電荷產(chǎn)生層對(duì)疊層有機(jī)發(fā)光器件性能影響的研究.pdf

1、近年來,疊層有機(jī)發(fā)光二極管(organic light-emitting diodes, OLEDs)器件中發(fā)揮重要作用的電荷產(chǎn)生層(CGL)越來越受科研人員的關(guān)注。外加電場條件下, CGL能產(chǎn)生電子和空穴,產(chǎn)生的電子和空穴分別與從陽極注入的空穴和陰極注入的電子在發(fā)光層結(jié)合而發(fā)光,實(shí)現(xiàn)了OLEDs器件在低電流密度時(shí)的高亮度、高效率、長壽命等,提高了疊層器件廣泛應(yīng)用于固態(tài)照明和平板顯示領(lǐng)域的可能性。目前,對(duì)電荷產(chǎn)生層的研究主要集中在高效率

2、CGL的開發(fā)及其工作機(jī)理分析。至今,CGL的穩(wěn)定性對(duì)疊層OELDs器件穩(wěn)定性以及光照對(duì)CGL電荷產(chǎn)生和分離過程的影響等尚不清楚。為此,本論文設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)來解決上述問題。
　　首先,比較了n-型摻雜劑對(duì)OLEDs器件電荷傳輸和穩(wěn)定性的影響。采用含銫的化合物(Cs2CO3,CsN3和CsF)作為n-型摻雜劑摻雜在電子注入層中,通過測試摻雜層的界面能級(jí)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性、穩(wěn)定性以及由摻雜層組成的器件電學(xué)特性、電容-電壓特性和穩(wěn)定性,得出C

3、s2CO3是制備EILs所用含銫化合物中的首選材料,器件性能差異歸因于它們不同的摻雜機(jī)理。
　　其次,設(shè)計(jì)了一系列的電荷產(chǎn)生層結(jié)構(gòu):Mg:Alq3(BPhen,TPBi)/MoO3,Cs2CO3:Alq3(BPhen,TPBi)/MoO3,CsN3:Alq3/MoO3,Mg(Cs2CO3):TPBi/HAT-CN和Cs2CO3/Al/MoO3,研究了CGL的組成材料及穩(wěn)定性對(duì)疊層OLEDs器件性能和穩(wěn)定性的影響機(jī)理。通過表征以Mg

4、,Cs2CO3和CsN3為摻雜劑的電荷產(chǎn)生層結(jié)構(gòu)n-doped Alq3/MoO3以及相鄰ETL和HTL的XPS和UPS譜、測試由這三種CGL組成器件的電學(xué)性能及穩(wěn)定性,得出疊層OLEDs的性能取決于CGL的組成材料及穩(wěn)定性。通過比較CGL中p-型材料為MoO3和HAT-CN的疊層OLEDs器件,得出器件的性能對(duì)摻雜劑材料有依耐性。疊層OLEDs采用同一種摻雜劑摻雜不同的ETL(Alq3,BPhen,TPBi),電子遷移率高的BPhen

5、(5.2×10-4cm2V-1s-1)有較高的發(fā)光亮度和電流效率。為降低驅(qū)動(dòng)電壓,優(yōu)化了疊層器件的各功能層厚度,最終得到1和100mA/cm2電流密度下的驅(qū)動(dòng)電壓分別為7.45和12.67V,最大發(fā)光亮度為16080cd/m2,最高電流效率和功率效率分別為16.08cd/A和6.29lm/W的器件。同時(shí)減薄有機(jī)層厚度的器件也表現(xiàn)出較長的壽命(T60％=1600 h)。此外,還設(shè)計(jì)了幾個(gè)基于Cs2CO3/Al/MoO3的疊層器件,發(fā)現(xiàn)Cs

6、2CO3/Al/MoO3也表現(xiàn)出較好的CGL特性。
　　最后,研究了光照對(duì)CGL電荷產(chǎn)生和分離過程影響以及電極界面調(diào)整對(duì)CGL光響應(yīng)的影響。比較由Mg:Alq3/MoO3,MoO3,Mg:Alq3和none組成的反置器件在黑暗和光照條件下的J-V和C-V特性曲線,進(jìn)一步驗(yàn)證了MoO3能產(chǎn)生和分離電荷,而且光照能促進(jìn)其電荷產(chǎn)生和分離過程。用LiF和MoO3分別修飾陽極和陰極,使得陽極的功函數(shù)降低,陰極的功函數(shù)增加,便于電子從陽極注入