有机电致发光器件性能改善研究

论文摘要

有机电致发光器件具有主动发光、成本低、厚度薄、响应速度快、重量轻、能耗低、高亮度、高效率、工作温度范围大、可以实现全色显示和柔性显示等优点,自从1987年Tang首次报道了工作在低电压下的高亮度有机电致发光器件（OLED）以来,作为一种新型的平板显示技术,OLED倍受科学界和产业界的重视。在本论文的研究中,我们做了如下三方面的工作：第一,由于有机发光器件存在诸多问题,如效率偏低,开启电压较高等。而器件的开启电压是表征器件的一个关键参数,降低开启电压是有机发光器件通向实用化阶段必须要解决的问题。目前,几乎所有的研究者都是利用对空穴注入层的P型掺杂手段来降低器件开启电压。P型掺杂工艺存在的缺点是其可重复性低,无法保证每次制得的器件具有相同的性能。在本文中,我们通过空穴传输层的设计,利用NPB/MoOx多层结构,有效的降低了器件的开启电压。多层结构的优点就是其容易控制,工艺简单,器件具有很高的可重复性。相比于普通结构器件,利用多层结构的空穴传输层的器件在1000cd/m2时的工作电压降低了0.8v。图1和图2为不同器件电流-电压及电压亮度特性的对比,图3为器件的归一化光谱（具体见论文第二章）。第二,由于有机电致发光器件具有轻便,可柔性,低功耗等的特性,使其可以应用在一些特殊的用途,如建筑物的玻璃装饰、汽车风挡玻璃、天窗以及显示器件等。这就需要此种器件具有一定的透明度。我们对其进行了研究设计。通过利用微腔效应,我们制作了阳极和阴极具有完全相同结构的透明器件,电极结构为：Ag（20 nm）/Alq（85 nm）/Ag（20 nm）/Alq（85 nm）,通过理论设计电极结构参数（本文中只对有机层Alq的厚度进行了调节）,最终得到的器件两侧的发光效率、光谱及色坐标差别很小。图4为我们所设计的透明器件的结构示意图,从图中可以看出,除阳极一侧的玻璃外,器件的两电极具有完全相同的结构,这就保证了器件两侧的光谱,亮度及效率差别很小。我们通过理论和实验都讨论了这一结构器件的性能,理论和实验符合很好。图1（a）器件A, B, C, D,和E的电流-电压特性,（b）器件A, B, C, D,和E的亮度-电压特性图2（a）器件A,F,G和H的电流-电压特性,（b）器件A,F,G和H的亮度-电压特性图3器件A,F,G和H的归一化电致发光光谱图4透明器件的结构示意图图5为利用多层薄膜电极（Device A）和ITO电极（Device B）制备的器件的法线发射光谱。从图中可以看出,利用两个周期的多层薄膜电极制备的器件具有较强的微腔效应,器件光谱有两个共振峰,且每个共振峰都有明显的窄化现象。另外,Device A两侧电极的出射光谱差别很小。图6a为Device A的阴极一侧不同观察角度的发射光谱,随着观察角度的增加,光谱共振峰发生蓝移。图6b为Device A的阳极一侧不同观察角度的发射光谱,其变化趋势与阴极一侧的光谱变化趋势相同。第三,柔性衬底作为器件的衬底,最终应用在照明和显示上,这是有机电致发光器件一个极其重要的应用方向。目前熟知的透明电极ITO,其在可见光区具有很好的透过率,但是其应用在低成本、大面积柔性衬底上存在很多问题。如,地球上铟的含量很少,这使得ITO成本较高；ITO本身较脆,需要高的生长温度以及一些特殊的工艺处理；铟离子的扩散特性也不利于长寿命器件的制备等。针对以上原因,我们研究设计了利用金属氧化物和金属银结合的多层电极,其在可见光范围的透射率与ITO相比相差不大,而其电阻和柔韧性要远好于ITO电极。图5透明器件的结构示意图图6a透明器件的结构示意图图7为MAM多层薄膜及ITO的透射谱,从图中可以看出,在可见光范围内,多层薄膜电极具有较高透过率（平均透过率大于84%）,这一透过率很接近ITO的透过率,这就使得我们可以利用这种薄膜电极来制备无微腔效应有机电致发光器件。图8为我们利用该电极在柔性衬底PET上制备白光器件的发射光谱。图7MoOx/Ag/MoOx多层薄膜电极及ITO的透射光谱图8利用MoOx/Ag/MoOx多层薄膜电极制备的白光器件的发射光谱

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 有机电致发光器件特点概述
• 1.2 有机电致发光器件的发展和表征
• 1.2.1 有机电致发光器件的发展及应用前景
• 1.2.2 表征器件性能的参数
• 1.3 本论文的主要工作
• 3）_x作为空穴传输层的低驱动电压有机发光器件'>第二章 利用（NPB/MoO₃）_x作为空穴传输层的低驱动电压有机发光器件
• 2.1 有机电致发光器件工作机理分析
• 2.2 器件的光电性能分析
• 2.2.1 实验过程及测试
• 2.2.2 样品的制备
• 2.2.3 测试结果及分析
• 2.2.4 小结
• 2.3 结论
• 2作为电极的透明白光器件的性能研究'>第三章 利用（Ag/Alq）₂作为电极的透明白光器件的性能研究
• 3.1 有机电致发光器件中的微腔效应介绍
• 3.1.1 传输矩阵理论
• 3.1.2 光学微腔概述
• 3.1.3 有机电致发光器件中的F-P腔理论
• 3.2 金属/介质多层膜光学特性计算及透明器件的理论计算
• 3.2.1 金属/介质多层膜光学特性分析
• 3.2.2 透明器件结构设计与理论分析
• 3.3 金属/介质多层膜作为电极的透明白光有机发光器件的光电分析
• 3.3.1 测试设备
• 3.3.2 样品的制备
• 3.3.3 器件的光电特性分析
• 3.3.4 小结
• 3.4 结论
• 第四章 利用MoOx/Ag/MoOx作为透明电极的有机电致发光器件性能的研究
• 4.1 彩色显示技术中的三基色原理
• 4.2 利用MoOx/Ag/MoOx作为阳极制备基于Alq的柔性绿光有机电致发光器件研究
• 4.2.1 多层电极光学特性计算
• 4.2.2 器件结构及制备
• 4.2.3 器件的光电性能测试与分析
• 4.2.4 小结
• 4.3 利用MoOx/Ag/MoOx制作的柔性白光有机电致发光器件
• 4.3.1 利用MoOx/Ag/MoOx作为电极制备白光器件的意义
• 4.3.2 器件结构及制备
• 4.3.3 器件的光电性能测试与分析
• 4.3.4 小结
• 4.4 结论
• 论文总结
• 参考文献
• 作者简介及科研成果
• 致谢