有机激基复合物电致发光器件

报导了有机电致发光（ＯＥＬ）器件中激基复合物（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）的发光现象．利用简单的结构，获得了ｅｘｃｉｐｌｅｘ型的白色电致发光．结果表明ｅｘｃｉｐｌｅｘ的形成为ＯＥＬ器件获得多色发射提供了一种新途径．     

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。     

白色有机电致发光器件中多组份电致激基复合物形成及抑制

从荧光-磷光复合结构的有机电致发光器件的研究入手,采用OXD-7作为蓝色荧光发光层,Ir(MDQ)2acac掺杂在母体材料作为红橙磷光发光层,设计制备了双波段白光有机电致发光器件。研究中发现,OXD-7,Alq3和NPB的三组分协同作用可以导致电致激基复合物的产生,以及由此导致的光谱红移,并使得器件发光效率降低。通过插入TDAF中间层可以有效地抑制激基复合物的产生,同时,通过控制载流子传输的平衡,以及磷光材料的掺杂浓度,可以获得器件发光亮度、效率的提升。     

有机电致发光中的电致激基复合物

获得了一种基于电致激基复合物的高效率白光有机电致发光器件,采用p-i-n结构,有效地降低了器件的工作电压。器件的最大亮度为9 050 cd/m2,最大功率效率为2.63 lm/W。随着电压的增加,器件的C IE色坐标一直处于白光区域。     

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。     

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。     

3DTAPBP的双分子激发态——电致激基缔合物和激基复合物

研究了苯胺类化合物3DTAPBP(2,2’-二(3-二对甲苯基氨基苯基)联苯)的双分子激发态。首先,制备了3DTAPBP的单层有机发光二极管(OLED)：ITO/MoO₃/3DTAPBP/LiF/Al,其电致发光光谱中不仅含有3DTAPBP的单体激子发光(中心波长约420 nm,蓝光),还观察到电致激基缔合物的发光(峰值为578 nm, 黄光)。由单体发光和电致激基缔合物发光可以混合得到白光,如：7.0 V电压下,3DTAPBP的单层器件的色坐标为(0.36, 0.31),器件结构非常简单。不过由于单层器件中载流子注入和传输的严重不平衡,亮度和效率极低。此外,在3DTAPBP与电子传输材料TPBi(1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯)构成的双层器件(ITO/MoO₃/3DTAPBP/TPBi/LiF/Al)中,由于载流子在界面处的堆积,观察到3DTAPBP/TPBi界面处形成激基复合物发光(中心波长约490 nm),对应光子的能量和3DTAPBP与TPBi的HOMO(最高占有轨道)-LUMO(最低未占有轨道)能级差基本吻合。对双层器件的电致发光光谱进行洛伦兹分解拟合,发现随着电压的增加,激基复合物发光减弱,原因是更多的载流子越过3DTAPBP/TPBi界面势垒,相应的3DTAPBP的单体激子发光逐渐增强。4,6和8 V驱动电压下,双层器件的色坐标分别为(0.28, 0.35),(0.24, 0.29)和(0.27, 0.28),随着驱动电压的增大,发光颜色逐渐趋于白色。双层器件的最高亮度和最大电流效率分别达1 349.2 cd·m-2,1.22 cd·A-1。     

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。     

利用钆配合物调节激基复合物发光颜色的一种有机发光二极管

报道一种可用钆配合物[Gd（DBM）3bath]调节电致发光（EL）颜色的有机发光二极管（OLED）。该有机发光二极管是在空穴传输层（m-MTDATA）和电子传输层（TPBI）之间插入-薄层Gd（DBM）3bath。随着Cd（DBM）3bath厚度增加,二极管的发光颜色呈现出绿色（主峰525nm）-黄色-橙色（主峰593rim）变化。该二极管的电致发光主要来自界面激基复合物的发射而不是来自各有机功能层;而发光颜色的变化是由于两种激基复合物发射的相对强度的改变。     

稀土配合物红色有机电致发光器件的研究

以TTA为配体合成了新的共掺杂稀土配合物Tb0.5Eu0.5(TTA)3Dipy,通过与PVK的掺杂,制备了以PVK:Tb0.5Eu0.5(TTA)3 Dipy为发光层的结构为:ITO/PVK:Tb0.5Eu0.5(TTA)3Dipy/BCP/Al的发光器件,在直流电压的驱动下,发现了铕在612 nm处的特征发射,和PVK在410 nm处的发光.此外,还观察到了位于490 nm处的新的发光峰,通过分析研究,认为新的发光来自于稀土配合物的配体和BCP之间相互作用形成的电致激基复合物.用PBD代替了BCP作为电子传输层,制备了结构为:ITO/PVK:Tb0.5Eu0.5(TTA)3DiPy/PBD/Al的发光器件,得到了纯的红色发光.     

Electroplex emission at PVK/Bphen interface for application in white organic light-emitting diodes

White organic light-emitting diode (WOLED) with a structure of ITO/poly(N-vinylcarbazole) (PVK)/4,7-diphenyl-1, 10-phenanthroline (Bphen)/tris(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq₃)/LiF/Al has been fabricated via the thermal evaporation technique. The electroluminescence (EL) spectrum of the as-fabricated WOLED covers from 380 to 700 nm of the visible light region with a wide blue emission from PVK and an interesting new red emission. The red emission at 613 nm in EL spectra of the WOLED was attributed to electroplex emission at PVK/Bphen interface since it was not observed in photoluminescence spectra. The WOLED showed a Commission International De l'Eclairage coordinate of (0.31, 0.32), which is very close to the standard white coordinate (0.33, 0.33).     

PVK三线态激基复合物的发光及其受紫外光辐照的影响

用不同溶剂中的前驱物旋涂成PVK层,制备了ITO/PEDOT:PSS/PVK/Ca:Al器件,以及相同结构不同PVK分子量的器件。通过测试分析认为:器件的电致发光谱中590nm波长处的发光峰来自于PVK三线态的激基复合物,并且发现其强度依赖于PVK的分子构型,即在PVK分子中相邻咔唑基团重叠程度。通过比较不同紫外辐照剂量后的PVK器件的发光,发现适度的UV辐照后的PVK分子构型中相邻咔唑基团处于全重叠的状态增加,在电致发光时会形成更多的三线态激子,因而提高了PLED器件的发光效率。     

The effect of electric field strength on electroplex emission at the interface of NPB/PBD organic light-emitting diodes

Organic light-emitting diode (OLED) based on two kinds of blue emission materials N,N′-bis(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-l,l′-diphenyl-4,4′-diamine (NPB) and 2-(4-biphenylyl)-5(4-tert-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazole (PBD) was fabricated. There is only one emission peak in photoluminescence (PL) spectrum which originates from NPB exciton emission. And the electroluminescence (EL) emission peaks have an apparent red-shift with the increase of driving voltage. The red-shift emission from exciplex emission could be ruled out. Thus, by the method of Gaussian fitting it should be ascribed to the overlap of exciton emission and electroplex emission which occurs at the interface between NPB and PBD. The formation of the electroplex emission under high electric field is analyzed.     

A comparative study of electrode effects on the electrical and luminescent characteristics of Alq3/TPD OLED: Improvements due to conductive polymer (PEDOT) anode

The performance of organic light emitting device (OLED) structures, based on identically fabricated Alq₃/TPD active regions, with various anode and cathode electrode structures are compared, and performance differences related to the different anode structure. The best performance was achieved with a conductive polymer, 3,4-polyethylenedioxythiopene-polystyrenesultonate (PEDOT), used as an anode layer, yielding a brightness of 1720 cd/m² at 25 V, a turn-on voltage of 3 V, and electroluminescence (EL) efficiency and external quantum efficiency of 8.2 cd/A and 2%, respectively, at a brightness of 100 cd/m² and 5 V. Compared to a baseline device (TPD/Alq₃/Al), PEDOT anodes substantially reduce the turn-on voltage and made current injection almost linear after turn-on, whiles devices incorporating a LiF and CuPc layers significantly improved device efficiency while slightly improving turn-on voltage and maintaining superlinear I-V injection. This is attributed to the reduced barrier at the organic-organic interface in PEDOT, the ‘ladder’ effect of stepping the band offset over several interfaces, and the favorable PEDOT film morphology. The benefit of the PEDOT anode is clearly seen in the improvement in device brightness and the high external quantum efficiency obtained.     

两种铽配合物与PVK混合体系的发光机理研究

研究了稀土配合物Tb(p-MBA)₃phen(样品Ⅰ)和Tb(p-ClBA)₃phen(样品Ⅱ)与导电聚合物材料PVK掺杂体系的光致发光和电致发光特性。发现在样品Ⅰ与PVK混合薄膜的光致发光中,除了三价铽离子的发光外,还能看到明显的PVK的发光;而在电致发光中,PVK的发光完全被抑制,只能看到Tb3+的绿光发射。对样品Ⅱ与PVK的混合发光层,无论其光致发光谱还是电致发光谱,都没有看到410 nm处PVK的发射。进一步测量两种材料的激发光谱,初步探讨了器件的发光机理。样品Ⅰ的发光可能来源于两个方面,一是PVK到稀土配合物的不完全的能量传递,二是由于载流子俘获机理;样品Ⅱ的发光则是由于PVK到稀土配合物的完全的能量传递。     

Color-tunable organic light-emitting devices using a thin N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine layer at heterojunction interface

Novel types of multilayer color-tunable organic light-emitting devices (OLEDs) with the structure of indium tin oxide (ITO)/N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (NPB)/aluminum (III)bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolato (BAlq)/tris-(8-hydroxyquinolate)-aluminum (Alq₃)/Mg:Ag were fabricated. By inserting a thin layer with different thickness of a second NPB layer at the heterojunction interface of BAlq/Alq₃, the emission zone of devices shifted greatly and optoelectronic characteristics underwent large variation. Although BAlq was reported as a very good hole-blocking and blue-light-emission material, results of measurements in this paper suggested that a certain thickness of NPB layer between BAlq and Alq₃ plays an important role to modify device characteristics, which can act as recombination-controlling layer in the multilayer devices. It also provides a simple way to fabricate color-tunable OLEDs by just changing the thickness of this “recombination-controlling” layer rather than doping by co-evaporation.     

一种新型有机聚合物深红色发光材料的合成及发光特性的研究

合成了一种深红色发光的聚苯乙烯喹啉(PPV-Q)材料,研究了其光致发光,电致发光及吸收光谱。这种材料在紫外和蓝光区具有很强的吸收能力,波长为463 nm的光对此材料具有最高的激发能力。用此材料作为发光层制备了ITO/PPV-Q/Al结构的电致发光器件,发光光谱的中心波长为670 nm,发光光谱的半高全宽为90 nm左右。在不同驱动电压下,器件电致发光的色坐标(x=0.67, y=0.32)基本上没有变化, 是一种深红色的电致发光。器件中的电流随驱动电压的增加而明显增强,导致器件稳定性的降低。     

DPVBi为激子阻挡层的亚单层有机发光器件的制备与光电性能研究

结合亚单层的有机发光技术,制备了一种多层有机电致发光器件,其结构为ITO/m-MTDATA (50nm)/ C545T (0.05nm) /DPVBi (d nm)/DCM2(0.05nm)/ Alq (60nm) /LiF(1nm) /Al.荧光材料C545T和DCM2以亚单层的方式插入DPVBi前后,通过改变DPVBi的厚度,观察器件性能的变化,当DPVBi为4 nm时,器件在4V电压下最大发光效率是4.19 cd/A,在13 V电压下最大亮度是17050 cd/m2.分析对比了四种不同厚度器件的电流密度-电压曲线、亮度-电压曲线、电致发光光谱图和色坐标,发现选择合适厚度的激子阻挡层,可以得到效率较高的器件.激子阻挡层一般选择载流子传输能力较差,HOMO能级较低的材料.所得结果对有机发光器件尤其是采用亚单层有机白光器件的设计和制作有一定的指导作用.     

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。