基于藍光和黃光的白光有機電致發(fā)光器件的研究.pdf

1、有機電致發(fā)光器件（OLED），也稱有機電致發(fā)光二極管，因基于有機材料，故擁有原材料來源豐富、可制備超薄柔性器件和功能千變?nèi)f化等特質(zhì)。近些年，隨著學術(shù)界與工業(yè)界的研究人員的共同攻關(guān)，OLED也被冠以高效率、低成本、可大面積生產(chǎn)等特點，并在信息顯示產(chǎn)業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。此外，由于其平面發(fā)光的特性，也被制成白光OLED（white OLED，WOLED），用來做固態(tài)照明光源或液晶顯示器的背光源。利用互補色（藍+黃）或三基色（紅+綠+藍）可以實現(xiàn)

2、WOLED。然而，在走向產(chǎn)業(yè)化的過程中，OLED仍存在器件效率低、發(fā)光亮度低、壽命短、良率低和成本昂貴等問題，所以仍然需要以材料、器件結(jié)構(gòu)和內(nèi)部機理等方面為突破點開展基礎(chǔ)科學研究。本工作主要針對互補色WOLED器件中存在的以上問題，首先選取一種藍光熒光、兩種藍光磷光和一種藍光延遲熒光發(fā)光材料，制作了四組藍光OLED器件，獲得了最好的藍光OLED器件的性能。與此同時，從新型主體材料和新型器件結(jié)構(gòu)的角度，優(yōu)化了黃光OLED器件的性能，并進行

3、了深入的發(fā)光機理分析。利用藍光磷光發(fā)光材料和黃光磷光發(fā)光材料制備并優(yōu)化了WOLED器件，研究了單層、雙層電子傳輸層對WOLED器件性能的影響。另外，將一種可以發(fā)黃光的熱激活延遲熒光（thermally acticated delayed fluorescence，TADF）發(fā)光材料應(yīng)用于一種有機紫外探測與電致發(fā)光一體化器件，并創(chuàng)新地引入了激子調(diào)控層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了不同激子調(diào)控層對該器件的影響，在一定程度上解決了目前有機光電子器件集成度低

4、、生產(chǎn)成本高、性能差的問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴選取N,N’-dicarbazolyl-3,5-benzene（mCP）作為發(fā)光層主體材料，采用四種不同類型的藍光發(fā)光材料分別制備藍光 OLED器件，其中包括，藍光熒光發(fā)光材料4,4’-bis(2,2’-diphenylyinyl)-1,1’-biphenyl（DPVBi）、藍光磷光發(fā)光材料bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C2’](

5、picolinate) iridium(III)（FIrpic）和 bis(2,4-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III)（FIr6）、藍光TADF發(fā)光材料4,5-di(9H-carbazol-9-yl)phthalonitrile（2CzPN），對這些器件的亮度、發(fā)光效率等指標，以及發(fā)光機理進行分析。研究發(fā)現(xiàn)，基于 FIrpic的器件由于可以利

6、用了100％的激子發(fā)光，并且能量傳遞充分，因此該器件整體性能最優(yōu)，亮度最大值達22680 cd/m2，電流效率最大值為9.72 cd/A，功率效率最大值為5.42 lm/W。⑵研究了一種具有三線態(tài)-三線態(tài)湮滅（triplet-triplet annihilation，TTA）性質(zhì)的新型電荷轉(zhuǎn)移態(tài)材料6-{3,5-bis-[9-(4-t-butylphenyl)-9H-carbazol-3-yl]-phenoxy}-2-(4-t-buty

7、lphenyl)-benzo[de]isoquinoline-1,3-dione（CzPhONI）作為主體材料的黃光熒光、磷光和紅光熒光、磷光OLED器件的性能及其發(fā)光機理。⑶采用異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)激基復(fù)合物界面、異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)非激基復(fù)合物界面，并在這兩種界面中間插入超薄黃光熒光發(fā)光層rubrene，制備了兩類OLED器件，并通過優(yōu)化超薄發(fā)光層的厚度，來獲得高性能黃光 OLED器件。由于激基復(fù)合物是受體材料與給體材料之間形成的電荷轉(zhuǎn)移態(tài)，因此激基復(fù)

8、合物有實現(xiàn)TADF過程的能力。研究發(fā)現(xiàn)，上述基于激基復(fù)合物的 OLED器件中，能量傳遞和三線態(tài)激子的上轉(zhuǎn)換是主要發(fā)光機制；基于非激基復(fù)合物的 OLED器件中，載流子直接俘獲形成激子是主要發(fā)光機制?；诩せ鶑?fù)合物的OLED器件得到了18311 cd/m2的最大亮度、16.6 cd/A的最大電流效率和12.7lm/W的最大功率效率；基于非激基復(fù)合物的OLED器件得到了11860 cd/m2的最大亮度、17.3 cd/A的最大電流效率和8.1

9、lm/W的最大功率效率。⑷采用mCP和FIrpic主客體摻雜結(jié)構(gòu)作為藍光發(fā)光層，超薄的(tbt)2Ir(acac)作為黃光發(fā)光層，改變FIrpic的摻雜濃度和(tbt)2Ir(acac)的厚度，優(yōu)化了WOLED器件的效率。研究發(fā)現(xiàn)，當FIrpic的摻雜濃度為9wt.%、(tbt)2Ir(acac)的厚度為1 nm時，器件的啟亮電壓為2.6 V，最大亮度為70520 cd/m2，電流效率及功率效率的峰值分別為33.3 cd/A和25.6

10、lm/W，白光色坐標為（0.364，0.417）。選取四種不同的電子傳輸材料作為WOLED的電子傳輸層，討論了電子遷移率、能級結(jié)構(gòu)、三線態(tài)能級對WOLED器件效率、光譜的影響。研究發(fā)現(xiàn)，采用TPBi作為電子傳輸層的WOLED器件獲得了不隨外加電壓變化而變化的穩(wěn)定光譜，采用4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline（Bphen）的 WOLED器件獲得了最高的效率。隨后，引入雙層結(jié)構(gòu)電子傳輸層，即TPBi/Bphen，

11、作為WOLED的電子傳輸結(jié)構(gòu)，通過改變TPBi和Bphen的厚度，研究了電子傳輸?shù)目刂茖OLED器件的光譜穩(wěn)定性的影響。當TPBi的厚度為20 nm、Bphen的厚度為20 nm時，WOLED有最好的光譜穩(wěn)定性，外加電壓從7 V變化到11 V時，色坐標漂移僅為（-0.003，0.007）。⑸利用TADF材料作為光活性層，并創(chuàng)新地引入了激子調(diào)控層結(jié)構(gòu)，制備了一體化器件，并系統(tǒng)研究了不同激子調(diào)控層對該器件的影響。研究發(fā)現(xiàn)，激子調(diào)控層的能級