有機電致發(fā)光器件,即有機電致發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)作為新型超薄固態(tài)顯示器,具有驅動電壓低、工作溫度范圍大、可實現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)點,被譽為下一代的夢幻顯示器。自1987年C.W.Tang首次報道以來,OLEDs在材料開發(fā)和器件性能改善方面已經(jīng)取得了很大進展。但就發(fā)光效率而言,仍不及無機發(fā)光器件。本論文從遴選發(fā)光材料和優(yōu)化器件結構角度,開展增強電子注入、提高有機電致發(fā)光器件效率的相關研究工作,具體內容如下。首先,基于兩種具有三苯胺基團和苯并咪唑基團的新型雙極性藍色熒光材料Diphenyl-[4’-(1-phenyl-1H-benzoimidazol-2-yl)biphenyl-4-yl]-amine(TPABBI)和Diphenyl-[4’-(1-phenyl-1H-benzoimidazol-2-yl)-biphenyl-3-yl]-amine(TPAMI)制備藍光OLEDs,驗證TPABBI和TPAMI的空穴傳輸性質和電子傳輸性質。其中,結構為ITO/MoO_3(10 nm)/NPB(80 nm)/TCTA(5 nm)/TPABBI(20 nm)/TPBi(40 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)的器件獲得了發(fā)光波長為464 nm的藍光發(fā)射。在16 V電壓下,器件的最大亮度和最大電流效率分別為18970 cd/m~2和5.48 cd/A,色坐標為(0.15,0.14),器件效率穩(wěn)定、滾降不明顯;結構為ITO/NPB(40 nm)/TCTA(5 nm)/TPAMI(x nm)/TPBi(20 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)(x=10,15,20,25)的器件,當x=15 nm時,獲得了發(fā)光波長為444 nm的藍光發(fā)射。23 V電壓下,器件的最大亮度和最大效率分別為3080 cd/m~2和1.31 cd/A,色坐標為(0.17,0.17),且工作電壓升高時,色坐標變化很小,器件的色度穩(wěn)定。TPABBI和TPAMI兩種發(fā)光材料除具備接近深藍的發(fā)光特性外,都表現(xiàn)出很明顯的空穴傳輸特性和電子傳輸特性,與有機給受體分子同時含有富電子的給體基團和缺電子的受體基團密不可分,此類雙極性材料更容易實現(xiàn)發(fā)光分子的雙極注入與傳輸,有利于增強電子注入、提高器件效率,對簡化OLEDs制備工藝、豐富藍光材料種類等方面具有重要意義。其次,采用光電陰極材料硫化鎘(Cadmium sulfide,CdS)薄層修飾綠光器件,研究CdS薄層厚度與位置對器件效率的影響。在不同厚度的CdS薄層修飾的結構為ITO/NPBX(50 nm)/Alq_3(50 nm)/CdS(x nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)(x=0,0.3,0.5,0.7,0.9)的綠光器件中,當x=0.5 nm時,器件性能最好,最大亮度為3439 cd/m~2(14 V),最大效率為1.66 cd/A(10 V),與無CdS的器件相比,亮度提高16.14%,效率提高6.41%。在器件結構為ITO/2T-NATA(20 nm)/NPBX(50 nm)/C-545(0.2 nm)/Alq_3(50 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)的各功能層之間插入0.5 nm厚CdS薄層,發(fā)現(xiàn)CdS薄層位于Alq_3與復合陰極LiF/Al之間時,增強器件電子注入的作用最明顯,最大亮度為6765 cd/m~2(16 V),最大電流效率為2.85 cd/A(11 V)。在結構為ITO/MoO_3(10 nm)/NPB(30 nm)/Alq_3((60-x)nm)/Alq_3:10%CdS(x nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)(x=0,5,10,15,20)的器件中,Alq_3摻雜CdS層的厚度為15 nm時,器件的性能最好,最大亮度為32340 cd/m~2(12 V),最大效率為5.92 cd/A(11.5 V),最大亮度和最大效率是未摻雜CdS器件亮度和效率的13.4倍和1.62倍。通過對器件光譜和光電性能的分析,闡明了光電陰極材料吸收一定波長范圍內的光波,生成光生載流子,再次注入到OLEDs中,間接增強器件電子注入,提高器件效率的內在機制。再次,采用CdS薄層修飾雙極性藍色熒光OLEDs和藍色磷光OLEDs,研究CdS對藍光器件性能的影響。結構為ITO/MoO_3(10 nm)/TPABBI(35 nm)/Bphen(40 nm)/CdS(x nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)(x=0,0.1,0.3,0.5)的器件,x=0.3 nm時,器件的最大亮度為13590 cd/m~2(9 V),最大電流效率為3.42 cd/A(9 V),效率穩(wěn)定,滾降很小。結構為ITO/MoO_3(3 nm)/NPB(40 nm)/MCP:8%Firpic(30 nm)/Bphen(40 nm)/CdS(x nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)(x=0,0.1,0.3,0.5)的器件,當x=0.3 nm時,器件性能最好,最大亮度和最大效率分別為29980 cd/m~2(16.5 V)和18.89 cd/A(11.5 V),且器件效率穩(wěn)定。在20000 cd/m~2亮度下,器件的效率為16.56 cd/A,相比無CdS薄層結構的器件效率(15.15 cd/A),提高了9.3%。CdS薄層作修飾界面為制備無機有機相結合的OLEDs,特別是為提高藍色OLEDs性能提供了實驗參考數(shù)據(jù)。最后,制備了基于不同主體材料,不同藍光客體材料的具有CdS薄層修飾結構的雙波段白光OLEDs,并改變雙波段白光OLEDs的紅、藍發(fā)光層位置,探究CdS影響白光OLEDs色度的內在機制。其中結構為ITO/NPB(40 nm)/MCP:8%Firpic(25 nm)/CBP:1%Ir(piq)_2(acac)(5 nm)/Bphen(40 nm)/CdS(0.3 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)的白光器件,最大電流效率為12.01 cd/A(7 V啟亮電壓下),最大亮度為16850 cd/m~2(23 V),色坐標在(0.34,0.37)附近,屬于暖白光。在此基礎上,制備兩組雙波段具有CdS薄層修飾界面的白色OLEDs,改變紅、藍發(fā)光層位置,紅光發(fā)射層靠近CdS修飾界面的白光器件,最大亮度和最大效率分別為19590 cd/m~2(19 V)和10.06 cd/A(18 V),效率滾降不明顯。藍光發(fā)射層靠近CdS修飾界面的白光器件,最大亮度為22630 cd/m~2(18.5 V),最大電流效率為23.3 cd/A(7 V),效率滾降比較顯著。通過對兩組器件光譜的分析,發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)白光器件紅、藍組分不同的發(fā)射情況,采用CdS薄層對其進行修飾,調控白光器件色度。對本組器件結構,紅光發(fā)射層靠近CdS修飾界面時,CdS增強了紅光發(fā)射區(qū)的電子注入,提高了紅光發(fā)射強度,有利于均衡此組器件的紅、藍光發(fā)射,更易獲得白光器件。因此,CdS修飾OLEDs不僅實現(xiàn)了增強電子注入、平衡載流子、提高器件效率的功能,同時,對白光OLEDs的色度起到了有效調控。開發(fā)和使用集多種功能于一身的新型材料制備OLEDs,設計并優(yōu)化器件結構,實現(xiàn)OLEDs性能的最佳化、價格的平民化,是OLEDs全面解除影響其產業(yè)化進程的根本所在。本論文從材料科學與器件制備的角度,詳細討論了在有機電致發(fā)光器件中使用雙極性材料和光電陰極材料,增強電子注入、平衡器件載流子、提高器件效率的作用,并闡明其內在機理。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN383.1
【部分圖文】：

圖 1.1 LG 全球首款曲面 OLED 電視Fig. 1.1 LG world's first curved OLED TV實用化的 LCD 相比，OLEDs 具有以下優(yōu)點：①比 LCD 更輕更薄 2013 年推出的全球首款曲面 OLED 電視，整機最薄處為 4.29 m抗震性能好，不怕摔；③視角大，一般可至 170 度，即使從側面

OLEDs照明Fig.1.2OLEDslighting

圖 1.3 OLEDs 三明治結構示意圖Fig.1.3 Schematic diagram of OLEDs sandwich structure電致發(fā)光器件的發(fā)光原理和無機發(fā)光二極管相似。在 OLEDs 的兩加直流電壓(Direct Current，DC)時，在 OLEDs 的陰極和陽極之間子(electrons)與陽極的空穴(holes)在電場力的作用下，分別由陰極和

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本文編號：2817032