混合发光层有机电致发光器件中的多重成分发射

以等摩尔空穴传输材料TPD和电子传输材料PBD组成结构为ITO/TPD/TPD∶PBD/PBD/Al的混合物发光层有机电致发光(EL)器件,观察到了相对于组成材料的荧光光谱红移的宽发射带。通过比较EL光谱,光致发光光谱及EL光谱分解,表明电致发光中同时包含单体发射、激基复合物和电荷对复合物的发射。激基复合物为TPD的激发态TPD*与PBD的基态相互作用形成TPD*PBD类型的复合物,电荷对复合物是带电荷的空穴传输分子(D+)的空穴和电子传输分子(A-)的电子交叉复合而形成的(D+-A-)*复合物。各激发态在电场作用下呈现不同的形成机理和复合过程,并且单体发射和激发态复合物的比例随电场而变化,导致发射光谱随电场增强而蓝移。该器件的最高亮度和最大外部量子效率分别为240 cd·(cm2)-1和0.49%。有机固态界面激基复合物或电荷对复合物的发射常出现宽的红移发射带,是调节发光颜色的有效手段。     

激基复合物给体作间隔层对激子复合区域的调节

为研究激基复合物器件激子复合区域的变化,在TPD/BPhen界面可形成激基复合物发光的基础上,以Ir(pq)2(acac)为探测层,制备器件ITO/Mo O_3(2.5 nm)/TPD((40-x)nm)/Ir(pq)2(acac)(0.5 nm)/TPD(x,x=0,3,6,10 nm)/BPhen(40 nm)/Cs2CO_3/Al,其中靠近BPhen的TPD称之为间隔层。电致发光光谱表明,该组器件的激子复合区域主要位于Ir(pq)2(acac)薄层和TPD/BPhen界面,分别发射595 nm和478 nm的光。随着TPD间隔层厚度的增加和电压的升高,发光区域向激基复合物区域(TPD/BPhen界面)移动,即更多的电子和空穴在TPD/BPhen界面形成激基复合物发光,Ir(pq)2(acac)发光减弱。当间隔层厚度由0 nm增至10nm时,6 V电压下的Ir(pq)2(acac)和激基复合物发光强度的比值由44降至1.5。对于间隔层厚度为6 nm的器件,Ir(pq)2(acac)和激基复合物发光强度的比值由6 V时的2.8降至10 V时的1.0。由此可见,激基复合物给体作间隔层能有效调节激子复合区域。     

有机电致发光器件中界面激基复合物的形成

在ITO／TPD／PBD／Al双层器件中，电致发光光谱相对于TPD和PBD的荧光光谱有明显的红移。根据对TPD、PBD和TPD：PBD等量混蒸膜的PL激发光谱及电致发光光谱的研究，认为在TPD和PBD的界面产生了激基复合物。另外，该器件发射光谱既有TPD的成分也有激基复合物的成分，并且随着电流的改变，两者的相对强度发生变化。在电流密度增大时，峰值波长向长波方向移动，器件发光颜色由白光变为黄绿光。根据器件能级关系，说明了相关的现象。     

TPD/PBD界面电致激基复合物几何结构和 电子结构的理论

利用第一性原理对由TPD⁺和PBD^-形成的电致激基复合物(TPD⁺PBD^-)进行基于密度泛函的能量、轨道等性质的计算。结果表明:界面处离子态的TPD⁺ 和 PBD^-更易形成处于更低能量状态的电致激基复合物。几何结构的数据分析表明:电致激基复合物(TPD⁺PBD^-)是电子从PBD^-转移至TPD⁺形成的电荷转移态;电致激基复合物的最低空轨道(LUMO)定域在电致激基复合物PBD^- 的一侧;它的最高占据轨道(HOMO)定域在电致激基复合物TPD⁺的一侧;且前线分子轨道无重叠。电致激基复合物的能隙为1.3 eV,与PBD 的LUMO到TPD的HOMO的能级差1.6 eV相近。在理论上说明了电致激基复合物的发光是从PBD的LUMO到TPD的HOMO的电子跃迁。     

基于激基复合物纯正发射的有机电致发光器件性能

利用聚合物三苯基二胺衍生物(Poly-TPD)掺杂2,5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩(BBOT)作为器件发光材料,研制了基于激基复合物纯正发射的有机电致发光器件.器件的具体结构为:ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/Poly-TPD:BBOT( 1:1,80 nm)/Al(70 nm).研究结果表明,该...     

新型蓝色荧光材料5,5',6,6'-四苯基-2,2'-联吡嗪的制备和发光性质

以乙二胺和二苯乙二酮为原料合成了5,6-二苯基-2,3-二氢吡嗪(Dpdhpz),Dpdhpz在Ir Cl3·3H2O或三氟化硼乙醚等路易斯酸作用下发生自身氧化偶联得到了5,5',6,6'-四苯基-2,2'-联吡嗪(Dbppz)。在四氢呋喃(THF)溶液中,Dbppz的光致发光(PL)为深蓝色,最大发射峰位于400 nm,CIE坐标为(0.16,0.03)。Dbppz在THF溶液中最大量子效率为89%,在聚苯乙烯薄膜(Dbppz质量分数5%)中的量子效率为78%。将Dbppz制备成器件结构为ITO/HAT-CN(5 nm)/NPB(40 nm)/Dbppz(20 nm)/Tm Py PB(40 nm)/Li F(1 nm)/Al(100 nm)的非掺杂电致发光器件。实验发现,该非掺杂器件并没有产生预期的蓝色发光,而是意外地得到了一个白光器件。我们推测产生白光发射的原因与发光层和空穴传输层之间相互作用有关。由于空穴传输层NPB的芳胺结构具有电子给体性质,而Dbppz的吡嗪结构具有电子受体结构,发光层与空穴传输层的界面发生了电子给体和电子受体的相互作用,形成了激基复合物。在电致发光(EL)光谱中,除了Dbppz发光材料在415 nm的发射外,在550 nm还出现强的激基复合物的发射。激基复合物的产生使得EL发射出现了长波长光谱,同时减弱了发光层的"本征"发光。蓝色"本征"发光与激基复合物的黄色发光构成了一个CIE坐标值为(0.27,0.33)(亮度100 cd/m2)的白光器件。器件最大外量子效率、最大功率效率和最大电流效率分别为44%、0.74 lm/W和1.04 cd/A。     

PVK/BCP体系电致激基复合物的研究

在PVK/BCP双层电致发光器件中发现了电致激基复合物的发光,器件的光谱中,除了有与光致发光相同的发光峰,在长波方向还有一个新的发光峰,该发光峰就是电致激基复合物的发光,发光来源于BCP的激发态向PVK基态的跃迁。PVK∶BCP混合型器件由于复合区域扩展,BCP分子可以与PVK充分接触,因此电致激基复合物的发光更强。不论是在双层器件还是在混合型器件中,随驱动电压的增加,电致激基复合物的发光都会增强,而混合型器件更加明显,当电压比较高时,器件只有电致激基复合物的发光了,而没有本征发光。     

基于PVK∶NPB掺杂体系的有机电致发光器件的性能

利用溶液旋涂的方法,通过改变复合功能层中poly(N-vinylcarbazole)(PVK)和N,N′-bis-(1-naph-thyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)的质量比,制备结构为indium-tin-oxide(ITO)/PVK:NPB/2,9-dimenthyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP)/Mg:Ag的有机电致发光器件,并对器件的电致发光特性进行了表征。研究结果表明,当复合功能层中PVK和NPB的质量比为1:1时器件性能最好,在该器件的电致光谱中,除了NPB的本征谱峰外,在长波方向还出现了一个位于640nm处的谱峰,这是PVK和NPB产生的电致激基复合物发光,并且随着驱动电压的增加,电致激基复合物的发光强度也相对增强。     

基于激基复合物激发态的电致发光材料与器件研究进展

具有分子间电荷转移激发态特性的激基复合物(Exciplex)体系,由于前线分子轨道的分离特性——最高占有轨道(Highest occupied molecular orbital,HOMO)集中分布于给体分子上,最低空轨道(Lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)集中分布于受体分子上,因此具有极小的单线态-三线态能级差(ΔE_st)以及热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)特性。因此,激基复合物体系的理论内量子效率可以达到100%。由于构建激基复合物体系的给体分子具有空穴传输特性,受体分子具有电子传输特性,因此,激基复合物体系具有平衡的载流子迁移特性,这使得激基复合物体系在作为发光层材料以及混合主体材料制备电致发光器件时具有平衡载流子迁移、扩大激子复合区域、提高器件效率以及降低效率滚降的优势。本文将讨论和总结基于激基复合物激发态体系的电致发光材料与器件基本原理、设计思路以及近期的研究进展。     

基于一种新型有机金属配合物的量子阱结构有机电致白光器件的性能研究

利用一种新型有机金属配合物二(2-(4-三氟甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑锌(Zn(4-TfmBTZ)₂),基于NPB/Zn(4-TfmBTZ)₂界面电致激基复合物,制备了一系列异质结量子阱结构有机电致白光器件.结果表明,量子阱结构可以有效提高界面电致激基复合物的发光效率以及器件的显色指数和色度稳定性.得出器件ITO/NPB (60 nm)/Zn(4-TfmBTZ)₂(3.0 nm)/NPB (4.0 nm)/Zn(4-TfmBTZ)_{关键词： 二(2-(4-三氟甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑锌 电致激基复合物 量子阱 白光}     

Influence of heterojunction interface on exciplex emission from organic light-emitting diodes under electric fields

In this paper, electroluminescence from organic light-emitting diodes based on 2-(4^′-biphenyl)-5-(4^′′-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (PBD) and N,N^′-diphenyl-N,N^′-bis(3-methylphenyl)-(1,1^′-biphenyl)-4,4^′-diamine (TPD) is reported. Based on the exciplex emission from the TPD/PBD interface under high electric fields, the influence of the TPD/PBD interface on exciplex emission was investigated by increasing the number of TPD/PBD interfaces while keeping both the total thickness of the TPD layer and the PBD layer constant in the multiple quantum-wells (MQW) device ITO/TPD/[PBD/TPD]_n/PBD/Al (n is the well number that was varied from 0 to 3). Our experimental data shows that exciplex emission can be enhanced by suitably increasing the well number of this kind of MQW-like device. PACS 78.60.Fi; 78.55.Kz; 73.61.Ph     

Efficient and low potential operative host/guest concentration graded bilayer polymer electrophosphorescence devices

This study investigates enhanced electrophosphorescence and its mechanism in poly(N-vinyl carbazole) (PVK): N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-[1,1-biphenyl]-4,4′-diamine (TPD)/2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (PBD): fac-tris(2-phenylpyridine)iridium [Ir(ppy)₃] concentration graded bilayer electroluminescence devices. The two layers are partially intermixed at the bilayer interface because the upper layer (composed of Ir(ppy)₃ and PBD) was spun cast from a solvent that slightly swells the bottom layer (composed of PVK and TPD). Moreover, PBD in the upper layer can act as an efficient electron transport layer as well as a hole blocking layer, resulting in greatly enhanced electron–hole recombination. An indium tin oxide (ITO)/3,4-polyethylenedioxythiophene–polystyrenesulfonate (PEDOT)/[PVK:TPD/Ir(ppy)₃:PBD] bilayer/LiF/Al device showed dramatically decreased turn-on and driving voltages, enhanced luminescence efficiency, and narrower emission spectra compared to those of conventional ITO/PEDOT:PSS/[PVK:TPD:Ir(ppy)₃:PBD] blend/LiF/Al devices.     

Charge tunneling and cross recombination at organic heterojunction under electric fields

Electroluminescence (EL) of bilayer organic light-emitting diodes based on N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (TPD) and 2-(4'-biphenyl)-5-(4”-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (PBD) were reported. The EL spectra of bilayer device ITO/TPD/PBD/Al consist of monomolecular emission from TPD, exciplex emission and charge carriers cross recombination at the TPD/PBD interface. By varying the thickness of each organic layer while keeping the thickness of the whole device constant, three kinds of bilayer devices were fabricated and their EL and photoluminescence spectra were compared with each other, and our experimental data show that charge tunneling and cross recombination coexist at the TPD/PBD interface, and these two processes compete with each other under high electric fields.     

PS-TPD空穴传输层的高亮度绿光有机电致发光器件的研究

研究了不同质量比的聚苯乙烯(PS)三苯基二胺(TPD)复合空穴传输层对有机电致发光器件(OLED)性能的影响。采用此掺杂体系作器件的空穴传输层,利用旋涂工艺制备了结构为indium-tin-oxide(ITO)/polystyrene(PS)∶N,N′-bis(3-methylphenyl)-N,N′-diphenylbenzidine(TPD)/tris-(8-hydroxyquinoline)-aluminium(Alq3)/Mg∶Ag的双层有机电致发光器件。为便于比较,另直接蒸镀TPD薄膜做空穴传输层制备了相似结构的器件。利用飞行时间法对不同PS-TPD质量比例的薄膜的空穴迁移率进行了表征,并对器件的电致发光特性进行了测试。测试结果表明,掺杂薄膜的空穴迁移率比纯TPD膜的低1~2个数量级。当质量比为m(PS)∶m(TPD)=10∶90时,器件具有最高光亮度14280 cd/m2和最高流明效率1.2 l m/W。说明适当质量比PS的引入相对降低了薄膜的空穴迁移率,调节了TPD的空穴传输能力,更有效地平衡了复合区内正负载流子的数目,从而提高了器件的发光亮度和效率。     

有机电致发光器件中新型芴类小分子材料的光谱特性

针对新型芴类小分子材料6,6′-(9H-fluoren-9,9-diyl)bis(2,3-bis (9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl) quinoxaline) (BFLBBFLYQ)和空穴传输材料N,N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1, 1′-biphenyl-4,4′-diamine(TPD)及二者混合体系的荧光光谱和吸收光谱进行了测试表征,制备了结构为indium-tin oxide (ITO)/BFLBBFLYQ∶TPD/Alq/Mg∶Ag的双层有机电致发光器件。研究发现,BFLBBFLYQ∶TPD混合薄膜存在一个不同于单独分子薄膜的低能量发射光谱,发光峰在530 nm处,与tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(Alq)薄膜的荧光光谱相同,亦与结构为BFLBBFLYQ∶TPD/Alq双层器件的电致发光光谱相同。鉴于荧光染料4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran(DCJTB)的吸收光谱与Alq的荧光光谱有很好的重叠,利用Forster能量传递理论,将DCJTB红色染料引入双层器件,通过调节掺杂位置,考察器件的发光光谱情况,进而对BFLBBFLYQ∶TPD/Alq双层器件的载流子复合区域进行了研究。结果表明,双层器件的载流子复合区域位于BFLBBFLYQ∶TPD/Alq界面附近的Alq层内。     

基于新型空穴传输材料的有机电致发光器件的研究

利用真空蒸镀方法以N2,N7-二(间甲苯胺基)-N2,N7-二苯基-2,7-二胺基-9,9-二甲基芴[2,7-bis(pmethoxyphenyl-m'-tolylamino)9,9-dimethylfluorene,TPF-OMe]为空穴传输层、8-羟基喹啉铝[tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum,Alq3)]作为发光层及电子传输层,制备了双层器件.与制作的典型双层结构N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺[N,N'-biphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'diamine,TPD/Alq3]器件相比,电流密度较大,发光效率低,发光谱峰为516 nm,色坐标为(0.30,0.53),为Alq3材料发光.以TPF-OMe为发光层兼空穴传输层,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l,10-phenanthroline,bathocuproine或BCP)为空穴阻挡层,Alq3为电子传输层,制作三层有机电致发光器件.结果表明,光谱峰值在414 nm,色坐标为(0.20,0.24),为蓝色光,是TPF-OMe材料本身发光,器件在15 V电压下电流密度为1137 mA/cm2,亮度为900 cd/m2,在3 V偏压下有最大流明效率,为0.11 lm/W.基于TPF-OMe材料的器件的击穿温度比基于TPD材料的器件高近20℃,原因可能在于TPF-OMe材料比TPD材料高19℃的玻璃化转变温度(Tg).     

发光层和空穴传输层对白色电致发光器件性能的影响

利用电子传输性能良好的苯并噻唑螯合锌(Zn(BTZ)₂)作为蓝光层，通过设计不同类型的空穴传输层并试验不同厚度的发光层后，制作了一种最佳厚度的双发光层白色电致发光器件：氧化铟锡(ITO)/N-N′-双(3-甲基苯基)-N-N′-二苯基-1-1′-二苯基-4-4′-二胺(TPD)∶N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺(NPB)(1∶0.0 关键词： 厚度 空穴传输层 白光 载流子     

Pure red emission of dye-doped organic molecules from microcavity organic light emitting diode

Organic red emitting diode was fabricated by using 4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro-1 H,5H-benzo[ij]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran (DCM)-doped tri-(8-quinolitolato) aluminum (Alq₃) as emitter with the structure of G/ITO/NPB(25 nm)/DCM:Alq₃(55 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF (1.2 nm)/Al(84 nm), (glass/indium–tin-oxide/4,4-bis-[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, G/ITO/NPB), the wavelength of the maximal emission of which is 615 nm. By introducing cavity to Organic light emitting diode (OLED), we got pure red emitting diode with wavelength of the maximal emission of 621 nm and full-width at half-maximum (FWHM) of 27 nm. As far as we know, it is the best result in the dye-doped organic red emitting diode. We also made a device of G/ITO/NPB(25 nm)/DCM:Alq₃(29 nm)/DCM:PBD(26 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF(1.2 nm)/Al(84 nm), in order to compare the performance of Alq₃ with that of 2-(4-biphenylyl)-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (PBD) as host material. It was found that the performance of device A is better than that of C both in brightness and color purity,as well as in EL efficiency.