基于叠层结构的顶发射有机发光二极管光电性能研究

作     者：梁真山 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王振

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：顶发射有机发光层二极管 微腔效应 叠层结构 电荷产生层 效率滚降 

摘      要：近年来,顶发射有机电致发光二极管(Top-emitting Organic Light Emitting Diode,TEOLED)由于具有高开口率、高颜色纯度以及低耗能等特点,在小规模显示设备中受到广泛应用。TEOLED由于其出光方向的顶部电极穿透率较低,其内部有机腔体形成法布里-珀罗谐振腔,从而导致微腔效应较为严重,所以TEOLED的光电性能仍有较大提升空间。当前TEOLED的主流优化方法是通过优化器件出光电极的穿透率以及器件的有机腔长,从而提升器件光电性能。为此,本论文采取传统的TEOLED方法的基础上,进一步将叠层结构引入TEOLED中,采用电荷产生层(Charge Generation Layer,CGL)连接两个单层的发光结构从而提升器件性能。本论文的具体优化措施如下:1.单层TEOLED器件的光电性能研究。首先,对TEOLED的底部电极进行研究,通过使用Al、Ag以及Al/Ag合金作为底部电极。实验结果表明,当选择Al时器件的性能最佳,虽然Ag的反射率与空穴注入率均优于Al,但是Ag由于蒸镀时存在岛状结构,会刺穿TEOLED的有机功能层,严重影响器件效率。然后,优化器件有机腔长,通过对微腔效应第二阶微腔长度进行研究,得出当TEOLED器件的二阶微腔物理长度位于230 nm时,器件的多角度光谱角度稳定性最强且器件综合光电效率最佳。随后对TEOLED复合阴极上的光输出耦合层研究,发现其厚度为80nm时性能最佳,电流效率达到19 cd/A,并且其角度稳定性对比其他厚度较佳。对TEOLED器件的电子注入层进行优化,发现其对器件性能影响很大,当其厚度为零时,器件性能明显下降,而电子注入层一般为绝缘材料,厚度过大时同样影响器件性能,通过优化得出当电子注入层厚度为1 nm时器件性能最佳。***性能研究。对于叠层结构而言,CGL是十分重要的,其主要功能是连接两个单独的发光层单元,并且在外部电场作用下产生电荷输入至两侧发光层与电极输入的电荷进行复合。本论文主要是使用C/Zn Pc作为CGL,通过制备倒置不发光结构,验证其在外部电场下电荷产生情况。得出在C和Zn Pc的厚度分别为8 nm时,CGL的电荷产生能力最佳。为了提高CGL的电荷分离能力,进一步在其两侧加入注入层Li F和Mo O,最终得出当电流密度达到100 m A/cm时,电压仅为10V。同时,为了验证CGL的光伏特性,采用光照对器件进行照射,其电荷产生能力显著增强。3.叠层TEOLED器件光电性能研究。基于以上优化分别制备了叠层绿光TEOLED与单层绿光TEOLED。所制备的叠层TEOLED最大亮度以及最大电流效率分别为132600 cd/m和76.75 cd/A,对比单层TEOLED有大约1.9倍的性能提升。当器件亮度从1000 cd/m上升至10000 cd/m时,效率滚降从单层器件的7.5%下降至叠层器件的1.3%,器件稳定性得到提升。同时,为了进一步提升叠层TEOLED的光电性能,本论文对器件的发光层进行优化,实验得出当发光层厚度为25 nm,器件光电效率最佳,亮度达到156000 cd/m,电流效率为86 cd/A,器件性能得到进一步提升。