李峰[1]2003年在《改善有机电致发光器件的效率和稳定性的研究》文中提出利用时间分辨光致发光光谱研究了采用辅助掺杂的方法制备有机红光电致发光器件内的能量转移过程。通过对荧光衰减曲线的拟合,首次计算出从Alq到DCJTB、从Alq到rubrene以及从rubrene到DCJTB的能量转移速率分别为1.04×109 s-1, 3.89×109 s-1, and 2.79×109 s-1。可以看出能量通过rubrene从Alq到DCJTB的转移速率是能量直接从Alq到DCJTB的2.7倍。制作了掺杂两种荧光染料rubrene、DCJTB的有机红光电致发光器件,与只掺杂DCJTB的红光器件相比,红光的色纯度、亮度、效率都有了很大的提高。通过分析器件的光致发光、电致发光及时间分辨光致发光特性,器件性能的提高被认为是由于掺入的rubrene能够帮助能量从Alq到DCJTB的转移。依据能量给体的发射光谱与能量受体的吸收光谱的重迭大小以及器件的电流-电压特性,我们认为在能量通过rubrene从Alq到DCJTB的转移过程中,F?rster能量转移不是能量转移的主要形式,载流子转移起主要作用。利用新型铼系磷光材料DMFbpy-Re、Dpphen-Re、Dmphen-Re、phen-Re采用在荧光母体CBP中掺杂磷光材料的方式制备了有机电致发光器件,设计了一种适于研究电致磷光过程的器件结构。器件的结构为:ITO/NPB(40 nm)/CBP:铼系磷光材料(30 nm)/BCP(30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(120 nm),获得了发射橙红及黄光的器件。对掺杂不同材料以及不同浓度的器件的发光特性进行了表征,确定了DMFbpy-Re、Dpphen-Re、Dmphen-Re、phen-Re的最佳掺杂浓度分别为6%、6%、6%、10%,在最佳掺杂浓度时器件的最大效率分别为1.28cd/A、6.10cd/A、7.15cd/A、6.67cd/A ,最大亮度分别为582cd/m2、1836cd/m2、3686cd/m2、1955cd/m2。发现在器件实际使用的亮度100cd/m2时,掺杂Dpphen-Re(6%)、Dmphen-Re(6%)、phen-Re(10%)磷光材料的器件,保持了比较高的效率(>5.5cd/A),这在磷光材料掺杂器件中是比较好的结果。基于自旋电子学的研究进展,首次提出通过选择合适的磁性材料来控制注入到有机电致发光器件中的载流子的自旋方向,使在发光区只形成单线态激子,从而提高电致荧光器件的效率的设想。我们认为如果能控制从阳极注入的空穴都是下自旋(自旋量子数为-1/2)从阴极注入的电子都是上自旋(自旋量子数为+1/2),这样当他们在发光区相遇时,就只形成单线态激子而不形成叁线态激子了。初步研究了有机电致发光器件的自旋注入,制作了以铁磁金属Ni做电极的有机电致发光器件,并测试了Ni做阳极的器件所发射的光的偏振特性,对实验结果进行了分析,根据自旋保持长度lsf∝μ1/2,从而认为要实现上述实验设想,需要选用具有高迁移率的有机材料,在低温条件下进行测试,施加强磁场等。
王煦[2]2016年在《基于蓝光和黄光的白光有机电致发光器件的研究》文中研究指明有机电致发光器件(organic light-emitting device,OLED),也称有机电致发光二极管,因基于有机材料,故拥有原材料来源丰富、可制备超薄柔性器件和功能千变万化等特质。近些年,随着学术界与工业界的研究人员的共同攻关,OLED也被冠以高效率、低成本、可大面积生产等特点,并在信息显示产业得到广泛的应用。此外,由于其平面发光的特性,也被制成白光OLED(white OLED,WOLED),用来做固态照明光源或液晶显示器的背光源。利用互补色(蓝+黄)或叁基色(红+绿+蓝)可以实现WOLED。然而,在走向产业化的过程中,OLED仍存在器件效率低、发光亮度低、寿命短、良率低和成本昂贵等问题,所以仍然需要以材料、器件结构和内部机理等方面为突破点开展基础科学研究。本工作主要针对互补色WOLED器件中存在的以上问题,首先选取一种蓝光荧光、两种蓝光磷光和一种蓝光延迟荧光发光材料,制作了四组蓝光OLED器件,获得了最好的蓝光OLED器件的性能。与此同时,从新型主体材料和新型器件结构的角度,优化了黄光OLED器件的性能,并进行了深入的发光机理分析。利用蓝光磷光发光材料和黄光磷光发光材料制备并优化了WOLED器件,研究了单层、双层电子传输层对WOLED器件性能的影响。另外,将一种可以发黄光的热激活延迟荧光(thermally acticated delayed fluorescence,TADF)发光材料应用于一种有机紫外探测与电致发光一体化器件,并创新地引入了激子调控层结构,系统研究了不同激子调控层对该器件的影响,在一定程度上解决了目前有机光电子器件集成度低、生产成本高、性能差的问题。本论文将具体从以下五个方面开展研究:1、研究了基于主客体掺杂发光层结构的蓝光OLED器件性能。选取N,N’-dicarbazolyl-3,5-benzene(mCP)作为发光层主体材料,采用四种不同类型的蓝光发光材料分别制备蓝光OLED器件,其中包括,蓝光荧光发光材料4,4’-bis(2,2’-diphenylyinyl)-1,1’-biphenyl(DPVBi)、蓝光磷光发光材料bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C2’](picolinate)iridium(III)(FIrpic)和bis(2,4-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III)(FIr6)、蓝光TADF发光材料4,5-di(9H-carbazol-9-yl)phthalonitrile(2CzPN),对这些器件的亮度、发光效率等指标,以及发光机理进行分析。研究发现,基于FIrpic的器件由于可以利用了100%的激子发光,并且能量传递充分,因此该器件整体性能最优,亮度最大值达22680 cd/m2,电流效率最大值为9.72 cd/A,功率效率最大值为5.42 lm/W。2、研究了一种具有叁线态-叁线态湮灭(triplet-triplet annihilation,TTA)性质的新型电荷转移态材料6-{3,5-bis-[9-(4-t-butylphenyl)-9h-carbazol-3-yl]-phenoxy}-2-(4-t-butylphenyl)-benzo[de]isoquinoline-1,3-dione(czphoni)作为主体材料的黄光荧光、磷光和红光荧光、磷光oled器件的性能及其发光机理。将黄光荧光发光材料、黄光磷光发光材料和红光荧光发光材料、红光磷光发光材料以不同掺杂浓度分别掺入czphoni主体材料中,制备了四组oled器件,分别详细研究这些器件的电致发光性能。我们发现荧光oled器件和磷光oled器件的外量子效率都超过了它们对应的理论值。研究发现,主客体间高效的能量传递和通过tta过程的叁线态激子上转换为单线态激子的作用机制,在荧光oled器件和磷光oled器件起到重要作用。同时,磷光器件的发光过程还包含载流子直接俘获形成激子。此外,研究结果还发现最优化的荧光oled器件和磷光oled器件的客体掺杂浓度都较高,经验证,主体材料czphoni分子上连接的叔丁基团起到了提高czphoni热稳定性和抑制客体材料浓度淬灭的效应。3、研究了含有rubrene超薄发光层的异质结结构激基复合物界面和异质结结构非激基复合物界面的性能及发光机理。采用异质结结构激基复合物界面、异质结结构非激基复合物界面,并在这两种界面中间插入超薄黄光荧光发光层rubrene,制备了两类oled器件,并通过优化超薄发光层的厚度,来获得高性能黄光oled器件。由于激基复合物是受体材料与给体材料之间形成的电荷转移态,因此激基复合物有实现tadf过程的能力。研究发现,上述基于激基复合物的oled器件中,能量传递和叁线态激子的上转换是主要发光机制;基于非激基复合物的oled器件中,载流子直接俘获形成激子是主要发光机制。基于激基复合物的oled器件得到了18311cd/m2的最大亮度、16.6cd/a的最大电流效率和12.7lm/w的最大功率效率;基于非激基复合物的oled器件得到了11860cd/m2的最大亮度、17.3cd/a的最大电流效率和8.1lm/w的最大功率效率。4、系统研究了由掺杂层结构蓝光和超薄层结构黄光组成的woled器件的发光机理,以及电子传输对woled器件性能的影响。采用mcp和firpic主客体掺杂结构作为蓝光发光层,超薄的(tbt)2ir(acac)作为黄光发光层,改变firpic的掺杂浓度和(tbt)2ir(acac)的厚度,优化了woled器件的效率。研究发现,当firpic的掺杂浓度为9wt.%、(tbt)2ir(acac)的厚度为1nm时,器件的启亮电压为2.6v,最大亮度为70520cd/m2,电流效率及功率效率的峰值分别为33.3cd/a和25.6lm/w,白光色坐标为(0.364,0.417)。选取四种不同的电子传输材料作为woled的电子传输层,讨论了电子迁移率、能级结构、叁线态能级对woled器件效率、光谱的影响。研究发现,采用tpbi作为电子传输层的WOLED器件获得了不随外加电压变化而变化的稳定光谱,采用4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen)的WOLED器件获得了最高的效率。随后,引入双层结构电子传输层,即TPBi/Bphen,作为WOLED的电子传输结构,通过改变TPBi和Bphen的厚度,研究了电子传输的控制对WOLED器件的光谱稳定性的影响。当TPBi的厚度为20 nm、Bphen的厚度为20 nm时,WOLED有最好的光谱稳定性,外加电压从7 V变化到11 V时,色坐标漂移仅为(-0.003,0.007)。5、研究了将TADF发光材料应用于一种有机紫外探测与电致发光一体化器件。利用了TADF材料作为光活性层,并创新地引入了激子调控层结构,制备了一体化器件,并系统研究了不同激子调控层对该器件的影响。研究发现,激子调控层的能级对一体化器件的载流子传输过程有很大的影响。另外,研究也对一体化器件在正向偏压和反向偏压下的工作机制进行了分析。结果表明,在350 nm紫外光照射、-1 V偏压下,一体化器件的紫外光探测率高达1.4×1012琼斯;同时,在正向偏压下,该一体化器件可以实现黄光电致发光,具有26370 cd/m2的亮度峰值、8.2 cd/A的电流效率峰值。综上所述,本研究工作为实现基于蓝光和黄光的高性能互补色WOLED器件奠定了实验与理论基础。同时,一体化器件的开发,为未来有机光电子器件的大规模低成本生产打下应用基础,有望在可穿戴设备上得到大规模的应用。
黄清雨[3]2017年在《单分子和双分子两种体系有机荧光器件的动态特性及优化》文中研究表明有机发光的过程就是激子形成,传输和衰减的过程。激子是否能进行有效的辐射跃迁直接影响到器件的效率和稳定性,这也正是我们在发展OLED技术中遇到的最大的问题和挑战。这些问题都与材料和器件中激发态的形成和衰变、激子的动态行为等最基本的动态物理过程紧密相关。激子是有库仑力束缚的电子空穴对,CT激子和Frenkel激子存在于有机材料中。CT激子通常是电子和空穴分别位于不同分子上的激子,也就是论文第叁章讨论的双分子激子。Frenkel激子的激子半径最小,其电子和空穴共存于同一个分子上。双分子激子,单分子激子自身的衰减,以及激子和激子,激子和极化子在发光过程中之间的互相作用是本论文研究的对象和内容。本论文分别以双分子参与发光的激基复合物和单分子参与发光的聚合物为对象,采用瞬态发光及其它常规测试手段,深入分析了这两种不同器件的发光机制,及发光层本征特性、功能层特性对发光性能的影响,在此基础上进一步优化了器件性能。本论文首先研究了基于双分子激基复合物OLEDs的发光机制及热激发延迟荧光(TADF)机制。以激基复合物为天然的桥梁,实现了高效TADF过程,在不使用重金属原子的情况下,获得了最大亮度为17100cd/m2,电流效率为41.07cd/A的高效荧光OLEDs。通过薄膜的稳态光致发光光谱以及瞬态光致发光衰减寿命等测试手段,证明了 m-MTDATA:3TPYMB(1:1)体系能实现稳定的激基复合物发光。并利用电致瞬态测试研究电场对双分子激子衰减过程的影响:反向电压对即时发光强度明显减小的作用说明了外加电场使激基复合物激子中的电子和空穴距离增加而导致单线态激子不可逆的解离;高电流驱动时,存在大量的叁线态激子、单线态激子以及极化子它们之间的相互作用、相互碰撞大大增加,叁线态激子大量被猝灭。其次基于单分子黄光聚合物发光材料(SY),针对聚合物有机电致发光器件(PLEDs)中普遍存在的载流子平衡问题以及相邻功能层之间混溶的工艺问题进行了系统的研究,制备了以ZnO/PEIE双分子层作为电子注入层(EIL)和空穴阻挡层(HBL)反型PLEDs。并通过控制PMMA层的厚度,调整载流子分布,消除过剩的空穴电流。加入了 5.6 nmPMMA层的发型PLED器件,最高EQE达到4.3%。并采用电致瞬态测试手段分析研究了聚合物中单分子激子的衰减机制,通过改变发光层SY-PPV层的厚度和调整空穴电流的注入,明确了 PLED中高发光效率原因以及PLED中高电流密度下的roll-off现象的原因。最后在本论文的工作中,通过掺入适量的金属镍,在玻璃和柔性衬底(PET)上制备了超薄(～7nm)、平整(粗糙度<1nm)、高导电性并且有良好机械柔韧性和热稳定性的Ni-doped Ag薄膜。并将该银膜代替ITO作为电极,应用于柔性反型黄光PLEDs中。Ni-doped Ag薄膜作为电极时器件的性能比ITO的EQE提高了 34%,通过模拟计算反型PLEDs中的光波模式分布分析了银薄膜PLED效率增加的原因。最后研究了器件的角度光谱、机械性能,并在PET上基于Ni-doped Ag薄膜制备2 cm×2 cm大面积的柔性发光器件。获得了基于超薄银膜的柔性透明电极,并利用这一薄膜透明电极制备出了厘米尺寸的柔性OLEDs,相比于ITO电极的器件的电流效率增强了 34%。同时,基于超薄银膜的OLEDs在不同视角下的发射光谱几乎不变,其弯曲稳定性超过了 1000次。我们的工作展示出超薄银膜透明电极在柔性有机光电器件领域的巨大应用潜力。图52幅,表5个,参考文献131篇。
郭闰达[4]2017年在《简化结构的低功耗白光有机电致发光器件研究》文中研究表明近年来,基于OLED(Organic light-emitting device)技术的显示产品层出不穷,诸如叁星公司主打的AMOLED智能手机、LG公司推出的超轻薄OLED电视、索尼公司开发的VR头显等都已经进入人们的生活。除了在移动终端、电视、智能可穿戴、游戏等领域的强势表现,基于OLED技术的照明产品也正从展会走向市场。OLED经过叁十年的发展,已经从单纯的基础研究转向于大力开发产品的阶段,为了适应低成本、高性能的发展要求,需要对OLED进行更深层次的优化。白光OLED(WOLED)无论在实现全彩色显示上还是在固态照明方面都发挥着重要的作用,本文从简化WOLED器件结构设计、改善WOLED器件性能以满足实用化需求的角度出发,探索制备结构简单、低功耗、高效率的WOLED的方法。主要研究成果包括以下几个方面:1、以底发射结构为基础,开展了单一母体双发光层结构WOLED的研究。采用具有双极传输特性的主体材料26DCz PPy作为发光层中的唯一母体,提出了“梯度能量转移”的方法,充分利用能量转移机制,以蓝色磷光染料FIrpic作为桥梁,实现从26DCz PPy向FIrpic再向黄色磷光染料PO-01的高效能量转移,成功解决了单一母体结构中较为普遍存在的高效蓝光染料母体不能兼作高效黄光染料母体的问题。我们所设计的单一母体结构的WOLED能够有效减少有机层中界面势垒的数量,有利于改善载流子的注入、传输,降低器件的驱动电压,通过发光层结构的优化,能够有效拓宽激子复合区,提高激子利用效率,并且各发光单元相互独立从而有利于分别加以调控,减小了工艺难度、提升了器件的稳定性。基于这种方法的白光器件的最大电流效率和功率效率分别达到39 cd/A和30lm/W,对应最大外量子效率EQE为13.7%。发射光谱受电压变化影响较小,器件亮度由100 cd/m2增加到10000 cd/m2时色度坐标值仅从(0.35,0.45)变化到(0.34,0.43)。2、从开发利用新材料体系的角度出发,开展了基于新型膦氧型母体材料DBFDPO制备低开启、高效率的WOLED的研究工作。DBFDPO以二苯并呋喃为主体并在其邻位上引入两个二苯基膦氧基团,其叁线态能级高达3.16 e V,玻璃化温度为191℃,是较为理想的电子传输型磷光染料的母体。我们利用其兼作蓝光染料FIrpic和黄光染料PO-01的母体,器件开启电压低于2.5 V。经过对发光单元相对位置和厚度的优化,获得的最大电流效率为41.3 cd/A、功率效率34.0lm/W。在器件物理方面,通过单载流子器件分析了不同染料对改变母体中载流子输运特性的作用并结合材料能级关系分析了基于单一母体的发光层结构中磷光染料对器件光谱稳定性的影响。此外还研究了采用Ir(ppz)3作为中间层对改善器件性能的作用。更进一步的,通过改变黄色磷光染料的类型,实现了显示品质的提升,基于Ir(BT)2(acac)的互补色白光器件的CRI达到67,器件亮度从10 cd/m2增加到10000 cd/m2时色度坐标值变化仅为(±0.03,±0.05)。3、利用迭层器件研究了传统电子注入材料对器件稳定性的影响,引入具有较低生长温度和较低水氧敏感度的新型金属配合物Libpp作为电子注入层结构,并通过不同类型的器件结构对Libpp电子注入层厚度进行了优化。开展了基于磷光超薄发光层结构的WOLEDs的研究,设计出HTL/Dopant ultra-thin layer/HTL or ETL/Dopant ultra-thin layer/ETL的简单结构,对采用不同体系的载流子传输材料进行实验研究与机理分析,最终以具有较高叁线态能级的Tc Ta作为空穴传输层,B3PYMPM作为电子传输层兼作为分隔磷光超薄层的中间层结构的器件性能最优,电流效率和功率效率可分别达到40 cd/A和40 lm/W以上。我们还研究了不同空穴传输层材料与电子传输层材料B3PYMPM共掺杂形成激基复合物的发光,利用激基复合物发射蓝光结合磷光黄(红)、绿超薄发光层结构制备了荧光-磷光hybrid型WOLEDs。基于超薄层结构的器件的最大优点在于结构极度简化、昂贵的磷光染料使用量大幅度减少,有利于获得较高的功率效率以实现降低功耗的目的。4、为适应硅基有机微显示的应用需求,开展了简化结构、低功耗的顶发射WOLED的研究,利用具有较高叁线态能级的宽带隙电子传输层材料B4PYMPM兼作蓝光磷光染料的母体,以Tc Ta掺杂B4PYMPM形成激基复合物作为黄光磷光染料的母体,不再额外引入母体材料,除了必要的载流子注入层(Mo Ox、Libpp)材料,整个器件的材料体系只包含空穴传输层材料、电子传输层材料、磷光发光染料。得益于简化的结构和激基复合物向黄光染料的高效能量转移,优化后的顶发射WOLED开启电压低于2.4 V,最大电流效率和功率效率分别达到29 cd/A和27 lm/W,亮度在100 cd/m2、1000 cd/m2和5000 cd/m2时的外量子效率分别为5.7%、8.2%和6.5%,而且在实验中证明了如果能够在半透明顶部Cu阴极生长光学覆盖层(60 nm Tc Ta)可以更进一步的提升器件的效率。在以上研究工作的基础之上,成功开发出采用标准CMOS工艺的基于Al作互联金属的SVGA硅基白光有机微显示芯片,并通过集成设计,实现了头盔式有机微显示器整机的试制。白光有机微显示器的成功研制为实现全彩色有机微显示器奠定了良好的基础。
赵决文[5]2017年在《新型深蓝光材料在有机电致发光器件中的研究》文中提出经过了30多年的发展,有机电致发光二极管(OLED,organic light-emitting diode)技术凭借自身优势,有望成为下一代显示照明技术。为了进一步推进有机电致发光器件的商业化进程,构建高效的深蓝光器件显得尤为重要。本论文设计合成了多种深蓝光荧光材料,并对材料的紫外吸收光谱、光致发光光谱、低温荧光磷光光谱、电化学和热学性质进行了表征。然后构建了基于深蓝光荧光材料的有机电致发光器件,得到了一系列成果。1.设计合成了新型深蓝光材料DTF并且对其进行了表征。光致发光光谱波峰位置为433 nm,单重态能级和叁重态能级分别为2.91和2.69 eV。构建了基于DTF的有机电致发光器件,对器件所用主体材料和浓度进行了优化。器件的发光处于深蓝光区域,波峰位置为422 nm,CIE色坐标为(0.157,0.045),最大外量子效率为3.5%,外量子效率随亮度增加衰减很小,在1000 cd/m~2的亮度下仍有3%。2.设计合成了新型深蓝光材料TPAF并且对其进行了表征。TPAF具有较好的空穴传输能力,HOMO和LUMO能级分别为-5.4、-2.34 eV。构建了基于TPAF的简单的双层有机电致发光器件,TPAF作为空穴传输层和发光层。器件的发光处于深蓝光区域,波峰位置为414 nm,CIE色坐标为(0.160,0.038),外量子效率为2.8%。3.在TPAF的双层自发光器件的研究过程中,发现了TPAF:B3PYMPM激基复合物。为了进一步研究其性质,构建了TPAF:B3PYMPM激基复合物作为主体的掺杂有机电致发光器件。其中,绿色磷光材料Ir(ppy)2acac、红色磷光材料Ir(MDQ)2acac和红色荧光材料DCJTB分别用作掺杂体,器件的启亮电压分别只有2.28、2.34和2.45 V,最大外量子效率为21.4、21.4和5.4%。4.构建了基于PPi-Pid、PPi-Xid和PPi-Mid的非掺杂有机电致发光器件,器件的发光光谱波峰位置分别为452、440和436 nm,CIE色坐标均处于深蓝光区域,最大外量子效率分别为4.95、4.51和4.60%。为了改善色纯度,进一步构建了掺杂有机电致发光器件,器件的发光光谱波峰蓝移到448、432和435 nm,CIE坐标得到了改善,最大外量子效率分别为5.95、3.90和4.28%。本文为基于深蓝荧光材料的器件研究提供了更多的材料与器件方面的选择,促进了高效深蓝荧光有机电致发光器件的发展。
张业欣[6]2018年在《高效、稳定蓝色有机电致发光二极管材料的制备与光电性能研究》文中研究指明有机电致发光二极管(OLED)问世叁十年来,无论是材料还是器件都取得了长足的发展。在商业化应用方面,OLED在信息显示领域逐渐市场化、规模化,在固态照明和柔性显示领域也步入产业化的快车道。虽然已经具有产业化的技术基础,但是OLED技术并没有达到完美,在某些技术环节仍然亟待完善,这也吸引了众多研究人员的兴趣。本论文重点集中在目前OLED的亟待解决的技术瓶颈,始终围绕蓝光问题展开研究工作。本论文研究的对象集中在蓝光OLED发光层(EML)中,包括主体材料和不同类型的发光客体材料,尤其是蓝光客体材料,占据了本论文的绝大多部分篇幅。在蓝光客体材料的研究中,我们系统的研究了OLED目前经历的叁代发光材料,包括深蓝色的荧光发光材料(fluorophor)、长寿命磷光发光材料(phosphor)和新型的高效热活化延迟荧光材料(TADF)。通过对比不同类型材料的优势和不足,在材料和器件方面都进行不断改善,力图实现高效率、长寿命蓝光OLED。具体章节的内容简介如下:(1)在第一章和第二章中,我们介绍了OLED的研究历史、工作原理和发展现状。对发光过程中的光物理过程和发光效率的影响因素进行了详细剖析,对OLED器件各项参数的物理意义进行了详细解读。在材料方面,对叁代OLED发光材料进行了介绍,重点对近些年兴起的TADF材料,根据不同的受体单元对TADF材料进行了详细的介绍。(2)在第叁章中,我们对目前非常有潜力的新型主体材料-激基复合物进行了研究,关注蓝光激基复合物中比较稀缺的受体材料的开发。我们通过控制苯基膦氧(PPO)单元的数量和连接方式,成功制备了两个新型的受体材料,它们具有很宽的带隙和深的HOMO能级。此外,我们尝试了具有极大应用前景的溶液法制备工艺,成功地通过溶液旋涂法实现了两个蓝光激基复合物,并将他们于溶液法制备的蓝色磷光OLED器件中,基于这两个材料的器件表现出优异的器件效率和较小的效率滚降。(3)在第四章中,我们对再次引起业界关注的传统荧光发光材料进行了研究。为了实现深蓝发光、避免聚集红移效应,我们通过引入一个具有较强刚性单元,分别与经典的蓝光发光单元连接,合成了两个新型的深蓝光荧光发光材料。引入的刚性单元和经典发光单元都能够形成较大的二面角,在薄膜状态下成功地克服了聚集红移效应。同样,我们在器件制备过程中也进行了尝试,选择了不含空穴注入层的极简OLED非掺杂发光层器件,成功得到高效率的深蓝光OLED器件和较小的效率滚降。(4)在第五章和第六章中,我们分别研究了两类具有蓝光发光磷光金属铱(III)配合物。在第五章中,我们通过十分简洁有效的合成方法制备了基于苯并咪唑[1,2-c]喹唑啉单元的蓝光均配Ir(III)配合物,基于该发光材料的OLED具有良好的器件稳定性,在1000 cd/m~2初始亮度下的T_(65)寿命高达165 h。在第六章中,我们延续了对长寿命蓝光磷光发光材料的研究。对咪唑并菲啶单元的配体进行衍生,在保留咪唑并菲啶单元3号位点特征功能性基团的同时,在7号位点引入了新的反应位点,成功在7号位引入了甲基、乙基和异丙基,并将它们分别作为配体制备了基于铱的金属配合物。制备了基于这些材料为客体的具备长寿命的蓝光OLED器件,在初始亮度为1000 cd/m~2测试条件下,T_(50)寿命可达446 h。随后,讨论了此类配合物具备良好器件稳定性的潜在原因。最后,进一步探索了此类材料的光致退化机理。(5)在第七章中,我们的研究对象是高效率蓝光TADF发光材料。我们开发了基于芴并咔唑和芴联咔唑的两种给体单元,通过引入甲基增大给受体之间空间角度,减小HOMO和LUMO重迭程度,实现较小的?E_(ST),制备了两种新型的TADF蓝光材料。将它们作为客体材料的TADF OLED器件展现了很高的器件效率。为了进一步开发材料的应用潜力,我们还研究了作为主体材料敏化单色磷光发光材料和TADF客体材料的器件性能,随后,我们进一步研究了该材料同时作主体和蓝光客体材料应用于单发光层的双色TADF-磷光杂化白光OLED器件,都取得了较高的外量子效率。
程君[7]2016年在《影响有机发光器件载流子注入与复合因素研究》文中研究指明目前,国内外的各知名光电公司和科研机构都投入巨大精力致力于有机电致发光器件的开发和研究。但是目前在有机材料、高分辨率彩色显示、成膜技术、封装技术等方面还存在诸多问题没有解决,这些都严重地制约着有机电致发光器件的广泛应用。成本高,寿命低和商业成品率低下就是这些瓶颈问题最直接的反映。因为器件中电荷载流子数量及其平衡对器件性能的提升有着至关重要的作用,本论文从器件界面效应,器件结构设计方面入手,系统地研究了器件的器件界面效应与光电特性之间的关系。研究从不同方面加深界面物理过程的理解,并对研制新型阴极结构、高效内部连接层结构具有一定的参考价值。本论文的主要研究内容包含以下四个方面：(1)研究了Mg:Ca:Al叁元合金和Ca:Al分别作为阴极的绿色磷光有机电致发光器件,通过改变阴极中Mg的掺杂比例,对器件的性能进行优化。当Mg掺杂比例为20%时,对应器件具有最大亮度41830 cd/m2,相比于Ca：Al二元合金阴极的对应器件亮度提升了2.2倍。在20 mA/cm2到160 mA/cm2的电流密度下器件电流效率基本稳定在26 cd/A左右,在24 mA/cm2电流密度下,相比于对比器件提高了2.4倍,这主要归因于叁元合金的阴极结构更有利于电子注入,使电子和空穴在器件中更趋于平衡。试验结果发现叁元合金阴极与Ca:Al二元合金阴极比较,Mg的加入可以降低有机材料与金属间的注入势垒,有效改善电子由阴极向有机层的注入水平,调节载流子平衡,大幅度提高器件性能。(2)研究了Mo03作为p-型掺杂材料对OLEDs器件性能的影响,并制备了基于新型红色磷光材料R-4B的高效率红光器件,研究表明在空穴传输材料(NPB)中掺杂Mo03可有效地提高器件的效率。通过与对比器件比较证明该掺杂可有效降低空穴载流子注入势垒,提高器件的空穴载流子注入水平。通过对Mo03掺杂比例优化设计,实验结果表明当Mo03的掺杂比例为15%时,器件具有最佳的性能,在电流密度为100.1 mA/cm2下获得色坐标为(0.643,0.353),最大亮度为11981 cd/m2,相比没有p-型掺杂材料的器件电流效率提升4.7倍。(3)基于杂化白光OLEDs的研究,系统研究了电子传输材料TPBi在器件中的作用机理及载流子调控能力。通过实验验证了TPBi良好的电子传输能力并可以通过改变电子传输材料TPBi的厚度调节电子传输能力,大幅度提高器件效率和稳定性。在70 nmTPBi厚度下获得了最高效白光有机电致发光器件,最大效率为17.6 cd/A。同时,研究发现通过调整TPBi厚度可以控制载流子复合区域,调整白光光谱,改变色坐标。(4)利用3SAFDPPO和TPBi作为杂化白光中间层研究了混合中间层对载流子复合以及激子能量传递的限制作用。通过本实验可以得出以下结论：利用该新型混合中间层中3SAFDPPO与TPBi的共掺比例,可有效控制电子载流子和空穴载流子传递。如果混合中间层中TPBi的含量高于3SAFDPPO,电子载流子更容易由阴极向荧光发光层传递。反之,如果混合中间层中3SAFDPPO的含量高于TPBi,则更有利于空穴载流子由中间层传递到磷光发光层。另外,3SAFDPPO在阻止荧光发光层与磷光发光层间叁线态一叁线态猝灭中起着决定性作用。基于此机理,制备了最大电流效率为57 cd/A的杂化白光OLEDs,同时该器件具有较好的稳定性,在亮度大于104 cd/m2的情况下,其电流效率依然可以保持在30 cd/A左右。凭借混合中间层对载流子的优异的调控能力,在40 mA/cm2的电流密度下实现了色坐标(0.34.0.43),此条件下,电子载流子和空穴载流子可以在混合中间层中有效传输,在磷光发光层和荧光发光层中载流子趋于平衡,激子复合效率最高,同时消除了荧光发光层和磷光发光层间的能量传递,避免了叁线态-叁线态猝灭引起的消极影响。
张婷[8]2012年在《有机蓝色荧光材料和磷光主体材料的合成及电致发光性质研究》文中研究指明本论文设计并合成了一系列有机小分子类、聚合物类蓝色荧光材料,以及具有不同特点的磷光主体材料,详细地研究了它们的电致发光性能。所合成的材料类型和具体工作如下：(1)聚芴衍生物类蓝色荧光材料：将具有不同吸电子能力的叁氟甲基苯基和二氟苯基通过Suzuki缩聚反应引入到聚芴主链上,同时调节了它们在主链上的比例,合成了两个系列聚芴衍生物蓝色荧光材料。与聚芴相比,所得聚合物不仅具有高的荧光量子效率,而且在光谱的色纯度和稳定性方面得到了较大的改善。以聚合物为发光层,通过溶液旋涂方法制备的有机电致发光器件均表现出纯正的蓝光发射。其中基于PF-33F的器件性能明显优于聚芴,最大外量子效率和色坐标分别为1.14%和(0.16,0.13)。(2)含有芴或咔唑中心的小分子蓝色荧光材料：通过Suzuki偶联反应,分别以芴、联芴或咔唑为分子中心,在其2,7位引入9-(2-萘基)蒽,设计并合成了两个系列小分子蓝色荧光材料。这些化合物均具有良好的热稳定性、形态稳定性以及高的荧光量子效率。将它们作为发光层,利用真空蒸镀技术制备的非掺杂型器件均获得深蓝光,色坐标非常接近于标准蓝光(0.14,0.08)。其中,基于NAECz的器件性能最优,最大电流效率和外量子效率分别达到了6.91cdA-1和7.60%,是目前报道的色坐标y<0.10的非掺杂型深蓝色荧光器件中的最高效率。此外,将NAECz与橙色荧光材料DCJTB组合作为发光层,制备的二元白光器件最大亮度可以达到36250cdm-2,最大电流效率和色坐标分别为17.75cdA-1和(0.35,0.36),也是目前文献报道的基于荧光材料的二元白光器件中的最高效率。(3)双极性小分子磷光主体材料：在CBP咔唑环的3-位碳上引入强吸电子性的氰基,合成了一种新型的CBP衍生物CBP-CN。单电子器件的电流-电压性质研究证实了CBP-CN具有既传输空穴又传输电子的双极性特征。与CBP相比,CBP-CN具有更高的Tg值(162℃)和更低的HOMO和LUMO能级,但是其能隙值和叁线态能级(2.69eV)却没有发生明显改变。将其作为主体材料制备了绿色和红色电致磷光器件,最大电流效率分别为80.61cd A-1(23.13%)和10.67cd A-1(15.54%),与基于CBP的器件相比,分别提高了25%和33%。其中,绿光器件的效率接近于目前文献报道的磷光器件中的最好数据(92.2cd A-1和26.8%)。(4)树枝状磷光主体材料：以联苯为核心,通过Ullmann偶联反应在其两端引入具有空穴传输功能的不同代数的低聚咔唑类树枝,合成了一系列树枝状分子：G1、G2和G3。与传统的小分子磷光主体材料CBP相比,所得化合物具有类似的叁线态能级(2.60-2.62eV),但其树枝状的结构使这些材料具有良好的无定型态的特点,玻璃化转变温度最高可达到376℃,且适合溶液加工方法制备器件。与常用的磷光主体材料PVK相比,这些树枝状分子具有更高的HOMO能级(-5.51eV到-5.37eV)。以G2为主体,铱配合物为客体,制备的绿色和橙红色电致磷光器件最大效率分别为38.71cd A-1和32.22cd A-1,明显优于基于PVK的器件,是目前报道的通过溶液加工制备磷光器件中的较好数据。(5)可溶液加工的小分子磷光主体材料：以叁杜烯硼烷为核心,通过Suzuki偶联在其叁个对位引入芴或联芴,合成了两种小分子磷光主体材料：DBF1和DBF2。这些材料具有良好的溶解性和热稳定性。其中,DBF1具有较高的叁线态能级,将其作为主体,通过溶液旋涂方法制备的绿色电致磷光器件表现出较好的性能,器件的最大效率分别为36.77cd A-1、23.09lm W-1和10.81％。
曲加伟[9]2016年在《周期性发光层结构的蓝色磷光有机发光器件的研究》文中提出有机材料的电致发光现象自发现以来一直备受关注,是下一代显示器及照明光源强有力的竞争者。其中蓝色有机发光器件是全彩显示和照明用白光的重要组成部分。虽然蓝色磷光有机材料比蓝色荧光有机材料发光效率更高,但是蓝色磷光有机材料稳定性差,发光光谱存在肩峰,并且强度随电压的改变发生变化,导致光谱的稳定性差。而国内外科研工作者长期致力于蓝色有机发光器件器件的效率及新型有机蓝光材料的合成,很少有人关注光谱的稳定性问题。本文从蓝色磷光有机发光器件结构设计出发,通过制备周期性发光层结构来改善蓝光有机发光器件。1.对红色、黄色及蓝色磷光有机材料的发光光谱进行对比,发现蓝色磷光的发光光谱的肩峰明显,并且随电压增加而变化,光谱稳定性差。通过分析和研究,发现随着波长变短,主峰来源的金属-配体电荷转移态的激子寿命变长,不能及时消耗激子,使得肩峰来源的电子振动发光带的辐射几率增加。2.通过对发光层内插入掺有FIrpic的Ir(ppz)_3薄层结构的器件进行研究。发现插入Ir(ppz)_3:FIrpic层的器件的效率变高。并对插入薄层数量进行了研究,其中最大电流效率从16.55cd/A提高到20.70cd/A,最大功率效率从14.85lm/W提高到16.95lm/W。在5000 cd/m2亮度下,无Ir(ppz)_3薄层结构的器件的电流效率和功率效率的滚降(Roll-Off)分别为39.88%和62.09%,而带有Ir(ppz)_3薄层结构的器件中最小的电流效率和功率效率滚降分别为8.88%和26.26%。同时,Ir(ppz)_3层数量越多,光谱越稳定。色坐标的最小变化为(±0.0011,±0.0024)。3.通过单载流子器件的分析发现将Ir(ppz)_3插入m CP中并利用LUMO与HOMO能级差产生了对电子的阻挡和空穴的束缚作用,减缓载流子在发光层内某一位置的堆积,从而减少淬灭、削弱滚降。同时,减少了激子的堆积,使得金属-配体电荷转移态没有及时辐射消耗的激子浓度降低,减小了振动电子发光带的辐射跃迁几率,缓解了肩峰随电压增加而变化的问题。4.分别对以Ir(ppz)_3和m CP为母体的蓝色磷光有机蓝光器件进行了分析,发现以Ir(ppz)_3作为母体的器件发光效率低于以m CP为母体的器件。证明了插入Ir(ppz)_3:FIrpic层器件效率的提高并不是因为Ir(ppz)_3更适合作为FIrpic母体造成的。5.通过对m CP和Ir(ppz)_3单载流子器件的分析,发现Ir(ppz)_3的电子迁移率低于m CP以及Ir(ppz)_3的空穴迁移率略大于m CP。也证明了Ir(ppz)_3不适合单独作为母体。6.对插入Ir(ppz)_3后发光层内载流子和激子的分布进行了研究,发现器件效率的提高主要是因为Ir(ppz)_3/m CP界面对电子的阻挡及空穴的限制引起的。也揭示了发光区内载流子的分布情况。
顾宇[10]2015年在《基于金刚烷桥连的高能隙有机电致磷光主体材料的合成及其性能研究》文中进行了进一步梳理有机电致发光器件(organic light-emitting devices, OLEDs)由于在显示和照明领域拥有巨大的应用前景,吸引了众多研究者的目光。早期的有机电致发光器件属于电致荧光器件,由于在电致发光过程中叁线态和单线态激子的比例约为3：1,所以荧光电致发光器件的内量子效率最高只能达到25%。为了提高器件的发光效率,通常需要使用重金属配合物作为磷光客体来发光,因为重原子的轨道耦合作用使它们可以同时利用所有的激子,实现理论上100%的内量子效率。但是重金属配合物的激子寿命较长,单独使用容易造成激子的淬灭,所以需要将它们掺杂到主体材料中使用。综上所述,发展优良的主体材料对于提高有机电致发光器件的效率至关重要。本论文针对以上问题,通过合理的材料设计,合成了一系列的高能隙主体材料并制备了高效的电致磷光器件。第一章,本章首先简要地介绍了有机电致发光的发展过程,并阐述了发展有机电致发光的重要性。随后,介绍了有机电致发光的基本原理、器件结构以及器件性能的评价参数。最后,介绍了应用于有机电致发光器件中的材料,并着重介绍了电致发光主体材料。第二章,通过简单的碘化亚铜催化的C-N偶联反应,合成了两个基于咔唑和叁苯胺的空穴传输型主体材料2Cz-Ad和2MTPA-Ad。由于引入了刚性的金刚烷基团,这两个材料都具有良好的热力学性能(Tg：122和128℃)。同时,金刚烷基团也打断了两个功能团之间的共轭效应,使两个分子都具有很高的能隙和叁线态能级(3.01 eV)。对于基于FIrpic的电致磷光器件,2Cz-Ad作为主体的时候获得了更高的器件效率,最大电流效率36.4 cd A-1,最大功率效率28.6 lm W-1,最大外量子效率14.2%.第叁章,含氮杂环类化合物具有吸电子效应和较好的平面性,适宜用来构建电子传输型材料。通过在金刚烷的1,3位连接两个相同的含氮杂环功能团,得到了叁个电子传输型主体材料2OXD-Ad、2BID-Ad和2TAZ-Ad。由于是通过刚性的金刚烷基团进行连接,它们都具有高于3.71 eV的能隙,和较高的叁线态能级(2.77、2.78和2.79 eV)。叁个材料的玻璃化温度都在120℃C以上,拥有更加扭曲结构的2BID-Ad和2TAZ-Ad的玻璃化温度更高。以2OXD-Ad为主体FIrpic为客体的天蓝光电致磷光器件获得了最大电流效率13.1 cdA-1,最大功率效率14.7 1m W-1,最大外量子效率5.9%。这与文献报道的基于恶二唑体系的主体材料取得的天蓝光磷光器件的效率相当。第四章,为了降低材料合成的难度,以及减小分子的共轭体系,通过一步氰基的取代反应合成了两个十分简单的电子传输主体材料2CN-Ad和4CN-Ad。尽管金刚烷的结构刚性很大,但是2CN-Ad的分子量实在太小,太容易发生结晶现象,其玻璃化温度仅仅只有32℃。为了克服这个困难,我们在金刚烷的多个活性位点上连接功能团得到了4CN-Ad,虽然其分子量也不大,却具有高达178℃的玻璃化温度,显示了十分良好的热力学稳定性。这两个材料都具有非常大的能隙和很高的叁线态能级(3.29和3.28 eV)。以2CN-Ad为主体FIrpic作为客体的器件获得了最大电流效率25.7 cd A-1,最大功率效率24.5 lm W-1,最大外量子效率12.0%。第五章,为了开发兼具良好热力学性能和高器件效率的主体材料,通过在金刚烷的1,3位连接了常用的电子传输基团吡啶、苯基膦氧和苯基硫氧基团,得到了叁个主体材料2Py-Ad,2PO-Ad 和 2SO-Ad。2Py-Ad由于没有位阻基团,所以平面性较好,导致材料的玻璃化温度只有44℃,热力学性能不够理想。而拥有扭转结构的2PO-Ad和2SO-Ad的玻璃化温度都接近或者达到了100℃。这四个材料的能隙都在4.00 eV以上,叁线态能级也较高(2.82、2.77和2.77 eV)。以这叁个材料为主体FIrpic为客体,制备的天蓝光磷光器件中,基于2Py-Ad的器件获得了最优的器件效率,最大电流效率22.6 cdA-1,最大功率效率20.91m W-1,最大外量子效率9.6%。我们还以2Py-Ad同时作为主体和电子传输材料制备了磷光器件,其器件效率仍然高于基于2PO-Ad和2SO-Ad的器件。说明2Py-Ad具有良好的电子传输能力。第六章,通过连接不同的空穴传输和电子传输基团合成了四个基于咔唑的双极主体材料CzCN-Ad、CzPy-Ad、CzPO-Ad 和 CzSO-Ad。金刚烷基团有效地打断了这些分子内部的电荷转移,所以四个材料的叁线态都很高(3.03、2.84、3.02和3.02 eV),同时也具有较高的玻璃化温度,分子量最小的CzCN-Ad的Tg也有87℃,高于常规的主体材料CBP(65℃)。以CzCN-Ad为主体FIrpic作为客体的器件获得了最大电流效率57.0cd A-1,最大功率效率45.91m W-1,最大外量子效率24.1%,这是基于FIrpic的天蓝光磷光器件的最好效率之一。以CzCN-Ad作为FIr6的主体材料,制备的蓝光磷光器件外量子效率只有14.2%,但是器件亮度却达到了30000 cd m-2以上,这是基于FIr6器件的最高亮度,即使采用复杂的双发光层结构也从没有文献报道过如此高的亮度。第七章,通过在苯环的不同位置取代不同数目的氟,我们得到了叁个主体材料CzlF-Ad、Cz2F-Ad和Cz3F-Ad。这叁个材料的热力学、光学、电化学等性质都十分接近,都具有较高的玻璃化温度(大于80℃)和3.50 eV以上的能隙,叁线态能级也都为3.02 eV。以它们为主体FIrpic为客体的天蓝光材料都获得了大于16.0%的外量子效率。而以FIr6作为客体的蓝光电致磷光器件,CzlF-Ad和Cz2F-Ad作为主体时器件外量子效率都达到了18.5%,而基于Cz3F-Ad的器件外量子效率仅仅只有14.5%。我们通过单载流子器件对它们进行了更进一步的研究,发现叁个材料具有相当的空穴传输能力,但是Cz3F-Ad的电子传输能力显着低于CzlF-Ad和Cz2F-Ad。说明,可以通过化学修饰的方法,在不影响其它物理性质的情况下,调节材料的载流子传输能力,从而获得更高的器件效率。第八章,本章选取叁苯胺基团作为空穴传输的功能团,构建了四个双极主体材料MTPACN-Ad、MTPAPy-Ad、MTPAPO-Ad 和 MTPASO-Ad.它们的玻璃化温度都在70℃以上,有良好的热稳定性。同时,金刚烷基团也有效地打断了叁苯胺和其它电子受体之间的电荷转移,使四个分子的叁线态能级都接近3.00 eV。以它们为主体FIr6为客体的蓝光磷光电致发光器件都获得了不错的效率。其中,以MTPASO-Ad为主体的器件获得了最大电流效率47.0 cd A-1,最大功率效率49.21m W-1,最大外量子效率25.1%。这是目前有文献报道的基于FIr6的蓝光磷光器件的最高值。第九章,基于拓展分子体系的方式来设计可溶液加工材料,通过在金刚烷的多个位点上修饰功能基团,通过简单的碘化亚铜催化的C-N偶联反应得到了四个旋涂型主体材料4TPA-Ad、4MTPA-Ad、4Cz-Ad和4tBuCz-Ad。基于金刚烷桥连的分子仍然具有非常高的叁线态能级和能隙。通过在功能基团上引入烷基,不仅改善了分子的溶解性,也提升了材料的HOMO能级,使空穴更加容易注入到这些空穴传输型主体之中。四个材料单独制备的薄膜和掺杂FIrpic制备的薄膜都显示了良好的粗糙度,说明它们和FIrpic有很好的相容性。基于叁苯胺的分子4MTPA-Ad具有最高的HOMO能级,以它作为主体FIrpic作为客体的旋涂型天蓝光磷光器件获得了最好的器件效率,最大电流效率16.6cd A-1,最大功率效率7.1 1m W-1,远远高于以常用材料TAPC作为主体的对比器件。
参考文献：
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[9]. 周期性发光层结构的蓝色磷光有机发光器件的研究[D]. 曲加伟. 吉林大学. 2016
[10]. 基于金刚烷桥连的高能隙有机电致磷光主体材料的合成及其性能研究[D]. 顾宇. 武汉大学. 2015
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