本文選題：有機藍光與白光器件　切入點：熱激活延遲熒光材料　出處：《西南大學》2017年碩士論文

【摘要】：有機發(fā)光二極管(Organic light-emitting diode,OLED)因具有寬視角、反應快、可彎曲、低功耗、質(zhì)量輕等優(yōu)點被廣泛應用于平板顯示和固態(tài)照明設(shè)備中。在電激發(fā)下,有機發(fā)光二極管產(chǎn)生單線態(tài)激子和三線態(tài)激子,二者數(shù)目比例為1:3。傳統(tǒng)熒光發(fā)光材料種類多,發(fā)光覆蓋可見光,器件穩(wěn)定性好,但傳統(tǒng)熒光材料中只有單線態(tài)激子能被利用進行發(fā)光,75%的三線態(tài)激子以非輻射發(fā)光的方式退激活,極大地限制了器件效率。為了提高器件的發(fā)光效率,磷光材料被研發(fā)應用于有機發(fā)光二極管中。由于磷光材料能同時利用單線態(tài)激子和三線態(tài)激子發(fā)光,基于磷光材料的有機發(fā)光器件的內(nèi)量子效率可達到100%。然而,藍色磷光材料器件的驅(qū)動穩(wěn)定性有待進一步提高,且磷光材料中含有銥、鉑等貴金屬導致了其價格昂貴,器件制備成本較高。TADF(thermally activated delayed fluorescence)材料在不含貴金屬的情況下能同時利用單線態(tài)激子和三線態(tài)激子發(fā)光,被稱為是繼熒光材料和磷光材料之后的第三代有機光電材料,引起廣泛關(guān)注。其中,藍色TADF材料雙[4-(9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶)苯基]硫砜(DMAC-DPS)在摻雜與非摻雜型器件中均展示了良好的發(fā)光特性。本文主要研究了基于藍色TADF材料DMAC-DPS的器件特性,主要包括以下幾個方面:(1)研究了基于DMAC-DPS的非摻雜型器件,分別討論了器件的空穴傳輸層、電子傳輸層以及發(fā)光層厚度對器件特性的影響。制備了結(jié)構(gòu)為ITO/MoO3(5nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的DMAC-DPS非摻雜型器件,器件的外量子效率和功率效率分別是14.3%和26.8 lm W-1。進一步通過比較單極性載流子器件的I-V特性,發(fā)現(xiàn)器件中空穴是多數(shù)載流子,載流子復合區(qū)域靠近發(fā)光層與電子傳輸層的界面。(2)在以上非摻雜型器件的基礎(chǔ)上,在DMAC-DPS發(fā)光層中摻入不同比例的藍色熒光材料TBPe,制備了結(jié)構(gòu)為ITO/MoO3(5 nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS:TBPe(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的TADF敏化熒光器件。研究了TBPe摻雜濃度對器件的I-V-B特性、發(fā)光效率-電流密度特性及電致發(fā)光光譜特性的影響。DMAC-DPS:1.0%TBPe器件的外量子效率是12.7%,接近DMAC-DPS非摻雜型器件的外量子效率。器件色度為(0.15,0.25),較DMAC-DPS非摻雜型器件色度(0.16,0.27)有所改善。進一步討論了DMAC-DPS:TBPe器件中激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生與演變過程。(3)為了避免TADF敏化熒光器件中多種能量損耗機制對器件效率的影響,我們選擇在DMAC-DPS中摻入綠色TADF材料2,4,5,6-四(9-咔唑基)-間苯二腈(4CzIPN)和黃色TADF材料2,3,5,6-四(3,6-二苯基-9-咔唑基)-對苯二腈(4CzTPN-Ph),制備了結(jié)構(gòu)為ITO/MoO3(5 nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS:G/YTADF(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的全TADF發(fā)光器件。綠光器件最大外量子效率和最大功率效率分別為為10.9%和32.1 lm W-1,黃光器件的器件最大外量子效率和最大功率效率分別為11.0%和36.6 lm W-1。在該類器件中我們可以在保持較高外量子效率的前提下,較大范圍地調(diào)節(jié)客體材料的摻雜濃度而得到同時具有較好發(fā)光效率和發(fā)光色純度的器件。另外我們還發(fā)現(xiàn),與在普遍采用的主體材料CBP中相比,在DMAC-DPS中,4CzTPN-Ph的發(fā)光發(fā)生了約30 nm的藍移,這主要來源于不同的主體和客體材料的偶極相互作用。(4)在上述DMAC-DPS:4CzTPN-Ph器件研究的基礎(chǔ)上,降低4CzTPN-Ph的摻雜濃度,制備了結(jié)構(gòu)為ITO/MoO3(5 nm)/mCP(40 nm)/DMAC-DPS:4CzTPN-Ph(30 nm)/SPPO13(50 nm)/CsF(1 nm)/Al(150 nm)的白光器件。其中,0.4%4CzTPN-Ph的器件擁有最高14.7%外量子效率。0.8%4CzTPN-Ph的器件色度為(0.29,0.39),最接近白光且器件色度穩(wěn)定較好。測量的DMAC-DPS:0.4%4CzTPN-Ph薄膜的光致發(fā)光光譜和瞬態(tài)光譜,光致發(fā)光光譜中同樣發(fā)現(xiàn)550 nm處的發(fā)光且在對瞬態(tài)光譜中延遲發(fā)光部分用雙指數(shù)衰減模型擬合得出其壽命為0.7μs和2.6μs,與文獻報道相近,排除了DMAC-DPS與4CzTPN-Ph形成激基復合物的可能。探討了DMAC-DPS:TADF器件中激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生與演化原理并與同TADF敏化熒光器件進行了對比,DMAC-DPS:4CzTPN-Ph器件同DMAC-DPS器件幾乎相同的外量子效率證明了全TADF器件能有效利用主客體材料產(chǎn)生的全部激子發(fā)光,減少了能量的損失。
[Abstract]:Organic light emitting diode (Organic light-emitting diode, OLED) with wide viewing angle, fast response, flexible, low power consumption, light weight and other advantages is widely used in flat-panel displays and solid-state lighting devices. In electrical excitation, organic light emitting diodes to produce singlet excitons and three excitons, two number ratio of 1:3. the traditional fluorescent material, light emitting device covers the visible light, good stability, but the traditional fluorescent material only the singlet exciton can be used for light, three excitons 75% in non luminescent mode deactivation, greatly limits the efficiency of the device. In order to improve the luminous efficiency of the device, the phosphorescent material was developed the application in organic light emitting diode. Because phosphorescent materials can use both the singlet exciton and three triplet excitons, phosphorescent materials of organic light emitting devices in quantum efficiency can reach 100%. based on However, the driving stability of blue phosphorescent material device needs to be further improved, and phosphorescent materials containing iridium, platinum and other precious metals due to its expensive devices high preparation cost.TADF (thermally activated delayed fluorescence) materials using both singlet exciton and exciton emission in the three line not containing precious metal case called after the fluorescent materials and phosphorescent materials of the third generation of organic optoelectronic materials, has aroused widespread concern. Among them, the blue TADF material double [4- (9,9- two -9,10- two methyl hydrogen acridine) phenyl] sulfone (DMAC-DPS) in sulfur doped and non doped devices show good luminescent characteristics. This paper mainly studies the characteristics of blue TADF materials based on DMAC-DPS, mainly including the following aspects: (1) study of the non doped devices based on DMAC-DPS, discusses the hole transport layer device, electronic transmission Influence of layer and the thickness of the emitting layer on the device characteristics. The preparation of the structure of ITO/MoO3 (5nm) /mCP (nm 40) /DMAC-DPS (30 nm) /SPPO13 (nm 50) /CsF (1 nm) /Al (150 nm) DMAC-DPS non doped devices, external quantum efficiency and power efficiency of the device is respectively 14.3% and 26.8 LM W-1. I-V by further comparison of characteristics of unipolar carrier device, the device is found holes in the majority carrier, the carrier recombination region near the light emitting layer and electron transport layer interface. (2) based on these non doped devices, in blue luminescent material TBPe DMAC-DPS light-emitting layer doped with different ratio of the system with the structure of ITO/MoO3 (5 nm) /mCP (nm 40) /DMAC-DPS:TBPe (30 nm) /SPPO13 (50 nm) /CsF (nm 1) /Al (150 nm) TADF on the I-V-B device. The sensitized fluorescence properties of TBPe doping concentration on the luminescence devices, density characteristics and electrical efficiency - current photoluminescence spectra characteristics Effect of external quantum efficiency of.DMAC-DPS:1.0%TBPe device is 12.7%, the external quantum efficiency is close to DMAC-DPS non doped devices. The device color (0.15,0.25), compared with DMAC-DPS non doped devices, chroma (0.16,0.27) improved. Further discussed the excited state and evolution of DMAC-DPS:TBPe devices. (3) in order to avoid the effects of a variety of energy loss the mechanism of TADF sensitized fluorescence on the device efficiency of the device, we choose in DMAC-DPS doped green TADF material 2,4,5,6- four (9- carbazole) - isophthalonitrile (4CzIPN) and yellow TADF material 2,3,5,6- four (3,6- two -9- phenyl carbazole) - two of benzene nitrile (4CzTPN-Ph), was prepared with a structure of ITO/MoO3 (5 nm /mCP (nm) 40) /DMAC-DPS:G/YTADF (30 nm) /SPPO13 (nm 50) /CsF (1 nm) /Al (150 nm) of the TADF light emitting devices. Green light devices the maximum external quantum efficiency and the maximum power efficiency were 10.9% and 32.1 LM W-1, yellow light The maximum external quantum efficiency and the maximum power efficiency of the device were 11% LM and 36.6 W-1. in this kind of devices we can keeping high external quantum efficiency, higher concentration range adjustment object materials which also has better device luminous efficiency and luminous color purity. In addition, we also found that compared to and in the main material widely used in CBP, in DMAC-DPS, was about 30 nm blue shift of luminescence of 4CzTPN-Ph, which mainly come from different subject and object material dipole interaction. (4) based on the DMAC-DPS: 4CzTPN-Ph device on the lower 4CzTPN-Ph concentration, preparation structure ITO/MoO3 (5 nm) /mCP (nm 40) /DMAC-DPS:4CzTPN-Ph (30 nm) /SPPO13 (nm 50) /CsF (1 nm) /Al (150 nm) of the white light device. The 0.4%4CzTPN-Ph device has the high external quantum efficiency of 14.7%.0.8%4CzTP N-Ph device (0.29,0.39), chroma is closest to the white and color stability better. DMAC-DPS:0.4%4CzTPN-Ph thin film devices measured by photoluminescence spectroscopy and transient absorption spectra, photoluminescence spectra also found at 550 nm in the light and transient spectra in the delayed luminescence decay model fitting part of its life span is 0.7 s and 2.6 s double index, were similar with the reported DMAC-DPS and 4CzTPN-Ph, excluding the exciplex formation. The influences of the excited state and the evolution principle of DMAC-DPS:TADF devices and TADF devices with the sensitized fluorescence of DMAC-DPS:4CzTPN-Ph devices, the external quantum efficiency of DMAC-DPS devices with almost the same proof of all full exciton the TADF device can effectively use the material object light, reduce the energy loss.

【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN383.1

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本文編號：1692463