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荧光与磷光混合型暖白光有机电致发光器件的研究认领

被引量： 1

作者：

单美玲

学位授予单位：

吉林师范大学

摘要：

因白色有机电致发光器件（White organic light-emitting diodes,WOLEDs）特有的优势,诸如高的工作效率、透明、可柔性显示而且重量轻等特殊性质,使其在固体照明和平板显示领域具有十分重要的应用价值。近些年来,人们从材料合成和器件结构设计方面研究了既能同时利用单线态和三线态激子的能量辐射发光又能降低成本的新型有机发光材料和器件,如热活化延迟荧光材料（Thermally activated delayed fluorescence,TADF）、三线态-三线态之间湮灭（Triplet-triplet annihilation,TTA）以及混合的局部与电荷转移（Hybridized local and charge-transfer,HLCT）等。利用激基复合物的延迟荧光特性制备的WOLEDs可以有效提高器件的发光效率,实现近100%的内量子效率。另外,采用蓝色荧光与长波段磷光混合的方法能有效利用荧光材料良好的稳定性和磷光材料的高效率,是一种制备高效率且长寿命WOLEDs的理想方案。本文我们利用界面激基复合物能量传递方法制备高效率荧光与磷光混合型非掺杂结构的暖白光以及黄光OLEDs,并研究了载流子注入层对器件光电性能的影响。具体研究内容如下:（1）研究了1,3-bis（9H-carbazol-9-yl）benzene（mCP）和1,3,5-triazine-2,4,6-triyl)tris（benzene-3,1-diyl）)tris(triphenylphosphine oxide（PO-T2T）薄膜及mCP:PO-T2T共掺杂薄膜的光致发光特性。mCP:PO-T2T共掺杂薄膜的PL谱中观察到电子给体mCP与电子受体PO-T2T之间形成的激基复合物辐射发光。该激基复合物的三线态能量低于mCP和PO-T2T能量,可以将激子有效限制在发光层中。同时,mCP和PO-T2T分别具有较高的空穴和电子迁移率,以及两者之间具有较大的HOMO能级差和LUMO能级差,可以促使更多的载流子积累在mCP与PO-T2T界面处,有利于界面激基复合物的形成。为了研究mCP和PO-T2T的双分子激基复合物的电致发光性能,分别制备了以mCP:PO-T2T发光层和双层结构mCP/PO-T2T的器件。器件的EL谱与mCP:PO-T2T薄膜的PL谱基本一致,表明在mCP:PO-T2T层和mCP/PO-T2T界面处形成mCP和PO-T2T的激基复合物。采用0.1 nm厚黄色磷光材料iridium（III）bis(4-（4-t-butylphenyl）thieno[3,2-c]pyridinato-N,C20)acetylacetonate（PO-01-TB）超薄层作为本文的激子探测层,将其分别插入至双层结构器件mCP/PO-T2T中的不同位置,研究了器件中激子的分布。实验结果表明,激子分布在mCP/PO-T2T界面处,形成的激子以双分子激基复合物为主,并伴有少量的mCP激子。（2）采用NP结构C60/MoO3作为器件的空穴注入层,制备了基于界面激基复合物的低效率滚降非掺杂结构的高性能有机黄色磷光器件。首先,在有机电致发光器件的ITO层与空穴传输层mCP之间分别插入MoO3（5 nm）薄层、NP结构C60（1 nm）/MoO3（4 nm）和C60（2 nm）/MoO3（3 nm）空穴注入层,研究了空穴注入层对器件光电性能的影响。C60（1 nm）/MoO3（3 nm）作为空穴注入层器件的开启电压接近热力学极限为2.46 V,最大发光亮度、最大电流效率和最大功率效率分别为66340cd/m2、52.6 cd/A和67.2 lm/W。进一步对器件的NP结构空穴注入层中N型材料C60的厚度进行了优化。C60厚度为2 nm器件表现出最优的光电性能。器件的最大发光亮度、最大电流效率和最大功率效率分别为52390 cd/m2、56.72 cd/A和71.57 lm/W。发光亮度为1000 cd/m2时,该器件的工作电压仅为3.86 V,电流效率为52.06 cd/A,仅滚降了8.2%。低的效率滚降与NP结构空穴注入层C60/MoO3的引入平衡了载流子的注入和传输密切相关。NP结构作为空穴注入层明显地提高了器件的光电性能,为制备高性能的OLEDs提供了新方法。（3）采用超薄层与发光层掺杂结构相结合的方法,将蓝色热活化延迟荧光材料4,5-di（9H-carbazol-9-yl）phthalonitrile（2CzPN）掺入空穴传输主体材料mCP中,超薄的黄色磷光材料PO-01-TB插入至mCP/PO-T2T的界面处,制备了高效率的荧光与磷光混合型互补色暖白光有机发光器件。当超薄层厚度为0.05 nm时,器件的开启电压分别为2.5 V,最大发光亮度为54370 cd/m2。器件的最大功率效率为55.4 lm/W,外量子效率为14.7%。当发光亮度为1000 cd/m2时,器件的功率效率为27.8 lm/W,外量子效率为11.0%,对应发光色坐标为（0.478,0.498）,色温为3056 K。器件中2CzPN发光来自mCP/PO-T2T界面激基复合物的能量传递,而不是其俘获载流子自发光。当2CzPN的掺杂浓度较高时,在掺杂层中2CzPN分子的密度增加,同时也增大了2CzPN分子与PO-01-TB分子的接触半径,因此加速了2CzPN激子向PO-01-TB的能量传递,致使2CzPN相对发光强度减弱。因此,器件中合适的2CzPN浓度以及超薄层PO-01-TB厚度是获得高效率荧光与磷光混合型暖白光器件的关键。

摘要译文

关键词：

有机电致发光器件; 高性能; 荧光/磷光混合; 激基复合物; 暖白光

学位年度：

2019

学位类型：

硕士

学科专业：

微电子学与固体电子学

导师：

汪津

中图分类号：

TN383.1;TN383[发光器件⑨]

学科分类号：

0803[光学工程];080501[材料学];080502[材料物理与化学];080902[微电子学及固体电子学]

D O I：

10.27792/d.cnki.gjlsf.2019.000003