有機(jī)電致發(fā)光器件,即有機(jī)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(qū)動(dòng)電壓低、工作溫度范圍大、可實(shí)現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為下一代的夢(mèng)幻顯示器。自1987年C.W.Tang首次報(bào)道以來(lái),OLEDs在材料開(kāi)發(fā)和器件性能改善方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。但就發(fā)光效率而言,仍不及無(wú)機(jī)發(fā)光器件。本論文從遴選發(fā)光材料和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)角度,開(kāi)展增強(qiáng)電子注入、提高有機(jī)電致發(fā)光器件效率的相關(guān)研究工作,具體內(nèi)容如下。首先,基于兩種具有三苯胺基團(tuán)和苯并咪唑基團(tuán)的新型雙極性藍(lán)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(lán)光OLEDs,驗(yàn)證TPABBI和TPAMI的空穴傳輸性質(zhì)和電子傳輸性質(zhì)。其中,結(jié)構(gòu)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(zhǎng)為464 nm的藍(lán)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(biāo)為(0.15,0.14),器件效率穩(wěn)定、滾降不明顯;結(jié)構(gòu)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(dāng)x=15 nm時(shí),獲得了發(fā)光波長(zhǎng)為444 nm的藍(lán)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(biāo)為(0.17,0.17),且工作電壓升高時(shí),色坐標(biāo)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(lán)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(jī)給受體分子同時(shí)含有富電子的給體基團(tuán)和缺電子的受體基團(tuán)密不可分,此類(lèi)雙極性材料更容易實(shí)現(xiàn)發(fā)光分子的雙極注入與傳輸,有利于增強(qiáng)電子注入、提高器件效率,對(duì)簡(jiǎn)化OLEDs制備工藝、豐富藍(lán)光材料種類(lèi)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(duì)器件效率的影響。在不同厚度的CdS薄層修飾的結(jié)構(gòu)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(dāng)x=0.5 nm時(shí),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(wú)CdS的器件相比,亮度提高16.14%,效率提高6.41%。在器件結(jié)構(gòu)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(fù)合陰極LiF/Al之間時(shí),增強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(shí),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(guò)對(duì)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(zhǎng)范圍內(nèi)的光波,生成光生載流子,再次注入到OLEDs中,間接增強(qiáng)器件電子注入,提高器件效率的內(nèi)在機(jī)制。再次,采用CdS薄層修飾雙極性藍(lán)色熒光OLEDs和藍(lán)色磷光OLEDs,研究CdS對(duì)藍(lán)光器件性能的影響。結(jié)構(gòu)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(shí),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(jié)構(gòu)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(dāng)x=0.3 nm時(shí),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(wú)CdS薄層結(jié)構(gòu)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(wú)機(jī)有機(jī)相結(jié)合的OLEDs,特別是為提高藍(lán)色OLEDs性能提供了實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。最后,制備了基于不同主體材料,不同藍(lán)光客體材料的具有CdS薄層修飾結(jié)構(gòu)的雙波段白光OLEDs,并改變雙波段白光OLEDs的紅、藍(lán)發(fā)光層位置,探究CdS影響白光OLEDs色度的內(nèi)在機(jī)制。其中結(jié)構(gòu)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(biāo)在(0.34,0.37)附近,屬于暖白光。在此基礎(chǔ)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(lán)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(lán)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(guò)對(duì)兩組器件光譜的分析,發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)白光器件紅、藍(lán)組分不同的發(fā)射情況,采用CdS薄層對(duì)其進(jìn)行修飾,調(diào)控白光器件色度。對(duì)本組器件結(jié)構(gòu),紅光發(fā)射層靠近CdS修飾界面時(shí),CdS增強(qiáng)了紅光發(fā)射區(qū)的電子注入,提高了紅光發(fā)射強(qiáng)度,有利于均衡此組器件的紅、藍(lán)光發(fā)射,更易獲得白光器件。因此,CdS修飾OLEDs不僅實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)電子注入、平衡載流子、提高器件效率的功能,同時(shí),對(duì)白光OLEDs的色度起到了有效調(diào)控。開(kāi)發(fā)和使用集多種功能于一身的新型材料制備OLEDs,設(shè)計(jì)并優(yōu)化器件結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)OLEDs性能的最佳化、價(jià)格的平民化,是OLEDs全面解除影響其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的根本所在。本論文從材料科學(xué)與器件制備的角度,詳細(xì)討論了在有機(jī)電致發(fā)光器件中使用雙極性材料和光電陰極材料,增強(qiáng)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(nèi)在機(jī)理。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(shí)用化的 LCD 相比，OLEDs 具有以下優(yōu)點(diǎn)：①比 LCD 更輕更薄 2013 年推出的全球首款曲面 OLED 電視，整機(jī)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(cè)面

OLEDs照明Fig.1.2OLEDslighting

圖 1.3 OLEDs 三明治結(jié)構(gòu)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(wú)機(jī)發(fā)光二極管相似。在 OLEDs 的兩加直流電壓(Direct Current，DC)時(shí)，在 OLEDs 的陰極和陽(yáng)極之間子(electrons)與陽(yáng)極的空穴(holes)在電場(chǎng)力的作用下，分別由陰極和

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本文編號(hào)：2817032