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基于热激活延迟荧光的单层有机发光器件的研究

基于热激活延迟荧光的单层有机发光器件的研究

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作者：唐歌吉林大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里,有机发光二极管(OLED)因其高对比度、低功耗等优势,在照明和显示领域展现出了巨大的商业价值和应用前景。为了提高器件的发光效率,OLED器件通常采用复杂的多层器件结构,但这同时也提高了器件的制备成本。因此,具有低... 详细信息

在过去的几十年里,有机发光二极管(OLED)因其高对比度、低功耗等优势,在照明和显示领域展现出了巨大的商业价值和应用前景。为了提高器件的发光效率,OLED器件通常采用复杂的多层器件结构,但这同时也提高了器件的制备成本。因此,具有低成本优势的单层有机发光器件成为本领域的一个研究热点,但由于缺少传输层和阻挡层,导致电荷注入效率低以及载流子传输不平衡,单层器件性能明显低于多层器件。为了提高单层器件性能,多掺杂体系常被用于单层OLED,这同样增加了器件制备成本和复杂性。近年来,具有接近100%量子产率和双极传输特性的TADF材料受到研究人员的青睐。将TADF材料引入到单层器件中,利用TADF独特的特性来制备非掺杂单层有机发光器件,在提高器件性能的同时进一步简化制备工艺,对于推动单层有机发光器件的实用化具有重要意义。首先,我们探究了具有宽激子复合区的单层有机发光器件的光取出效率和外量子效率的分析模型。通过单层器件光取出效率和外量子效率的经典电磁学理论推导过程,对影响单层OLED器件光取出效率和外量子效率的因素进行了分析。接着,我们采用高性能热激活延迟荧光材料Cz DBA作为器件的发光层,研究了不同阳极修饰层(AML)器件的空穴注入能力,AML结构为C(2 nm)/MoO(3 nm)/C(2 nm)的器件相比于其他器件,注入效果更好,原因在于高功函数的过渡金属氧化物MoO与高电离能半导体C会形成欧姆接触,极大地消除了空穴陷阱,减少了非辐射复合损耗。此外,C在ITO阳极表面形成的界面偶极子,偶极子有助于降低ITO到MoO的空穴注入势垒。通过对阳极修饰层和发光层的优化,最终制备出了高性能的单层底发射TADF器件,外量子效率达到13.24%。之后,我们制备了探针器件,确定了器件的激子空间分布特性,结合TADF材料的量子产率(理论上接近100%)和单层器件的理论外量子效率公式,得到器件理论最大外量子效率为26.65%。最大外量子效率的实际值低于理论值的原因可能在于电荷注入和传输不平衡引起的电效率降低,导致器件的内量子效率降低,进而导致器件外量子效率降低。最后,我们制备了单层顶发射非掺杂TADF器件,器件的最大功率效率为43.21 lm/W,最大电流效率为34.24 cd/A,最大外量子效率可达10.95%。同样地,利用“探针法”我们确定了器件的激子空间分布特性,结合单层器件的理论外量子效率公式,得到顶发射器件理论最大外量子效率为12.06%,探针器件证明了大部分激子在位于距离AML与发光层界面37.5 nm处形成,激子分布更靠近中间位置,因此电荷的传输比较平衡。

关键词：单层热激活延迟荧光外量子效率电极修饰层经典电磁学理论

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