倒置OLED电子注入与光耦合特性研究

摘要

经过长期深入的研究和发展，有机电致发光二极管（Organic Light-emitting Diode，OLED）已经实现了从研究阶段到实用阶段的转变，其在显示和固态照明等领域已经得到了实际应用。然而要实现 OLED的高性能依然存在着诸多问题，例如载流子注入失衡、外量子效率过低等缺陷会导致其发光性能和稳定性得不到保证，严重阻碍了 OLED的进一步发展。针对目前OLED存在的上述问题，本文以倒置OLED为研究对象，通过引入新型电子注入层、掺杂的电子传输层、发光间隔层和光萃取散射层对倒置底发射型 OLED的电子注入传输和光提取进行了改善，提高了倒置器件的光效，主要工作如下： （1）研究了 ITO/Al/LiF 新型复合阴极中不同 Al 层厚度对倒置 OLED电子注入及发光性能的影响。研究表明Al层的加入可以显著提高器件的电子注入水平，而且当Al层的厚度为3 nm时器件表现出较低的驱动电压和较高的电流效率，当驱动电压7V时电流效率达到了19.75 cd·A-1，分别是同电压下Al层厚度为2 nm、4 nm和5 nm器件电流效率的1.24、1.17和17.03倍，同时器件性能也达到了对应非倒置器件的水平。 （2）研究了不同掺杂比的Bphen: Li2CO3作为电子传输层对倒置OLED电子注入与传输的影响。研究表明采用Li2CO3对电子传输层材料Bphen进行掺杂，可以显著提高电子注入到发光层的水平，平衡电子和空穴的复合，从而改善倒置器件的光电性能。相对于未引入 Li2CO3掺杂材料的单电子器件来说，采用 Li2CO3掺杂可以增大同驱动电压下的电流密度；通过在倒置全器件中改变 Li2CO3的掺杂比例，发现随着掺杂比例的增加，器件的电流效率出现了先增大再减小的情况，当掺杂体积浓度为 13%时，器件获得了最大电流效率23.99 cd·A-1，已达到相应结构传统非倒置器件的水平。 （3）研究了使用p-n结作为电子注入层对倒置OLED电子注入和光效的影响。研究表明采用HATCN/Bphen: Li或HATCN/Bphen: Mg的p-n结结构作为倒置OLED的电子注入层，可以利用施加反偏压的p-n结界面向外产生载流子的方式将电子注入器件中，改变了以往只能通过热电子发射和隧穿效应注入电子的方式。利用新型的p-n结作为电子注入层制备的倒置器件的电 流效率均超过了相应的正置器件，其中使用Bphen: Li的器件的最大电流效率达到了24.8 cd·A-1，比正置器件提升了26%。 （4）研究了不同发光间隔层对倒置双发光层OLED载流子注入传输和器件性能的影响。研究表明采用BCP、Bphen和TCTA间隔层的倒置OLED具有比CBP间隔层器件更好的性能。当驱动电压为9 V时，以TCTA、Bphen和BCP为间隔层的倒置OLED的电流效率分别是CBP间隔层器件的1.03、1.19和1.23倍，而且BCP器件的电流效率最高可达24.15 cd·A-1，明显优于传统正置器件。此外，随着驱动电压的增加，由于采用了共掺杂的方式以及间隔层对发射层中载流子的有效限制作用，所有倒置OLED均显示出较小的色坐标变化。 （5）研究了不同光提取方式对倒置OLED发光性能的影响。研究表明增加玻璃基板的粗糙度和在基板表面旋涂SiO2微粒均可以利用散射作用增加光线的出射，从而提升器件的亮度和电流效率，采用粗化玻璃和旋涂散射层器件的电流效率分别是普通器件的1.15倍和1.39倍。

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