以聚乙烯亚胺作为电子注入层的有机发光器件

摘要

有机发光二极管(OLED)具有自主发光、广视角、高效率、低功耗、可用于柔性显示等特性，被认为是下一代显示技术最重要的技术之一，在OLED器件中，通常采用低功函数金属如Ca和Ba来提高电子的注入效率，然而这些低功函数金属对空气中的水分和氧气十分敏感，阴极金属的失效将严重地影响器件的正常工作和驱动稳定性。研究引入了金属氧化物如ZnO和TiO2作为电子注入层或通过对ITO进行修饰来制备倒置结构以解决这个问题。然而，金属氧化物到有机发光材料之间存在着很大的电子注入势垒。本论文通过加入聚乙烯亚胺(PEIE)修饰层来提高电子的注入效率。论文主要的研究工作包括以下几个方面:
　　(1)在ITO或ITO/ZnO和发光层MEH-PPV层之间加入PEIE层有效地提高了器件发光效率。此外，在发光层与金属Al之间加入PEIE层使器件的发光效率增加了50倍。加有PEIE层的单电子器件的电流密度比未加PEIE层的高出5-10倍，由此表明PEIE层能够有效地改善了器件的电子注入能力，提高器件的发光效率。为了探究电子注入效率改善的机制，我们通过紫外线光电子能谱和X-射线光电子能谱法测量了PEIE/Al和ZnO/PEIE样品的功函数，发现在PEIE的修饰下ZnO和Al的功函数分别被降低了1.2 eV和1.0 eV，功函数的降低主要来源于界面偶极子层的形成。X射线光电子能谱的测量结果表明中性胺是降低功函数的主要原因。
　　(2)为了探究从ZnO/PEIE到具有不同最低未占有轨道(LUMO)能级的发光材料的电子注入效率，我们研究了使用PF-TBT、SY和PFA分别作为发光层的有机-无机复合发光器件，其LUMO能级分别为-3.6、-2.7、-2.1 eV。这些有机-无机复合器件的发光效率与使用PEDOT∶PSS和CsF作为空穴和电子注入层的传统结构器件的发光效率相似，由此表明从ZnO/PEIE到发光聚合物层的电子注入势垒非常小。所以，对于LUMO能级差别较大的发光聚合物而言，PEIE都可以作为有效的电子注入层。
　　(3)相比于普遍采用的Cs2CO3电子注入层，PEIE具有与有机材料接近的表面能并可形成均匀的薄膜，对有机发光层特别是包含磷光材料的发光层的形貌影响较小。因此，我们探究了基于溶液加工小分子材料发光层和PEIE电子注入层的有机-无机复合发光器件的发光特性。发光器件的最高发光效率是87.6 cd A-1，在亮度为1000 cdm-2时，器件的外量子效率为20.9％。该器件的发光效率为以往报道的基于ZnO∶Cs2CO3电子注入层的发光器件的4倍，这归因于PEIE具有优良的电子注入能力和空穴/激子阻挡能力，特别是PEIE与发光层之间可形成良好界面。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 有机发光二极管的发展历史和发展趋势

1．1．1 有机发光二极管的发展历史与研究现状

1．1．2 有机电致发光器件存在的问题及发展方向

1．2 有机电致发光二极管的结构及发光机理

1．2．1 有机电致发光器件的结构

1．2．2 有机电致发光器件的工作原理

1．3 有机电致发光器件所用材料

1．3．1 电极材料

1．3．2 载流子传输材料

1．3．3 发光材料

1．4 本论文的研究意义和主要工作

参考文献

第二章 有机电致发光器件的制备及其分析表征手段

2．1 有机电致发光器件的制备

2．1．1 基片的清洗

2．1．2 传输层及发光层的制备

2．2 器件性能的分析表征

2．2．1 发光亮度

2．2．2 发光阈值电压

2．2．3 发光效率

2．2．4 发光光谱

2．2．5 发光色度

2．2．6 电流密度与电压的关系

2．2．7 发光亮度与电压的关系

2．2．8 发光效率与电流密度的关系

参考文献

第三章 倒置结构和传统结构中加入PEIE层的探究

3．1 引言

3．2 器件的制备与测量

3．3 实验结果分析和讨论

3．3．1 PEIE对ITO／LEP倒置结构器件发光性能的影响

3．3．2 PEIE提高倒置结构器件电子注入的机理研究

3．3．3 PEIE对LEP／Al传统结构器件发光性能的影响

3．3．4 PEIE提高传统结构器件电子注入的机理研究

3．4 本章小结

参考文献

第四章 基于ZnO电子注入层的有机-无机复合发光器件的研究

4．1 引言

4．2 器件制备与测量

4．3 实验结果分析与讨论

4．3．1 PEIE对ZnO／LEP倒置结构器件发光性能的影响

4．3．2 单载流子器件的J-V关系

4．3．3 倒置结构中ZnO和ZnO／PEIE样品的UPS和XPS测量

4．4 本章小结

参考文献

第五章 倒置结构的荧光器件和磷光器件发光特性的研究

5．1 引言

5．2 器件的制备与测量

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 基于PEIE作电子传输层的荧光器件的发光特性分析

5．3．2 基于PEIE作电子传输层的磷光器件的发光特性分析

5．4 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

致谢

在学期间所发表的文章