掺杂有机薄膜超快荧光特性的研究

摘要

有机/聚合物发光二极管(organic/polymericlight-emittingdiodes，O/PLEDs)是一种新型平板显示器件和二维平面光源，兼具高亮度、宽视角、色彩丰富、全固化等优点。自从Tang报道低驱动电压、高亮度的双层结构OLEDs以来，在短短的十几年的时间内，O/PLEDs研究取得了飞速发展，已成为当今物理、化学、材料科学以及光电子学等领域的交叉前沿和研究热点。目前，该领域的研究工作集中在增加器件的发光效率、延长使用寿命，实现全色显示等方面。一方面，人们不断开发、合成性能优良的新材料，制备高效的新结构器件；另一方面利用已有的材料进行优化组合，改善器件制备工艺。值得一提的是，实现高效、全色、稳定器件的一个有效方法是利用高效荧光、磷光染料掺杂作为器件的发光层，研究掺杂薄膜荧光特性及激发态能量转移过程对于理解其中物理过程和指导器件性能优化具有重要意义。 本论文首先综述了O/PLEDs的发展历程、常用材料、器件基本结构和基本理论以及当前面临的问题，并简单介绍了激发态光物理过程和能量传递的基本理论以及超快光谱实验技术；利用稳态光谱和超快光谱技术研究了两种典型有机光电功能材料Alq3、PVK的荧光特性；在此基础上，研究了典型荧光、磷光染料掺杂薄膜的荧光特性和能量转移过程。另外，利用真空热蒸发镀膜的方法制备了典型双层结构的OLEDs和荧光、磷光染料掺杂型OLEDs，测试了器件的光电性能并探讨了器件的工作机制。 本论文的研究成果可以概括如下： 1)用稳态光谱和超快光谱分别研究了两种常用的O/PLEDs主体材料Alq3和PVK的荧光特性获得其荧光寿命等参数，与文献报道相近。实验结果还显示较高强度的光激发可导致Alq3激发态双分子湮灭；在空气中激发Alq3可导致Alq3分子的光氧化；两者都会降低Alq3的荧光效率。而PVK在空气中高强度的脉冲激光激发下表现出非常稳定荧光特性。 2)研究了典型荧光和磷光染料掺杂Alq3、PVK薄膜的荧光特性和其中的能量传递过程，实验观察到掺杂薄膜中主体材料的荧光寿命随着染料掺杂浓度的升高逐渐变短，表明掺杂薄膜中存在从主体分子到掺杂染料分子的能量转移。根据F(o)rster能量传递理论，用谱重叠积分简单估算出掺杂薄膜的能量转移临界半径和能量转移效率，理论值较好地与论文的实验结果符合。 3)利用真空热蒸发镀膜的方法制备了典型的双层结构有机发光二极管器件，摸索了一套适合本实验室的工艺过程。采用我校化工学院制备的有机小分子发光材料Zn(qCl2)2制备有机发光二极管，并测试了器件的光电性能和评价了材料的发光特性。利用荧光染料和磷光染料，采用共蒸发镀膜方法制备了具有荧光、磷光染料掺杂薄膜发光层的有机发光二极管，并讨论了器件的工作机理。

目录

文摘

英文文摘

第1章有机发光材料和器件的研究背景

引言

§1.1 OLEDs的研究历程

§1.2有机发光材料

§1.3 OLEDs的基本结构

§1.4 OLEDs发光机制

§1.5本论文的主要研究工作和创新点

参考文献

第2章激发态光物理过程与能量传递

引言

§2.1激发态的产生与衰减

§2.2能量传递的基本理论

参考文献

第3章实验材料、装置和实验方法

§3.1实验材料

§3.2有机薄膜和器件制备装置

§3.3有机薄膜和发光器件的制备

§3.4常规光电测试设备

§3.5能量传递的实验研究方法和超快荧光光谱实验装置

参考文献

第4章Alq3、PVK的荧光特性

引言

§4.1 Alq3薄膜的稳态光谱特性

§4.2 Alq3薄膜的超快荧光光谱特性

§4.3 PVK薄膜的稳态光谱特性

§4.4 PVK薄膜的超快荧光光谱特性

小结

参考文献

第5章荧光染料掺杂有机薄膜的能量传递研究

引言

§5.1 DCM掺杂Alq3薄膜的能量传递

§5.2 DCM掺杂PVK薄膜的能量传递

小结

参考文献

第6章磷光染料掺杂有机薄膜的能量传递研究

引言

§6.1 PtOEP掺杂Alq3薄膜的能量传递

§6.2 Ir(ppy)3掺杂PVK薄膜的能量传递

小结

参考文献

第7章有机发光器件的制备与性能分析

引言

§7.1基于Alq3典型OLEDs制备、性能测试

§7.2基于Zn(qCl2)2的OLEDs制备、特性测试分析

§7.3 PtOEP掺杂OLEDs制备、性能测试和工作机理分析

小结

参考文献

第8章总结和建议

附录 攻读博士期间发表论文情况

致谢

原创性声明