基于Ir(ppy)3重掺杂的磷光OLED机理与性能研究

摘要

有机电致磷光器件(PhOLED:Phosphorescent Organic Light Emitting Device)由于其较高的效率一直是OLED研究的重点，其器件的结构改进和内部作用机理为两个主要的研究方面。经过十几年的发展，虽然PhOLED的各项性能已经接近实用化的标准，但其日益复杂的结构却给工业化生产带来了额外的困难。在本论文中，我们对传统PhOLED的结构进行了简化，并通过改变客体磷光材料的掺杂浓度和各发光层的厚度，对OLED内部的发光机理进行了初步研究。我们选用面式-三(2-苯基吡啶基-Ⅳ,C2')铱(Ⅲ)(Ir(ppy)3)作为实验的磷光发光材料，通过制备单载流子器件，发现其有直接俘获空穴/电子的能力。针对Ir(ppy)3的这一特性，又设计了具有新结构的器件A，从而使基于Ir(ppy)3的载流子直接复合发光机制可以在器件中起主导作用，器件A的结构为:ITO/MoO3(3nm)/CBP∶xwt％Ir(ppy)3(30 nm)/TAZ(50 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm),x=8,15,20,25，30。为了与传统的以能量传递为主要发光机制的PhOLED进行比较，我们还制备了器件R，结构为:ITO/NPB(30 nm)/CBP∶8wt％Ir(ppy)3(30 nm)/BCP(10 nm)/Bphen(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)。实验发现，随着Ir(ppy)3掺杂浓度的增大，器件A的电流效率及亮度反而会有明显地提高，当掺杂浓度为25％时，器件有最高电流效率46.8 cd/A，与器件R(28.6 cd/A)相比，提高了约64％。以上现象说明器件A的发光机制不同于器件R的发光机制:当器件A中Ir(ppy)3的掺杂浓度较大时，其主要的发光机制应该为载流子直接复合发光机制;而器件R中Ir(ppy)3的掺杂浓度较小，其发光机制为能量传递机制。基于以上实验，我们又设计了高浓度掺杂Ir(ppy)3的双发光层PhOLED，可以在发光层中同时实现载流子直接复合发光机制和能量传递机制，通过优化掺杂浓度及两个发光层的厚度，得到了最优的器件结构:ITO/MoO3(3nm)/CBP∶20 wt％Ir(ppy)3(20 nm)/TPBi∶8wt％Ir(ppy)3(10 nm)/TAZ(50 nm)/LiF(1nm)/Al(100 nm),器件的最高电流效率为45.2 cd/A，最高亮度达到了42742 cd/m2。最后，我们对器件结构进一步地简化，制备了只有一层有机材料的PhOLED，其结构为ITO/TPBi∶xwt％Ir(ppy)3(50 nm)/LiF(1nm)/Al(100 nm)，x=10，20。当x=20时，最高电流效率可以达到24.7 cd/A，最高亮度为25257 cd/m2。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 有机电致发光器件的研究历史及发展现状

1．2 有机电致发光器件(OLED)简介

1．2．1 电致发光原理

1．2．2 激发态能量转移机制

1．2．3 有机电致发光器件的结构

1．2．4 有机电致发光器件的主要材料

1．2．5 器件表征的主要参数

1．3 磷光OLED简介

1．4 本论文主要工作

第二章 具有高掺杂浓度的磷光OLED发光机制研究

2．1 引言

2．2 实验

2．2．1 器件的结构与制备

2．2．2 结果与讨论

2．3 发光层中载流子聚集效应的研究

2．4 本章小结

第三章 基于高掺杂浓度的具有双发光层结构的磷光OLED的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验

3．2．1 基于同一主体材料的器件结构与制备

3．2．2 结果与讨论

3．2．3 基于两种主体材料的器件结构与制备

3．2．4 结果与讨论

3．3 本章小结

第四章 基于高掺杂浓度的具有单层结构的磷光OLED的制备及性能研究

4．1 引言

4．2 实验

4．2．1 器件的结构与制各

4．2．2 结果与讨论

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文