白色有机电致发光器件中电荷平衡及器件性能提高的研究

论文摘要

近些年来,白色有机电致发光器件因其在平板显示和固态照明上的应用,引起了人们广泛的关注。为了提高器件的性能(比如效率,色稳定性,寿命等),人们尝试了众多的方法。通常情况下,有机半导体材料中空穴的迁移率往往很高,是有机电致发光器件中的多数载流子,于是,电子就成了相对的少数载流子。然而,根据有机电致发光的发光过程与机制,载流子间的电荷平衡却对它们复合而产生的激子数,进而对白色有机电致发光器件的效率等性能的提高有着非同寻常的意义。因此,我们着眼于通过器件结构的设计与优化,最终提高了器件中的电荷平衡进而得到了高性能的器件。具体开展了如下几方面的工作:1.减少空穴的注入和传输。选用电子传输性能良好的Zn(BTZ)2作为蓝光层,通过设计不同类型的空穴传输层,发现了它对空穴的陷阱作用。在试验不同厚度的发光层后,我们降低了传输到后面有机层的空穴数量,提高了电荷平衡,得到了一种最佳厚度的双发光层白色电致发光器件。2.调节载流子分布。我们参考了各种材料的能级值,通过优化器件结构,获得如下重要进展:a)制得了高效的三基色磷光器件,利用红、绿色磷光材料间的能量传递,平衡色彩分布,制备出了一种高效率暖白光器件;b)研发了一种传统结构的,高效荧光白色有机电致发光器件,通过材料的能级特性和发光层的厚度调节载流子的分布,实现了器件稳定的白光发射;c)我们在研究了混合界面层的功能后,成功地控制了载流子的分布,并解决了困扰在性能提高和厚度之间的矛盾。优化后的器件,最大电流效率和流明效率分别为20.9 cd/A和19.9 lm/W(0.007 mA/cm2)。3.提高载流子传输。我们提出了混合过渡层的概念。此层是在空穴传输材料(或电子传输材料)中掺入发光染料构成的,包括提高电子传输性和提高空穴传输性的两种类型。加入混合过渡层后,载流子更容易借助此层传递到发光层,从而成功地提高了载流子传输,增加了载流子的复合几率。制得的器件最大电流效率和流明效率分别为13.3 cd/A和11.3 lm/W,色坐标仅从(0.300, 0.371)变化到(0.312, 0.366)。4.介绍了一种商用的蓝光材料,并对其性能和在OLED上的应用进行了系统的研究,为本论文中它的应用起到了铺垫作用。5.对下一步的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 有机电致发光的发展历程
• 1.2 有机电致发光机制简介
• 1.2.1 有机分子能态及能级跃迁
• 1.2.2 有机分子的激发
• 1.2.3 有机分子的辐射跃迁过程（发光）
• 1.3 载流子注入及传输机制
• 1.4 有机电致发光器件的性能参数
• 1.4.1 发射光谱
• 1.4.2 发光亮度
• 1.4.3 发光色度
• 1.4.4 发光效率
• 1.5 有机电致发光领域目前存在的主要问题
• 1.6 课题研究工作思路和论文内容
• 第二章 双空穴传输层对WOLED 中电荷平衡及器件性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验操作及步骤
• 2.3 单空穴传输层对WOLED 中电荷平衡及器件性能的影响
• 2.4 发光层厚度对WOLED 中载流子分布及器件性能的影响
• 2.5 混合空穴传输层对WOLED 中电荷平衡及器件性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 通过掺杂磷光染料提高WOLED 器件性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验操作及步骤
• 3.3 发光层间的能量转移研究
• 3.4 器件性能与发光层厚度间的关系
• 3.5 本章小结
• 第四章 蓝光材料 N-BDAVBi 对 OLED 性能提高的应用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验操作及步骤
• 4.3 N-BDAVBi 的电化学性质
• 4.4 N-BDAVBi 的载流子传输特性
• 4.5 N-BDAVBi 的单发光层器件性能研究
• 4.6 N-BDAVBi 作为掺杂染料的器件性能研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 提高荧光WOLED 中电荷平衡及器件效率的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验操作及步骤
• 5.3 橙黄光染料浓度对白光器件效率的影响
• 5.4 蓝光层厚度与色坐标的关系
• 5.5 器件的性能值及其高效率的成因分析
• 5.6 BAlq 的空穴阻挡特性分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 利用混合过渡层提高WOLED 中载流子传输及器件性能的研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验操作及步骤
• 6.3 提高电子传输性的混合过渡层
• 6.4 提高空穴传输性的混合过渡层
• 6.5 本章小结
• 第七章 利用界面层提高WOLED 中电荷平衡和优化其性能的研究
• 7.1 引言
• 7.2 实验操作及步骤
• 7.3 偏具电子传输性的界面层
• 7.4 混合界面层的引入
• 7.5 混合界面层的厚度
• 7.6 混合界面层的浓度
• 7.7 混合界面层在优化白光器件性能中的应用
• 7.8 结论
• 第八章 全文总结与今后工作的设想
• 8.1 全文总结
• 8.2 今后工作的设想
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢