白色有機(jī)發(fā)光二極管(white organic light-emitting diodes,WOLED)因具有成本低、重量輕、對(duì)比度高、柔性好、色彩豐富等優(yōu)點(diǎn),受到了廣泛關(guān)注。隨著三十多年的快速發(fā)展,WOLED在平板顯示器和固態(tài)照明領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本文采用非摻雜發(fā)光層的三波段白光有機(jī)發(fā)光二極管作為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了發(fā)光層厚度對(duì)WOLED器件性能及光譜穩(wěn)定性的影響。首先,我們研究了陽極//B-G-O//陰極順序的三波段WOLED器件,采用極薄的非摻雜發(fā)光層,厚度均在1 nm以下,各發(fā)光層間分別制備了3 nm的雙極性共蒸間隔層。通過改變藍(lán)光、綠光及橙光發(fā)光層的厚度,探究發(fā)光層厚度對(duì)WOLED器件性能及光譜穩(wěn)定性的影響。隨著藍(lán)光發(fā)光層及橙光發(fā)光層厚度的增加,器件效率逐漸降低。隨著陽極一側(cè)的藍(lán)光發(fā)光層厚度的增加或陰極一側(cè)橙光發(fā)光層厚度的減少,光譜穩(wěn)定性逐漸升高。綠光發(fā)光層主要起到形成高效、穩(wěn)定且連續(xù)的能量傳遞的作用,其厚度變化對(duì)器件光譜穩(wěn)定性影響不大。因此,我們初步認(rèn)為光譜穩(wěn)定性與能量傳遞和發(fā)光材料的陷阱作用相關(guān)。另外,通過設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn),使用TCTA和TmPyPB分別作為單極性間隔層,證明了雙極性共蒸間隔層在器件性能及光譜穩(wěn)定性上的優(yōu)勢(shì)。綜合結(jié)果得出,制備的最佳器件的電流效率及功率效率分別達(dá)到62.8 cd/A及65.9 lm/W,當(dāng)亮度從1000 cd/A升高到10000 cd/A時(shí),器件的色度(Commission Internationale de L'Eclairage,CIE)坐標(biāo)變化為(0.001,0.002)。然后,在陽極//B-G-O//陰極順序的三波段WOLED器件的基礎(chǔ)上,通過改變發(fā)光層的順序,研究了陽極//O-G-B//陰極順序的三波段WOLED器件。隨著橙光發(fā)光層及藍(lán)光發(fā)光層厚度的增加,器件的效率逐漸降低。光譜的穩(wěn)定性隨著陽極一側(cè)橙光發(fā)光層厚度的增加逐漸增強(qiáng),隨著陰極一側(cè)的藍(lán)光發(fā)光層厚度的減少而逐漸增強(qiáng)。綠光發(fā)光層的厚度變化對(duì)光譜穩(wěn)定性影響仍舊不大。從發(fā)光層厚度的比例來看,隨著陽極一側(cè)發(fā)光層厚度與陰極一側(cè)發(fā)光層的厚度的比例值逐漸減小,器件的光譜穩(wěn)定性也逐漸降低。此外,在保持各發(fā)光層厚度比例相同的情況下,隨著發(fā)光層厚度增加,器件的光譜穩(wěn)定性并無明顯變化。綜合結(jié)果得出,最佳的器件的電流效率及功率效率分別達(dá)到59.9 cd/A及60.4 lm/W,當(dāng)亮度從1000 cd/A升高到10000 cd/A時(shí),器件的CIE坐標(biāo)變化為(0.004,0.002)。最后,我們研究了發(fā)光層厚度與光譜穩(wěn)定性之間的機(jī)理。通過進(jìn)行瞬態(tài)光致發(fā)光壽命測(cè)試,可以證明期間內(nèi)部存在能量傳遞。通過對(duì)比藍(lán)光發(fā)光層位于不同位置的薄膜藍(lán)光探針器件以及不同順序的三波段WOLED器件的性能及光譜,確定了激子濃度從陽極一側(cè)向陰極一側(cè)逐漸降低。分析確定了光譜穩(wěn)定性受到能量傳遞、激子濃度的變化、發(fā)光材料的陷阱作用的共同影響。因此,當(dāng)發(fā)光層厚度的比例相同時(shí),同時(shí)增加發(fā)光層的厚度對(duì)器件性能影響不大,而陽極一側(cè)發(fā)光層越厚,或陰極一側(cè)發(fā)光層越薄時(shí),光譜穩(wěn)定性越好。
【學(xué)位單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN383.1
【部分圖文】：

圖 1.2 COG 與 COF 屏幕封裝工藝顯示行業(yè)的潛力外，因 OLED 具有良好的節(jié)能特性，OLED 極固體照明光源。照明是人類生活中不可或缺的一部分，自從 白熾燈以來，涌現(xiàn)出了多種照明技術(shù)，包括熒光燈、鹵鎢燈、 OLED 等。表 1.1 列出了各照明器件的性能參數(shù)。由于發(fā)光原、鹵鎢燈及高壓鈉燈的功率效率較低，尤其是白熾燈，大部分而散失了。熒光燈的效率較高，但是在熒光燈的制作過程中將利于環(huán)保。鹵鎢燈與高壓鈉燈會(huì)產(chǎn)生紫外光與紅外光而浪費(fèi)電能對(duì)人體皮膚造成損傷，也可能會(huì)吸引昆蟲。此外，頻閃會(huì)傷影響健康，也制約了它們的發(fā)展。LED 及 OLED 作為半導(dǎo)體于其高效、環(huán)保、健康等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為第四代照明光源和綠色方面較 OLED 有較大的優(yōu)勢(shì)，但是 LED 有很強(qiáng)的眩光，而 O

由于庫倫力的作用束縛在一起，形成電子空穴對(duì)，即激子。由于電輸?shù)牟黄胶�，因此激子的主要形成區(qū)域通常不會(huì)覆蓋整個(gè)發(fā)光層，因度梯度產(chǎn)生擴(kuò)散遷移，激子的壽命大約在皮秒到納秒之間。產(chǎn)生的激態(tài)激子和三線態(tài)激子，單線態(tài)激子大約占 25%，三線態(tài)激子大約占、最后，激發(fā)態(tài)能量通過輻射躍遷，產(chǎn)生光子，并釋放出光能，OLE取決于發(fā)光層有機(jī)分子的類型。在熒光發(fā)光材料中，只有單線態(tài)激子躍遷的方式發(fā)光，而三線態(tài)激子只能通過非輻射躍遷的方式回到基態(tài)Pt、Eu、Os 等金屬被引入到有機(jī)發(fā)光材料中[31]，形成磷光材料，實(shí)現(xiàn)子的輻射躍遷與發(fā)光。 最近，熱活化延遲熒光材料由于單線態(tài)與三之間的能級(jí)差較小，使得三線態(tài)激子能夠有效地通過系間竄越至單線33]，實(shí)現(xiàn) 100%的激子利用率[34]，在 OLED 等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,是目學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[35-37]。①

圖 2.1 各有機(jī)材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)及器件結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1 所示為本文所用有機(jī)材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖及主要器件結(jié)構(gòu)圖。表 2.1為各有機(jī)材料的 HOMO 能級(jí)與 LUMO 能級(jí)的參數(shù)。本文所用的有機(jī)材料中，除Bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2’) acetylacetonate iridium(III) (PO-01)從西安寶萊特購(gòu)買，其余材料均從西格瑪購(gòu)買。Bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-C2,N](picolinato)iridium(III) (FIrpic)為藍(lán)色磷光發(fā)光材料，Bis[2-(2-pyridinyl-N)phenyl-C](2,4-pentanedionato-O2,O4)iridium(III) (Ir(ppy)2acac)為綠色磷光發(fā)光材料，PO-01 為橙色磷光發(fā)光材料。4,40,400-tri(N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA)與 1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene (TmPyPB)分別為空穴傳輸材料與電子傳輸材料，如表 2.1 所示，TCTA 的 HOMO 能級(jí)為 5.8 eV，LUMO 能級(jí)為 2.4 eV，與 TmPyPB 的 LUMO 能級(jí) 2.7 eV 差 0.3 eV，而且 TCTA 的電子遷移率很低，只有 108cm2/Vs[68]，所以電子很難從 TmPyPB 注入到 TCTA。TmPyPB 的 HOMO能級(jí)為 6.7eV，作為電子傳輸層的同時(shí)也起到了能好的空穴阻擋作用。研究表明，
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