蓝光成分的发光效率，从而得到了一种较为理想的有机白光电致发光器件。驱动电压为5V时，电流密度J=0．5mA／cm^2，器件的效率达到最大，流明效率为1．92 lm／W，此时器件的发光亮度接近20cd／m^2。色坐标为(x=O．317，y=0．328)。非常接近白光等能点．是色度很好的白光。并且在很大范围内，色度随器件的驱动电压或电流变化不大，当驱动电压变化至15V时。f=232mA／cm^2，色坐标变化至(x=0．338，y=O．353)。在电压为22V时，器件的亮度达到最大，为17 000cd／m^2。此外器件结构相对简单。器件制备的可重复性得到很大程度的改善。     

一种利用双发光区的有机红光电致发光器件

针对一般掺杂结构的红光有机电致发光器件效率随外加电压的增加而迅速下降。同时色度逐渐变差的特点,我们引入了在NPB层和Alq3层内同时掺杂DCJTB的具有双发光区的器件结构。制备的双发光区掺杂器件在驱动电压8—20V内发光效率只下降了4％;而色度从8V时的(x=0．6287,y=0．3663)变化到20V时的(x=0．6075,y=0．3841);器件的发光亮度从8V时的178cd／m^2变化到20V时的5962cd／m^2,具有较好的性能水平。观察到器件效率基本上不依赖于外加电压的变化而变化的特性,同时器件也保持一个比较好的色纯度,并对结果进行了分析。     

有机电致发光材料分子与器件结构设计

有机电致发光器件是当今显示器件的研究热点，越来越多的人们致力于开发高性能的发光材料和研制高效率的器件结构。本文就有机发光材料的分子结构设计，以及提高有机发光器件性能的主要途径作一简要论述。     

多层有机薄膜电致发光器件

制备了以苯乙烯锘三苯胺衍生物为空穴传输层Ａｌｑ３为发光层的双层有机薄膜电致姨光器件。还把不同厚度的恶二唑衍生物加在ＳＡ和Ａｌｑ３之间制备了两种三层结构的有机薄膜电致发光器件，实现了ＳＡ的蓝色发光。进行了器件存放实验，发现了器件在大气中有较好的稳定性。     

Ir配合物染料调节有机发光二极管发光特性

为了研究有机发光二极管(OLED)中发光特性与材料能带结构的关系,把不同的Ir配合物染料掺杂到结构相同的OLED器件中。OLED结构为ITO/NPB/CBP∶染料/TPBi/Mg∶Ag/Ag,染料分别为Ir(MDQ)2(acac)、Ir(ppy)3和Firpic。实验表明,这3种染料对应的掺杂器件分别发红光、绿光和蓝光。3个器件的阈值电压基本一致((6为了研究有机发光二极管(OLED)中发光特性与材料能带结构的关系,把不同的Ir配合物染料掺杂到结构相同的OLED器件中。OLED结构为ITO/NPB/CBP:染料/TPBi/Mg:Ag/Ag,染料分别为Ir(MDQ)₂(acac)、Ir(ppy)₃和Firpic。实验表明,这3种染料对应的掺杂器件分别发红光、绿光和蓝光。3个器件的阈值电压基本一致((6±0.1) V),但是,在100 cd/m²亮度下,绿光器件外量子效率最高(7.64%),蓝光器件外量子效率(5.65%)与绿光相近,红光器件外量子效率最低(2.75%)。分析认为,由于染料的掺杂浓度低,器件结构和载流子传输特性变化小,因而掺杂对阈值电压影响小;CBP与掺杂染料间存在能量转移,红色染料能级差小,非辐射跃迁几率大,发光效率最低;相比于绿光,蓝色染料能级差大,跃迁几率小,因此发光效率比绿光低。实验还发现,染料的发光波长与其能级差相比有红移现象,分析认为,这是由激发态能量振动弛豫和系间窜越过程形成的。     

ZnS作为空穴缓冲层的新型有机发光二极管

采用磁控溅射方法在ITO表面沉积了不同厚度的ZnS超薄膜作为有机发光二极管(OLEDs)的缓冲层,使典型结构(ITO/TPD/Alq3/Al)的OLEDs的发光性能得到改善。ZnS缓冲层厚度对器件性能影响的实验结果表明,当ZnS缓冲层厚度为5nm时,器件电流密度提高了近2倍,亮度提高了2倍;当ZnS缓冲层厚度为10nm时,器件发光的电流效率提高18%,器件的性能得到改善。宽禁带的ZnS缓冲层对空穴从阳极到有机功能层的注入有阻碍作用,促进器件载流子平衡,提高了器件发光效率,改善了器件性能。     

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。     

双电子传输层对有机发光二极管效率及其衰减的改善

采用Bphen和BCP制成双电子传输层(Doubleelectrontransportlayers, DETLs)的有机发光二极管器件, 与Bphen单独作ETL的器件相比, DETLs器件具有较小的空穴漏电流, 效率提升10%。与BCP独自作ETL的器件相比, 更多的电子注入使DETLs器件的效率在50~600mA/cm²的电流范围内没有衰减。BCP作ETL的器件的效率从50mA/cm²时的2.5cd/A衰减至300mA/cm²的2.1cd/A, 衰减了16%。Cs₂CO₃:BCP独自作ETL的器件效率在50~300mA/cm²的电流范围内衰减了30%, 而Bphen/Cs₂CO₃:BCP作DETLs的器件效率在50~600mA/cm²的电流范围内衰减幅度为0, 原因是Bphen阻挡了Cs原子扩散至发光层。     

超低效率滚降顶发射白光有机电致发光器件

利用Ag/tris-（8-hydroxyquinoline） aluminum（Alq₃）/Ag/Alq₃/Ag这一金属/有机半导体多层结构作为阳极,实现了超低效率滚降的顶发射白光器件。在该器件中,我们在蓝光和橙光发光单元之间引入一个薄的4,4′-bis（9-carbazolyl）-2,2′-biphenyl（CBP）层,从而减少橙光发光层与蓝光发光层的Dexter能量传递,用以改善白光器件发光光谱及效率。通过优化微腔设计,实现了对橙光磷光材料发射的调控。最终,我们获得了在60 000 cd/m²亮度下效率滚降仅为17%的顶发射白光器件。在效率方面,虽然顶发射白光器件与底发射白光器件不相上下,但由于微腔效应的存在,顶发射白光器件的效率滚降却远低于底发射白光器件的效率滚降。     

Efficiency of Blue Organic Light-emitting Diodes Enhanced by Employing an Exciton Feedback Layer

We report that a novel exciton feedback effect is observed by introducing the bis(2-methyl-8-quinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminum(BAlq)inserted between the emitting layer(EML)and the electron transporting layer in blue organic light emitting diodes.As an exciton feedback layer(EFL),the BAlq does not act as a traditional hole blocking effect.The design of this kind of device structure can greatly reduce excitons'quenching due to accumulated space charge at the exciton formation interface.Meanwhile,the non-radiative energy transfer from EFL to the EML can also be utilized to enhance the excitons'formation,which is confirmed by the test of photolumimescent transient lifetime decay and electroluminescence enhancement of these devices.Accordingly,the optimal device presents the improved performances with the maximum current efficiency of 4.2 cd/A and the luminance of 24600 cd/m~2,which are about 1.45 times and 1.75 times higher than those of device A(control device)without the EFL,respectively.Simultaneously,the device shows an excellent color stability with a tiny offset of the CIE coordinates(△x=±0.003,△y=±0.004)and a relatively lower efficiency roll-off of 26.2% under the driving voltage varying from 3 V to 10 V.     

基于聚合物-量子点共混的量子点发光二极管

在ITO玻璃上制备了ITO/poly(3,4-ethylene dioxythiophene)∶poly(styrene sulphonate)(PEDOT∶PASS)/poly(N,N-bis(4-butylphenyl)-N,N-bis(phenyl)benzidine(poly-TPD)/QD/1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl(TPBi)/Li F/Al结构的量子点发光二极管(QD-LED)。通过优化量子点的浓度,发现浓度为30 mg/m L时的器件性能最优,最大外量子效率(EQE)为0.83%,最大发光亮度为4 076 cd/m2。为了进一步提高QD-LED的发光效率,将QD掺入聚合物poly(N-vinylcarbazole)(PVK)和1,3-Bis(5-(4-(tert-butyl)phenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)benzene(OXD-7)中,以使得注入的电子和空穴更加平衡,同时还有助于能量传递,降低QD团聚及修饰QD薄膜表面,减少激子猝灭效应等。为此,通过旋涂和蒸镀两步法制备ITO/PEDOT∶PASS/poly-TPD/(PVK∶OXD-7)∶QD/TPBi/Li F/Al结构的器件,改变(PVK∶OXD-7)∶QD比例(1∶1,1∶3,1∶5,0∶1),发现(PVK∶OXD-7)∶QD为1∶3时的QD-LED具有最优性能,最大EQE为1.97%,相当于非掺杂器件的2.3倍,并且发光峰没有发生偏移。     

发光层位置对白光有机发光二极管的影响

同一种主体材料MADN中混掺不同的掺杂剂,分别制备了两种白光有机发光二极管,测试并研究了它们的发光效率、寿命、发光亮度、电致发光光谱以及色平衡度。结果表明,两种白光器件的性能受发光层的顺序和厚度的影响显著。发光层顺序由阳极到阴极方向为橙/蓝的器件的稳定性要优于发光层顺序为蓝/橙的器件,这是由于橙光发光层中的rubrene对空穴的陷进作用可捕获穿越橙光发光层中的空穴,从而有效地调控了器件内部的电子、空穴浓度的平衡。通过对器件的优化,制得了色坐标为(0.3201,0.3459)的接近标准白光的有机电致发光器件。     

基于含芴菲并咪唑衍生物的可湿法加工的蓝光有机电致发光器件

设计合成了一种新型A-D-A含芴菲并咪唑和炔基基团的蓝光分子( FI),采用紫外吸收、光致发光光谱和循环伏安对材料进行了表征,发现该物质具有稳定的蓝光发射。采用旋涂的方法制备了非掺杂蓝光有机发光二极管,器件的最大电流效率为1.52 cd·A-1,最大功率效率为0.63 lm·W-1.