金属纳米粒子局域表面等离子体共振增强OLED发光性能研究

摘要

有机电致发光器件（OLED）由于具有重量轻，面积大，工艺简单，耐低温，成本低等优点而在照明和显示领域引起了广泛的关注。OLED已经成为第三代显示技术的主要产品，在平板显示和固态照明领域具有巨大的发展潜力。迄今为止，采用掺杂磷光或热激活延迟荧光（TADF）发射体的内量子效率（IQE）得到显著改善，可以获得接近100%的激子收集。然而，这些材料的缺点在于长激发态寿命所造成的不可避免的激子淬灭现象，如激子-激子湮灭和激子极化湮灭，导致外量子效率（EQE）低，效率滚降严重。激子的淬灭与激子密度密切相关，而激子密度与激子寿命之间存在强烈的依赖关系。因此缩短磷光和TADF材料的激子寿命，加快激子自发辐射速率对于提高OLED器件性能至关重要。同时，蓝色磷光OLED器件相比与红光和绿光器件而言，性能较差，因此开发出一种高效的提高蓝色磷光OLED器件的方法非常重要，这对于全彩的平板显示和固态照明光源也具有重要意义。 本论文将真空蒸发沉积的银纳米粒子分别加入到蓝光OLED器件的电子传输层和空穴注入层中，系统地研究了银纳米粒子局域表面等离子体共振效应对使用超薄磷光染料作为发光层的非掺杂蓝色磷光OLED器件性能的影响。通过改变银纳米粒子层的厚度和沉积速率，可以很好地调节银纳米粒子的表面形貌和共振吸收光谱。器件的性能主要取决于银纳米粒子的结构和位置。实验结果表明，以0.06/s的速率沉积的0.5nm厚的银纳米粒子层与蓝光染料的发射光谱表现出优异的光谱重叠。与没有加入银纳米粒子的参照器件相比，将0.5nm厚的银纳米粒子层加入到电子传输层和空穴传输层中距离发光层20nm的位置处时，器件的性能得到了显著提升，电流效率分别提高了54%和28%。器件性能的增强归因于银纳米粒子对器件内部的电荷传输的改善以及局域表面等离子体共振增强效应（LSPs）。

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