本文關(guān)鍵詞：高效穩(wěn)定的藍(lán)光與白光有機(jī)電致發(fā)光器件的制備與研究　出處：《長(zhǎng)春理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：有機(jī)電致發(fā)光現(xiàn)象(Organic electroluminescence,OEL)是指由電能激發(fā)有機(jī)材料而發(fā)射光能量的現(xiàn)象,人們依據(jù)此原理研究并制備了有機(jī)電致發(fā)光二極管(Organic Light-emitting Diodes,OLEDs),OLEDs因具有自發(fā)光,高分辨率,工作溫度范圍寬,響應(yīng)速度快,功耗低,可實(shí)現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)點(diǎn),近年來已逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn),已在小面積平板顯示終端廣泛應(yīng)用,目前OLEDs平板顯示終端的色域已經(jīng)100%達(dá)到了NTSC的國(guó)際顯示標(biāo)準(zhǔn),具有巨大的市場(chǎng)商業(yè)價(jià)值。但為了滿足大范圍推廣應(yīng)用的需求,還需要進(jìn)一步提高其性能,研究人員不斷從器件制備方法,研發(fā)高效,低成本光電材料等角度進(jìn)行深入的研究,從而制備出性能更高、成本更低廉的OLEDs器件,使其廣泛應(yīng)用于大面積的顯示終端,來滿足大規(guī)模市場(chǎng)化要求。該技術(shù)的研究涉及到光學(xué),有機(jī)電子學(xué),材料學(xué)等多學(xué)科的研究領(lǐng)域。本論文旨在設(shè)計(jì)出高效穩(wěn)定的藍(lán)光、白光OLEDs,利用新型的熒光有機(jī)材料,設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案來制備OLEDs,研究其發(fā)光特性,利用其性能特點(diǎn)制備出高性能的藍(lán)光、白光OLEDs。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.首先研究了一種新型的熒光有機(jī)材料(phenanthren-9-yl)phenyl)-1H-phenanthro[9,10-d]imidazol-2-yl)-N,N-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine(PTPAPI)的熱學(xué)特性與光電特性,結(jié)果表明PTPAPI具有良好的熱穩(wěn)定性與發(fā)光特性,進(jìn)一步研究了其載流子傳輸特性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PTPAPI的空穴傳輸特性優(yōu)于電子傳輸特性;為了研究其電致發(fā)光特性設(shè)計(jì)了以下結(jié)構(gòu)的器件:ITO/NPB(40 nm)/PTPAPI(20 nm)/Alq3(40 nm)/LiF(0.5 nm)/Al,器件的電致發(fā)光光譜在414 nm處有明顯的發(fā)射峰,屬于藍(lán)光發(fā)射,CIE色坐標(biāo)為(0.17,0.08),得出結(jié)論該新型熒光材料屬于藍(lán)光發(fā)射�；谄渌{(lán)光發(fā)射特性,制備了性能較好的有機(jī)電致藍(lán)光器件,結(jié)構(gòu)為:ITO/MoO_3(10 nm)/NPB((60 x)nm)/TCTA(5 nm)/PTPAPI(x nm)/TPBi(10 nm)Alq3(40 nm)/Al,器件實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光發(fā)射,當(dāng)x值為30 nm時(shí),器件整體性能最佳,在驅(qū)動(dòng)電壓為11 V時(shí),得到了最大亮度7123cd/m2。器件最大效率為3.51 cd/A,對(duì)應(yīng)電流密度為15.13 mA/cm2,色坐標(biāo)變化范圍從(0.18,0.08)到最后的(0.17,0.07),波動(dòng)范圍小,具有很穩(wěn)定的藍(lán)光發(fā)射效果。鑒于PTPAPI較好的藍(lán)光發(fā)射效果,以PTPAPI為藍(lán)光發(fā)射層,Rubrene為黃光發(fā)射層,制備了非摻雜型的白光OLEDs,結(jié)構(gòu)為ITO/MoO_3(10 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(5nm)/Rubrene(x=0.1,0.3,0.5,0.7 nm)/PTPAPI(30 nm)/TPBi(10 nm)/Alq3(40 nm)/Al,當(dāng)Rubrene的厚度為0.1 nm時(shí),其性能效果最佳,在驅(qū)動(dòng)電壓為15 V時(shí),得到最大亮度6941 cd/m2,色坐標(biāo)為(0.31,0.34),屬于較好的白光發(fā)射,最大發(fā)光效率達(dá)到2.31cd/A。2.研究了一種D-A型的新型熒光有機(jī)電致發(fā)光材料N,N-diphenyl-4'-(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine(TPABI)的物理光電特性及其熱學(xué)特性,該材料具有較好的發(fā)光特性與熱穩(wěn)定性、成膜性,經(jīng)過單載流子傳輸實(shí)驗(yàn)證明TPABI既具有傳輸空穴的能力,同時(shí)具有傳輸電子的能力,電子傳輸性能要優(yōu)于空穴的傳輸性能。研究其電致發(fā)光特性設(shè)計(jì)了以下結(jié)構(gòu)的器件:ITO/NPB(40 nm)/TPABI(20 nm)/Alq3(40 nm)/LiF(0.5 nm)/Al,器件的電致發(fā)光光譜顯示在450 nm處有明顯的發(fā)射峰,來自TPABI的光發(fā)射,屬于藍(lán)光發(fā)射,CIE坐標(biāo)為(0.16,0.13)。利用TPABI的發(fā)光特性制備出性能較好的藍(lán)光OLEDs,根據(jù)TPABI的能級(jí)關(guān)系與帶隙,選用與之匹配的有機(jī)電致發(fā)光材料,設(shè)計(jì)基于TPABI為發(fā)光層的藍(lán)光OLEDs器件:ITO/MoO_3(10 nm)/NPB((60-x)nm)/TCTA(5 nm)/TPABI(x nm)/TPBi(10 nm)/Alq3(40nm)/Al當(dāng)x值為20 nm時(shí),藍(lán)光器件的整體性能最好,在驅(qū)動(dòng)電壓11V時(shí)得到其最大亮度17700 cd/m2,對(duì)應(yīng)CIE色坐標(biāo)為(0.16,0.15),屬于藍(lán)光發(fā)射,同時(shí)也得到最大效率5.46 cd/A,色坐標(biāo)變化范圍從6V時(shí)的(0.17,0.17)到11V時(shí)的(0.16,0.15),實(shí)現(xiàn)了色度穩(wěn)定的藍(lán)光發(fā)射。3.研究了一種喹啉類鋅金屬配合物的有機(jī)電致發(fā)光材料Bis(2-thiophene-8-quinolinolato)zinc(BTQZn)的電致發(fā)光特性。經(jīng)過單載流子傳輸實(shí)驗(yàn)表明BTQZn具有較好的傳輸電子能力。為了研究其電致發(fā)光特性設(shè)計(jì)了以下結(jié)構(gòu)的器件:ITO/NPB(40nm)/BTQZn(20 nm)/Alq3(40 nm)/LiF(0.5 nm)/Al,其最大亮度達(dá)到1341 cd/m2,其電致發(fā)光光譜顯示出在600 nm附近有明顯的發(fā)射峰,來自BTQZn的光發(fā)射,屬于黃光發(fā)射波長(zhǎng)范圍。器件色坐標(biāo)穩(wěn)定,從6 V啟亮?xí)r的(0.45,0.47)到13 V的(0.49,0.45),屬于黃光發(fā)射范圍,色度較為穩(wěn)定。4.基于BTQZn的黃光特性,采用藍(lán)光發(fā)射材料TPABI,制備了非摻雜的高效白光OLEDs,TPABI作為為藍(lán)光發(fā)光層,BTQZn為黃光發(fā)光層,其結(jié)構(gòu)為:ITO/Mo O_3(10nm)/TCTA(5 nm)/NPB(40 nm)/TPABI(20 nm)/BTQZn(x=10,20,30,40 nm)/Alq3(40nm)/Al的雙發(fā)光區(qū)白光OLEDs器件。BTQZn厚度為20nm的器件性能最佳,在14V驅(qū)動(dòng)電壓下,獲得了四組器件中的最大亮度10370cd/m2。電流效率最大值為6.79 cd/A,對(duì)應(yīng)電流密度為6.24 mA/cm2,色坐標(biāo)為(0.36,0.40)屬于較好的暖白光發(fā)射。5.采用NPB摻雜石墨烯作為空穴傳輸層,研究石墨烯對(duì)提高OLEDs器件效率的影響,制備了一組OLEDs,器件結(jié)構(gòu):ITO/NPB:Graphene(20 wt.%)(50 nm)/Alq3(80nm)/LiF(0.5 nm)/Al。將其與標(biāo)準(zhǔn)器件ITO/NPB(50 nm)/Alq3(80 nm)/LiF(0.5 nm)/Al作比較,結(jié)果表明,在NPB中摻雜石墨烯薄層作為空穴傳輸層的器件,在同等條件下性能最佳,當(dāng)電流密度為90 mA/cm2時(shí),器件電流效率達(dá)到最大值3.40 cd/A,與標(biāo)準(zhǔn)器件最高效率相比增大1.49倍;亮度在15 V時(shí)達(dá)到最大值10070 cd/m2,比標(biāo)準(zhǔn)器件最大亮度增大5.16倍。6.利用Cs_2CO_3與石墨烯這兩種在光電器件設(shè)計(jì)中常見的材料,首次將石墨烯摻雜到Cs_2CO_3中,研究了Cs_2CO_3:Graphene的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為電子注入層對(duì)OLEDs性能的影響。結(jié)果表明,基于Cs_2CO_3:Graphene結(jié)構(gòu)作為電子注入層的器件的效率要高于LiF作為電子注入層的OLEDs,其最大電流效率達(dá)到2.02 cd/A,是標(biāo)準(zhǔn)器件的2.59倍;亮度也高于LiF作為電子注入層的OLEDs,在10 V時(shí)達(dá)到最大值7690 cd/m2,是標(biāo)準(zhǔn)器件最大亮度的2.07倍。性能得到提高的主要原因是由于Cs_2CO_3:Graphene的引入提高了電子注入效率。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN383.1

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本文編號(hào)：1424707