基于深红光发光层的白光有机电致发光器件性能的研究

作     者：成绍伟 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈平

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：有机电致发光器件 激基复合物 深红光 光谱稳定性 

摘      要：有机电致发光器件（Organic Light-Emitting Diode,OLED）凭借其开启电压低、响应时间短、显色指数高、色域广阔、体积轻薄、能耗低等优势而成为新一代显示和照明技术的重要代表之一。发射波长在深红至近红外范围内的OLED,可应用于血氧检测,光动力疗法,生物医学成像,光通信,夜视仪,植物生长监测系统等方面。然而,深红光发射存在非辐射衰变（NR）严重、色稳定性不足等问题,导致基于深红光发光层的器件效率低,亮度低,显色性差。尽管科研人员在OLED的研发和商业化等方面投入了大量的人力和财力,在红光尤其是深红光方面的研究却相对较少。针对深红光发射的上述问题,本论文设计了多种不同的OLED结构体系,发现采用激基复合物作为深红光发光材料的主体时器件的性能最好。相对于其他主体材料,激基复合物体系具有宽半峰全宽,强双极性和多样化的选择性等特性。本论文的主要工作内容如下: （1）设计了一系列实验,通过优化器件结构和选择合适的材料,确定了以4,4′,4″-tris（N-3-methylphenyl-N-phenylamino）triphenylamine（m-MTDATA）和4,7-D iphenyl-1,10-phenanthroline（Bphen）作为激基复合物的给体和受体,以深红光发光材料lridium,（cyano-κC）[[1,1 -（1,3-phenylene-κC2）bis[3-butyl-2,3-dihydro-1H-imida zolato-κC2]]（5-）][2-（1-isoquinolinyl-κN）benzo[b]thien-3-yl-κC]-（ACI）(btiq-CN)为客体制备有机电致发光器件。然后探究给体和受体的掺杂比例、btiq-CN的掺杂浓度以及各功能层的厚度对器件性能的影响,最终在给体和受体掺杂比例为1:1,发光材料btiq-CN的掺杂浓度为10%,发光层厚度为25 nm时制备出开启电压为2.5 V,最大电流效率（CE）为2.04 cd/A,CIE坐标为（0.655,0.321）,外量子效率（EQE）为2.54%的深红光单色OLED。超低的开启电压归因于激基复合物体系的双极性传输,有效降低了能量势垒,促进了载流子传输平衡。 （2）根据加色法原理,加入蓝光掺杂层来制备白光器件。在确定了使用m CP作为蓝光层的主体材料后,通过调整各发光层的厚度和蓝光材料的掺杂浓度,最终制备出CIE色坐标为（0.335,0.307）的标准白光OLED,不足的是器件的效率和光谱稳定性较差,显色指数CRI仅为51。为了稳定光谱、提高器件效率,在器件中加入绿光掺杂层。通过调整绿光材料的掺杂浓度、各发光层厚度以及加入间隔层,器件的性能有了一定提升,但是器件的开启电压较大,且光谱稳定性依然较差。最终将绿光掺杂层更换为绿光超薄层,并使用m CP作为各发光层的间隔层,通过调整间隔层和超薄层的厚度对白光器件进行优化,在深红光发光层和绿光超薄层的间隔层厚度为4 nm,超薄层厚度为0.3 nm时,制备出最大电流效率为22.51 cd/A,最大功率效率为10.6 lm/W,EQE为5.06%,最大亮度为23619 cd/m2的三色白光OLED。总的来说,优化后的三色白光器件在电流效率、亮度、光谱稳定性方面都有了较大提升。