掺杂OLED器件中的能量传递及发光机理研究

摘要

随着科技的发展和生活水平的提高，人们对于显示器的色彩表现力提出了更高的要求，而满足这一要求的有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）则逐渐进入人们的眼帘。由于其所具有的自发光、高对比度、广色域、响应速度快、宽视角、低功耗、外形轻薄以及可挠曲等技术特点，相关产品一经推出便获得了极高的评价，甚至被誉为“梦幻显示器”，而随着OLED在各消费电子领域的不断渗透，它已经成为了显示领域的新一代的发展趋势。尽管OLED技术经过多年的发展已经有了长足的进步，器件效率仍有较大的提升空间，所以开发新的器件结构以及对其运行机制进行研究具有一定的科研价值。本文研究了掺杂OLED器件中的能量传递及发光机理，具体内容主要分为以下三个部分:
　　首先，采用双掺杂的方法来制备荧光OLED器件，研究了其对溶液型OLED器件性能的影响，实验结果表明使用双掺杂法的OLED器件的电流效率相比单掺杂器件提升了一倍。为了研究掺杂比例对器件性能的影响，制备了三种不同类型的双掺杂器件并比较了它们的性能，然后通过分析器件的发光光谱来研究各器件的发光机理，结果表明在双掺杂器件中器件的发光特性由主掺杂剂决定。同时，通过研究各类双掺杂器件及相应单载流子器件的I-V曲线，对器件效率提升的原因进行了分析，结果表明在加入第二种掺杂剂后器件的载流子平衡能够得到明显的改善，进而能够提升器件的电流效率。考虑到双掺杂法对器件电流效率的提升作用，我们相信该方法能够被用于改善OLED器件的效率。
　　然后，选用了CBP作为主体材料，热活化延迟荧光材料4CzIPN作为辅助掺杂材料，红磷光材料Hex-Ir(phq)2(acac)作为客体材料制备了新型多掺杂器件。在对各材料的掺杂浓度进行优化后，构建了一种高效的辅助掺杂体系。该体系将主体和辅助掺杂剂上的能量通过Forster能量传递过程转移到了客体磷光材料上，使得器件的发光亮度在得到极大提升的同时也降低了器件的启亮电压。同时，通过研究不同4CzIPN掺杂浓度下器件光谱特性及效率滚降现象的变化，探索了辅助掺杂体系对器件能量传递过程及发光机理的影响。对激子产生机制的进一步分析表明器件效率滚降的改善主要归因于器件复合区域的拓宽以及发光层中三线态-三线态猝灭现象的减少。这一研究为制备结构简单的稳定OLED器件提供了一条新的思路。
　　最后，本文研究了4CzIPN作为辅助掺杂剂对磷光OLED器件的运行寿命的影响。该类器件与传统的以CBP为主体的器件相比在运行寿命方面得到了极大的提升，通过对不同类型器件的薄膜结晶性质以及能量传递模式进行深入分析，找到了器件稳定性得以提升的主要原因是混合薄膜结晶性质的变化、载流子复合区域的拓宽以及三线态-三线态猝灭现象的减少。同时，为了获得更优秀的器件性能需要对器件结构进行进一步改善，后续研究可以在此研究的基础上对器件结构进行改进从而在未来获得更高效且稳定的磷光OLED器件。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 OLED工作原理

1．3 OLED器件结构

1．4 OLED技术特点

1．5 OLED性能评价参数

1．6 OLED应用领域

1．6．1 OLED屏幕手机

1．6．2 OLED电视

1．6．3 可穿戴设备

1．6．4 OLED照明

1．7 OLED发展趋势

1．8 本论文的研究方向

第二章 OLED关键知识

2．1 OLED材料

2．1．1 阴极材料

2．1．2 阳极材料

2．1．3 空穴注入材料

2．1．4 空穴传输材料

2．1．5 电子注入材料

2．1．6 电子传输材料

2．1．7 发光材料

2．2 OLED制备工艺

2．2．1 基板玻璃预处理工艺

2．2．2 薄膜制备工艺

2．2．3 器件封装工艺

2．2．4 OLED驱动技术

第三章 双掺杂法对OLED中载子平衡的改善作用研究

3．1 研究方案

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料和测量

3．2．2 基板预处理

3．2．3 OLED器件制作

3．3．1 双掺杂器件性能

3．3．2 发光特性及载流子传递特性

3．3．3 单载流子器件中的电流特性

3．4 本章结论

第四章 辅助掺杂体系在磷光OLED器件中的发光机理研究

4．1 研究方案

4．2 实验部分

4．2．1 实验材料和测量

4．2．3 OLED器件制作

4．3 实验结果和讨论

4．3．1 能量传递机制理论

4．3．2 器件发光机理与4CzIPN掺杂浓度的关系

4．3．3 能量传递机制变化对器件效率滚降现象的影响

4．4 本章结论

第五章 辅助掺杂剂对红磷光OLED的寿命改善作用研究

5．1 研究方案

5．2 实验部分

5．2．1 实验材料和测量

5．2．2 基板预处理

5．2．3 器件制作

5．3 实验结果和讨论

5．3．1 薄膜形貌

5．3．2 载流子复合区域和能量传递机制的影响

5．4 本章结论

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况