基于非掺杂式电荷生成层的结构设计以及叠层OLED的制备研究

摘要

叠层有机电致发光器件（Tandem Organic Light-emitting diodes，TOLED）是指将多个独立的发光单元通过电荷生成层连接，在外加电场的作用下电荷生成层产生的电子和空穴分别注入到相邻发光单元的电子、空穴传输层中，与来自阳极和阴极的空穴、电子在发光层中复合，从而实现更高的亮度和电流效率。与传统的单发光层器件相比，TOLED具有高亮度、高电流效率和长寿命等优点。尽管电荷生成层的研究已经取得较大发展，但仍然存在诸多问题需要解决，如传统掺杂式的电荷生成层使叠层器件的制备更复杂、电荷生成层中金属氧化物通过高温蒸镀影响器件性能等。对此，本论文主要围绕制备高效的电荷生成层展开，以实现高性能的叠层OLED器件。主要研究内容如下:
　　1.以LiF/Al/C60/m-MTDATA作为电荷生成层，首先验证了电荷的产生发生在C60/m-MTDATA的界面处，从能级结构上解释了电荷生成层产生电荷的过程。此外，通过一系列倒置型器件，对电荷生成层的厚度和蒸镀速率进行了优化，Al和C60的厚度均为7nm，Al的蒸镀速率为1(A)/s。最终采用最优的电荷生成层制备了TOLED器件，与单层器件和以LiF(1 nm)/Al(7nm)/CuPc(7 nm)/m-MTDATA(10 nm)作为电荷生成层的叠层器件相比，TOLED器件的最大电流效率和功率效率分别达到48.1 cd/A和19.3 lm/W，是单层器件的2.98和1.65倍，且是另一种TOLED器件的1.2和1.13倍。
　　2.基于发光单元NPB/Alq3、采用LiF/Al/HAT-CN/m-MTDATA作为电荷生成层制备叠层器件。此电荷生成层均选择蒸镀温度较低的有机材料，且该电荷生成层在可见光范围内的透光率高达90％以上，且有优异的电荷产生和分离能力。通过调节HAT-CN和Al的厚度，发现电荷生成层厚度的不同会对电荷的产生和分离有影响，当HAT-CN和Al的厚度分别为9nm和5nm，电荷生成层具有较好的电荷产生和分离能力。最后以优化好的电荷生成层制备了叠层器件，和简单堆叠器件、单层器件进行了对比，叠层器件的最大电流效率与功率效率分别高达4.84 cd/A，1.79 lm/W，是单层器件的2.2倍和1.6倍。
　　3.将Ag应用在电荷生成层中，制备了结构为LiF/Ag/HAT-CN/m-MTDATA的电荷生成层。由于Ag不仅具有较好的导电性，而且当Ag的厚度为1-2 nm时，它可表现出局部等离子体振动，即对可见光的吸收，有助于提高电荷生成层的性能。以NPB/Alq3为发光单元制备了基于该电荷生成层的叠层器件，通过Ag厚度的优化考察了叠层器件的性能，当Ag厚度为1 nm时，叠层器件最大电流效率可达6.76 cd/A，是单层器件的2.7倍。此外，我们分别制备了基于上述最优的三种电荷生成层LiF/Al/C60/m-MTDATA、LiF/Al/HAT-CN/m-MTDATA、LiF/Ag/HAT-CN/m-MTDATA的蓝光叠层器件，考察了三种器件的电致发光性能，为以后制备不同性能的叠层器件提供了参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 有机电致发光器件的发展及应用

1．1．1 有机电致发光器件的产生与发展

1．1．2 有机电致发光器件的应用

1．2 有机电致发光器件的相关理论基础

1．2．1 有机电致发光器件的发光原理

1．2．2 有机电致发光器件的结构

1．2．3 有机电致发光器件的制备工艺

1．2．4 有机电致发光器件的性能表征

1．3 叠层有机电致发光器件的发展及相关理论基础

1．3．1 叠层器件的研究进展

1．3．2 叠层器件的发光原理

1．3．3 电荷生成层的材料和结构

1．3．4 叠层器件目前存在的问题

1．4 本论文的主要研究工作

第二章 基于LiF／Al／C60／m-MTDATA电荷生成层的叠层有机电致发光器件

2．1 引言

2．2 实验及结果分析

2．2．1 电荷生成层工作机理的分析

2．2．2 优化电荷生成层各参数

2．2．3 叠层OLED器件的制备及分析

2．3 本章小结

第三章 基于LiF／Al／HAT—CN／m-MTDATA电荷生成层的叠层有机电致发光器件

3．1 引言

3．2 实验及结果分析

3．2．1 电荷生成层产生电荷的实验设计

3．2．2 优化电荷生成层各参数

3．2．3 叠层OLED器件的制备及分析

3．3 本章小结

第四章 基于LiF／Ag／HAT-CN／m-MTDATA电荷生成层的叠层有机电致发光器件

4．1 引言

4．2 实验及结果分析

4． 2．1 电荷生成层产生电荷的实验设计

4．2．2 叠层OLED器件的制备及分析

4．2．3 基于以上三种不同CGL的蓝光TOLED

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 论文创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

硕士阶段科研成果