Achieving Pure Deep‐Blue Electroluminescence with CIE y≤0.06 via a Rational Design Approach for Highly Efficient Non‐Doped Solution‐Processed Organic Light‐Emitting Diodes

Deep‐blue fluorescent emitters with Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) y≤0.06 are urgently needed for high‐density storage, full‐color displays and solid‐state lighting. However, developing such emitters with high color purity and efficiency in solution‐processable non‐doped organic light‐emitting diodes (OLEDs) remains an important challenge. Here, we present the synthesis of two new deep‐blue fluorescent emitters ( AFpTPI and AFmTPI ) based on 10‐(9,9‐diethyl‐9H‐fluoren‐2‐yl)‐9,9‐dimethyl‐9,10‐dihydroacridine as a core and 1,3‐ and/or 1,4‐phenylene‐linked triphenylimidazole (TPI) analogues for non‐doped solution‐processable OLEDs. Their thermal, photophysical, electrochemical, and device characteristics are explored, and also strongly supported by density functional theory (DFT) study. AFpTPI and AFmTPI exhibit excellent thermal stability (≈450 °C) with high glass transition temperatures (T_g; 141–152 °C) and deep‐blue emission with high quantum yields. Specifically, the solution‐processed non‐doped device with AFpTPI as an emitter exhibits a maximum external quantum efficiency (EQE) of 4.56 % with CIE coordinates of (0.15, 0.06), which exactly matches the European Broadcasting Union (EBU) blue standard. In addition, AFmTPI also displays good efficiency and better color purity (EQE: 3.37 %; CIE (0.15, 0.05)). To the best of our knowledge, the present work is the first report on non‐doped solution‐processable OLEDs with efficiency close to 5 % and CIE y≤0.06.     

新型有机电致磷光白光器件的研究

制备了结构为ITO/NPB/TCTA/FIrpic∶TCTA/Ir(MDQ)2(acac)∶TmPyPB/FIrpic∶TmPyPB/TmPyPB/LiF/Al的有机电致磷光发光器件。通过在双蓝光发光层之间插入较薄的红光层Ir(MDQ)2(acac)∶TmPyPB调节载流子、激子在各发光层中的分布,并结合TCTA和TmPyPB对发光层内载流子和激子的有效阻挡作用,混合实现白光发射。研究了红光层在不同厚度、不同掺杂浓度下对器件发光性能的影响。结果表明,红光发光层厚度为2nm、质量浓度为5%时,结合蓝光发光层和红光发光层,实现了色坐标为(0.333,0.333)、最大发光效率为11.50cd/A的白光发射。     

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。     

微腔结构对铕配合物有机电致发光二极管(OLEDs)性能的提高

成功制备了铕配合物的微腔结构有机发光二极管(0LEDs),其发射层采用质量比为1：3的空穴传输材料(TPD)和电子传输材料(Eu(DBM)3bath)的混合层。该器件实现了Eu^3 高色纯度红光发射,其色坐标为(x=0．651,y=0．338);并克服了微腔器件的发光颜色随探测角度增大而变化的缺点。在微腔器件中,最大亮度在19V时达到1160cd／m^2;在高电流密度时的EL效率得到明显提高。     

NPB表面形貌对OLED光电特性的影响

用原子力显微镜观察了沉积在不同温度基板上NPB表面形貌,发现NPB薄膜在室温下比较平坦的点状结构变为100℃时直径为0.2μm的岛状结构。为研究NPB表面形貌对OLED器件性能的影响,设计了结构为玻璃/ITO/NPB/Alq3/Al器件,比较了不同基板温度沉积的NPB薄膜对器件性能的影响。     

Synthetically tailored excited states: phosphorescent, cyclometalated iridium(III) complexes and their applications

Phosphorescent iridium(III) complexes are being widely explored for their utility in diverse photophysical applications. The performance of these materials in such roles depends heavily on their excited-state properties, which can be tuned through ligand and substituent effects. This concept article focuses on methods for synthetically tailoring the properties of bis-cyclometalated iridium(III) materials, and explores the factors governing the nature of their lowest excited state.     

小分子铱配合物及其电致发光

由于磷光金属配合物可以同时利用单线态和三线态激子发光,使有机电致发光器件的理论内量子效率达到100%,突破了25%的极限。因而以磷光金属配合物为发光材料制成的器件备受关注。在这些金属配合物中,铱配合物由于具有较强的发光特性、发光波长可调性、较好的热稳定性和电化学稳定性以及能够形成便于蒸镀的中性分子,而成为最有应用潜力的电致磷光材料。本文综述了近几年铱配合物磷光材料在分子设计与合成方法、发光机理及器件构筑等方面的研究进展。特别介绍与讨论了磷光铱配合物的两种发光机理,即基于同配体铱配合物或异配体铱配合物的主配体到中心金属离子的电荷转移三线态(³MLCT)发射和基于异配体铱配合物的辅助配体三线态(³LC)发射。根据反应条件的差异,归纳总结了合成铱配合物常用的4种方法以及合成fac式和mer式的铱配合物的方法。还根据材料的发光颜色及其电致发光的不同,对磷光铱配合物材料进行了分类与讨论。此外,简要介绍了用于器件制作的主体材料。最后,展望了金属有机配合物电致磷光材料的发展前景,并提出了今后磷光材料的发展方向。     

基于苯并噻唑的新型双硼桥联梯形共轭骨架的合成、结构及其性质

设计合成了一个新型双硼桥联梯形分子.该有机分子拥有一个拓展的π共轭骨架结构.通过真空升华方法,得到了这个化合物的单晶.单晶X射线衍射分析表明该化合物拥有一个完全共平面的并七环梯形骨架.与每一个硼配位的米基基团可以有效地隔离发光单元,避免聚集诱导淬灭.化合物具有非常高的熔点和热分解温度,表明其拥有良好的热稳定性.电化学、光物理性质和理论计算研究表明,我们设计的双硼梯形共轭化合物在有机电子发光二级管器件中具有潜在的应用价值.因此,构筑了以该分子为发光层和电子传输层的器件,得到了不错的电致发光效果.     

粗化玻璃基板对OLED的影响

研究了粗化玻璃对有机电致发光器件的影响,分别在玻璃基板的平滑面及粗糙面上制作有机电致发光器件。所制备的器件结构为Al(15nm)/MoO3(60nm)/NPB(40nm)/Alq3∶C545T(2%,30nm)/Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)。从电流密度-电压-亮度性能及光谱特性等方面对两种器件进行了对比分析。实验结果显示:当蒸镀面为平面时,电流密度及亮度均比粗面型高,其最高亮度达到24 410cd/m2。不同蒸镀面器件的相对光谱几乎没有变化,但粗面型器件存在黑斑,对其产生的原因进行了探讨。     

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.