基于TADF材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高效藍(lán)光及白光器件研究.pdf

1、有機(jī)發(fā)光二極管（Organic light-emitting diode，OLED）因具有寬視角、反應(yīng)快、可彎曲、低功耗、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于平板顯示和固態(tài)照明設(shè)備中。在電激發(fā)下，有機(jī)發(fā)光二極管產(chǎn)生單線態(tài)激子和三線態(tài)激子,二者數(shù)目比例為1：3。傳統(tǒng)熒光發(fā)光材料種類多，發(fā)光覆蓋可見光，器件穩(wěn)定性好，但傳統(tǒng)熒光材料中只有單線態(tài)激子能被利用進(jìn)行發(fā)光，75％的三線態(tài)激子以非輻射發(fā)光的方式退激活，極大地限制了器件效率。為了提高器件的發(fā)光效率，

2、磷光材料被研發(fā)應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管中。由于磷光材料能同時(shí)利用單線態(tài)激子和三線態(tài)激子發(fā)光，基于磷光材料的有機(jī)發(fā)光器件的內(nèi)量子效率可達(dá)到100%。然而，藍(lán)色磷光材料器件的驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高，且磷光材料中含有銥、鉑等貴金屬導(dǎo)致了其價(jià)格昂貴，器件制備成本較高。TADF（thermally activated delayed fluorescence）材料在不含貴金屬的情況下能同時(shí)利用單線態(tài)激子和三線態(tài)激子發(fā)光，被稱為是繼熒光材料和磷光材料

3、之后的第三代有機(jī)光電材料，引起廣泛關(guān)注。其中，藍(lán)色 TADF材料雙[4-(9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶)苯基]硫砜（DMAC-DPS）在摻雜與非摻雜型器件中均展示了良好的發(fā)光特性。本文主要研究了基于藍(lán)色 TADF材料DMAC-DPS的器件特性，主要包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）研究了基于 DMAC-DPS的非摻雜型器件，分別討論了器件的空穴傳輸層、電子傳輸層以及發(fā)光層厚度對(duì)器件特性的影響。制備了結(jié)構(gòu)為 ITO/MoO3(5

4、nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的DMAC-DPS非摻雜型器件，器件的外量子效率和功率效率分別是14.3%和26.8 lm W-1。進(jìn)一步通過比較單極性載流子器件的I-V特性，發(fā)現(xiàn)器件中空穴是多數(shù)載流子，載流子復(fù)合區(qū)域靠近發(fā)光層與電子傳輸層的界面。
　　（2）在以上非摻雜型器件的基礎(chǔ)上，在 DMAC-DPS發(fā)光層中摻入不同比例的藍(lán)色熒

5、光材料TBPe，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/MoO3(5 nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS:TBPe(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的TADF敏化熒光器件。研究了TBPe摻雜濃度對(duì)器件的I-V-B特性、發(fā)光效率-電流密度特性及電致發(fā)光光譜特性的影響。DMAC-DPS：1.0% TBPe器件的外量子效率是12.7%，接近DMAC-DPS非摻雜型器件的外量子效率。器件色度為（0.15

6、，0.25），較DMAC-DPS非摻雜型器件色度（0.16，0.27）有所改善。進(jìn)一步討論了DMAC-DPS：TBPe器件中激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生與演變過程。
　?。?）為了避免TADF敏化熒光器件中多種能量損耗機(jī)制對(duì)器件效率的影響，我們選擇在 DMAC-DPS中摻入綠色 TADF材料2,4,5,6-四(9-咔唑基)-間苯二腈（4CzIPN）和黃色 TADF材料2,3,5,6-四(3,6-二苯基-9-咔唑基)-對(duì)苯二腈（4CzTPN-Ph）

7、，制備了結(jié)構(gòu)為 ITO/MoO3(5 nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS:G/Y-TADF(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的全TADF發(fā)光器件。綠光器件最大外量子效率和最大功率效率分別為為10.9%和32.1 lm W-1，黃光器件的器件最大外量子效率和最大功率效率分別為11.0%和36.6 lm W-1。在該類器件中我們可以在保持較高外量子效率的前提下，較大范圍地調(diào)節(jié)客體

8、材料的摻雜濃度而得到同時(shí)具有較好發(fā)光效率和發(fā)光色純度的器件。另外我們還發(fā)現(xiàn)，與在普遍采用的主體材料CBP中相比，在DMAC-DPS中，4CzTPN-Ph的發(fā)光發(fā)生了約30 nm的藍(lán)移，這主要來源于不同的主體和客體材料的偶極相互作用。
　?。?）在上述DMAC-DPS：4CzTPN-Ph器件研究的基礎(chǔ)上，降低4CzTPN-Ph的摻雜濃度，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/MoO3(5 nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS:4CzTPN-

9、Ph(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的白光器件。其中，0.4%4CzTPN-Ph的器件擁有最高14.7%外量子效率。0.8%4CzTPN-Ph的器件色度為（0.29,0.39），最接近白光且器件色度穩(wěn)定較好。測(cè)量的DMAC-DPS：0.4%4CzTPN-Ph薄膜的光致發(fā)光光譜和瞬態(tài)光譜，光致發(fā)光光譜中同樣發(fā)現(xiàn)550 nm處的發(fā)光且在對(duì)瞬態(tài)光譜中延遲發(fā)光部分用雙指數(shù)衰減模型擬合得出其壽命