磷光敏化熒光的白色有機電致發(fā)光器件的研究.pdf

1、有機電致發(fā)光作為下一代的顯示和照明技術一直是廣大的光電研究人員關注的焦點，但是常規(guī)有機電致發(fā)光器件25％的量子效率限制成為一個不可突破理論極限。隨著可以實現三線態(tài)激子電致發(fā)光的磷光材料的問世，為突破這一理論極限提供了可能，利用磷光材料制備的有機電致發(fā)光器件的發(fā)光效率在不斷地提高，但是其在大電流下的電致磷光效率迅速下降問題成為影響其使用的一個瓶頸。為解決三線態(tài)激子湮滅導致的磷光材料摻雜的電致發(fā)光器件在大電流密度時發(fā)光效率的迅速下降問題，本

2、博士論文利用熒光與磷光材料共摻雜的方式，通過能量傳遞的方式來降低三線態(tài)激子壽命，減少三線態(tài)激子湮滅效應。并在此基礎上，通過選擇與磷光材料在顏色上匹配的熒光材料，同時對發(fā)光器件的結構進行了合理的設計，最終實現了高亮度的白色電致發(fā)光器件，并對磷光敏化熒光相關的機理問題進行了詳細的研究。磷光敏化熒光電致發(fā)光器件在電激發(fā)下具有更大激子形成截面，同時具有短的三線態(tài)激子壽命，會大大降低在大電流時三線態(tài)激子湮滅的發(fā)生，對提高器件發(fā)光效率具有顯著作用。

3、本文一共分為五章，第一章總結了最新的關于有機白光電致發(fā)光器件的研究進展，并介紹了相關的發(fā)光材料和器件的工作原理以及有機電致發(fā)光的研究和測試方法。第二至四章是本論文的研究部分，具體內容如下:
　　第二章，首先，通過對于(Poly(9-vinylcarbazole))(PVK)∶Bis(2，4-difluorophenylpyridinato)(Fir6)∶rubrene薄膜的吸收、光致激發(fā)以及穩(wěn)態(tài)光致發(fā)射光譜的研究，確定了Fir6與

4、rubrene間能量傳遞過程對于薄膜的發(fā)光性質具有非常重要的作用，并通過激子動力學模型對其作用進行了說明。然后，利用瞬態(tài)發(fā)光測量技術對PVK∶Fir6∶rubrene薄膜的瞬態(tài)發(fā)光衰減曲線進行了研究，確定Fir6與rubrene間能量傳遞傳遞過程可以有效的降低Fir6的三線態(tài)激子壽命，證明了利用磷光材料與熒光材料之間的能量傳遞作用來解決磷光材料電致發(fā)光效率在大電流迅速下降問題的可行性。通過研究Fir6與rubrene間能量傳遞速率與ru

5、brene濃度間的關系說明了他們之間的能量傳遞過程是以分子間電偶極相互作用的F(o)ster能量傳遞作用為主。最后，通過電致發(fā)光器件發(fā)光效率的研究證實了Fir6與rubrene間能量傳遞可以改善Fir6的電致發(fā)光效率隨電流下降的問題，并得到了器件效率整體的提高。說明了磷光敏化熒光的電致發(fā)光是提高大電流下電致發(fā)光效率的有效手段。
　　第三章，本章主要對在磷光熒光雙摻雜的電致發(fā)光器件中電致發(fā)光顏色隨電壓產生飄移的問題進行了研究。通過分

6、析，我們排除了電場引起的激子復合區(qū)域的移動以及熒光摻雜客體飽和而引起顏色隨電壓飄移的可能。通過對PVK∶Fir6∶rubrene(100∶10∶0.3 in wt.)薄膜的電調制下的穩(wěn)態(tài)以及瞬態(tài)光致發(fā)光的研究，確定了Fir6與rubrene間Dexter能量傳遞作用隨電場而得到增強的效應是導致發(fā)光器件顏色隨電壓飄移的一個重要原因。我們還發(fā)現摻雜客體對于載流子的直接俘獲作用也是造成PVK∶Fir6∶rubrene薄膜電致發(fā)射光譜隨電壓變化

7、的另一重要原因。最后，我們進行了利用電致激基締合物來避免在雙摻雜器件中兩摻雜客體間能量傳遞的作用而實現白色發(fā)光的嘗試并且通過perylene與(1，1-Bis[4-[N,N'-di(p-tolyl)amino]phenyl]cyclohexane)(TAPC)雙摻雜的PVK聚合物發(fā)光器件實現了白光的發(fā)射。
　　第四章，我們進行了利用綠色磷光材料(fac-tris(2-phenylpyridine) iridium(Ir(ppy)3

8、)來敏化熒光材料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethylj ulolidyl-9-enyl)-4Hpyran(DCJTB)的研究，通過對器件結構上的設計，實現了對在電激發(fā)下所產生的單線態(tài)和三線態(tài)激子進行管理的辦法來達到獲得高亮度的白色電致發(fā)光器件的目的。通過對PVK∶Ir(ppy)3∶DCJTB薄膜的光致發(fā)光、三線態(tài)激子壽命和電致發(fā)光器件的發(fā)光特性的研究證實了Ir(ppy

9、)3對于DCJTB可以實現良好的敏化效果。根據合成白光在顏色方面的考慮，選擇了摻雜濃度為PVK∶Ir(ppy)3∶DCJTB為(100∶5∶0.4 in wt.)的摻雜聚合物薄膜與N,N'-diphenyl-N，N'-bis(1-naphthyl)-1，1'-biphenyl-4，4"-diamine(NPB)藍色熒光層搭配來實現白光。利用2，9-Dimethyl-.4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline(BC

10、P)的空穴阻擋作用實現對激子復合區(qū)域的控制，同時利用單線態(tài)激子與三線態(tài)激子不同長度的擴散距離，通過結構為ITO/PEDOT∶PSS(30 nm)/PVK∶Ir(ppy)3∶DCJTB(100∶5∶0.4 in wt.)(60 nm)/NPB(4 nm)/BCP(10 nm)/Alq3(20nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)的電致發(fā)光器件實現了對于單線態(tài)和三線態(tài)激子管理的目的，并獲得了白色發(fā)光，其亮度為8700cd/m2，最

11、大流明效率為41m/W。
　　第五章，是結論與未來工作展望。通過上面的研究，我們得到以下結論:1，確定通過磷光敏化熒光可以改善大電流情況電致磷光效率迅速下降的問題并實現了器件整體效率的提高。2，確定了電場誘導的能量傳遞增強與熒光材料對載流子直接俘獲作用會影響電致發(fā)射光譜的穩(wěn)定性。3，通過對器件結構的設計，實現了器件的激子管理并獲得了高亮度的白光發(fā)射。我們將在以下兩個方面開展進一步研究。材料方面，需要找到成膜性更好能級更加匹配的聚合