多色有机薄膜电致发光器件的研究

摘要

有机薄膜电致发光作为一个新兴的研究领域正吸引着越来越多的目光，成为平板显示领域的一个研究热点。信息技术的飞速发展，对信息显示技术提出越来越高的要求。色彩丰富、低耗能、绿色环保、轻便甚至可卷曲的显示屏成为人们追求的目标。有机薄膜电致发光由于其低压驱动、高效发光、色彩丰富、响应快、视角宽及易于实现超薄轻便等优点，正迎合了这一要求，它必将成为信息时代一种理想的显示技术。最近几年通过新材料的深入研究以及器件结构和工艺的不断优化，有机电致发光器件的发展已经取得了长足进步，但是要在平板显示市场上占有优势，有机电致发光器件的发光效率、使用寿命、驱动电压等仍需要进一步改善。本论文对提高蓝色、红色和白色有机电致发光器件的效率和亮度、降低器件的驱动电压进行了研究，研究的主要内容有： (1)利用缓变结提高蓝色有机电致发光器件性能的研究。研制了一种在空穴传输层和发光层界面加入缓变结的蓝色有机EL器件(Cell-GJ)，与传统的异质结器件(Cell-HJ)相比，半寿命提高了6倍，寿命的延长归功于穿过非突变界面的局部电场的消除，减少了焦耳热的产生从而提高了器件的寿命。由于缓变结器件寿命的提高带来了器件效率的降低，为此，我们又在发光层与电子传输层界面处蒸镀一层GaQ薄膜，制得一种具有阶梯势垒的缓变结器件(Cell-GJGaQ)。从EML到GaQ再到ETL形成的多阶势垒可以提高电子(少子)的注入、改善缓变结器件的载流子平衡，进而提高器件的效率。研究结果表明器件Cell-GJGaQ的半寿命比异质结器件提高了5倍，同时流明效率也达到3.71lm/W，比Cell-GJ提高了20％，并接近异质结器件的流明效率3.85 lm/W。 (2)基于两步能量传递机理和共基质体系的红色有机电致发光器件的研究。在由基质ADN向红光染料DCJTB进行能量传递的系统中，利用能隙介于ADN和DCJTB之间的C545作为辅助掺杂剂形成两步能量传递机制，有效提高了能量传递的几率，获得了低驱动电压、高效率的EL器件。为了进一步提高器件的色饱和度，根据“溶剂诱导极化效应”，我们又在发光层中加入了强极性分子材料AlQ作为共基质，通过调节非极性的ADN和强极性的AlQ两种基质的比例，使得器件达到高效及高色饱和度的双重效应。研究结果表明当AlQ的质量分数为20％时，共基质辅助掺杂红光器件的CIE色坐标达到了(0.618,0.373)；在200 mA/cm2时的驱动电压为10.11V，比AlQ单基质辅助掺杂红光对比器件低4.77V；器件最高亮度及20mA/cm2时的电流效率分别为13667cd/m2和3.6cd/A,分别是对比器件的2.1倍和1.65倍。 (3)高载流子平衡的低压高效白光器件的研究。采用宽能隙、高载流子迁移率的蓝光材料TBADN做基质，DSA-ph为蓝光掺杂剂，DCJTB为红光搀杂剂，利用TBADN向DSA-ph和DCJTB的不完全能量传递实现了白光发射。为了降低器件的驱动电压并提高效率，我们采用高功函数的无机氧化物MoO3做为空穴注入层，Bphen做电子传输层。由于MoO3的功函数(5.4eV)接近NPB的HOMO能级，并且Bphen的迁移率比AlQ高两个数量级，使得载流子不但注入到发光层内更容易，而且平衡度也有了较大提高。基于MoO3/Bphen的白光器件CIE色坐标为(0.280,0.305)，最高亮度达29150cd/m2，20mA/cm2时的驱动电压为5.43V，功率效率为4.541m/W，比用m-MTDATA做空穴缓冲层、AlQ做电子传输层的对比器件驱动电压降低了40％，功率效率提高了57％。

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1有机电致发光器件的发展

1.1.1有机电致发光的研究进展

1.1.2有机电致发光器件的产业化进展

§1.2有机电致发光器件的优势以及存在的问题

1.2.1有机发光器件的特点与优势

1.2.2亟待解决的问题

§1.3有机电致发光器件的结构

1.3.1器件结构

1.3.2有机发光器件用到的主要材料

§1.4有机电致发光的基本原理

§1.5表征有机发光器件性能的指标

§1.6本论文的主要工作

参考文献

第二章缓变结提高蓝色有机发光器件性能的研究

§2.1实验

§2.2具有缓变结的新型蓝色有机EL器件

2.2.1所用材料及器件结构

2.2.2器件的光电性能

§2.3小结

参考文献

第三章基于两步能量传递机理和ADN：AIQ共基质体系的高性能红色有机发光器件

§3.1红色有机EL器件的研究现状和面临的问题

§3.2 Forster能量传递理论概述

§3.3 ADN做基质的辅助掺杂EL器件

3.3.1所用材料及器件结构

3.3.2器件的光电性能

§3.4共基质辅助掺杂红色有机EL器件

3.4.1器件的结构与制备

3.4.2高色纯度的共基质辅助掺杂红色有机EL器件

§3.5小结

参考文献

第四章高载流子平衡的低压高效白光器件的研究

§4.1白色有机发光器件的发展

§4.2高载流子平衡的低压高效白光器件

4.2.1单载流子行为研究

4.2.2材料及器件结构

4.2.3器件的光电特性

§4.3小结

参考文献

第五章结论

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

致 谢