蓝绿色磷光OLED的制备及发光性能研究

以mCP为主体发光材料,蓝绿色磷光染料BGIr1作为掺杂剂,制备了6种不同BGIr1掺杂量的蓝绿色磷光有机电致发光器件(OLED),研究了不同掺杂量对蓝绿色磷光OLED器件发光特性的影响。制得器件的结构为ITO/MoO3(20nm)/NPB(40nm)/mCP:BGIr1(x%,30nm)/BCP(10nm)/Alq3(20nm)/LiF/Al(100nm),其中x%为发光层中磷光染料BGIr1的掺杂量(质量分数)。结果表明,BGIr1掺杂量为18%时,获得器件的发光性能最佳。18%BGIr1掺杂器件在488nm和512nm处获得两个主发射峰,当电流密度为26.5mA/cm2时,获得最大发光效率为6.2cd/A;在15V驱动电压下,获得最大亮度为6 970cd/cm2,CIE坐标为(0.17,0.31)。这说明,BGIr1掺杂改善了器件的发光亮度和色纯度,提高了器件的发光效率。     

蓝光磷光微腔有机电致发光器件特性的研究

使用典型蓝色磷光材料Firpic作为磷光金属微腔 有机电致发光器件(OLED)的发光层, 以高反射的Al膜作为阴极顶电极和半透明的Al膜作为阳极底电极,其结构为 Glass/Al(15nm)/MoO₃(30nm)/NPB(40nm)/mCP:Firpic(30nm,x%)/BCP(10nm)/Alq(20nm)/LiF (1nm)/Al(100nm),x%为Firpic的掺杂 质量分数,分别为4%、6%、10%、12%和14%。实验 制备了不同的OLED,比较了测量角度和不同掺杂浓度对OLED发光特性的影响。结 果显示,对发光面积为0.8cm²的器件,测量角度的不同导致蓝光 辐射波长蓝移,色坐标发 生变化,器件的510nm和472nm两个峰值变化 不相同,随着角度的增大, 较大的峰值不断衰减,而较小的峰值不断增强;并且,当掺杂浓度为12%时,OLED得 到最好的发光性能,12V电压驱动下有最大亮度18870cd/m²,说明此时的主客体间能量转移最充分。     

磷光与荧光相结合的多层白色有机发光器件

采用真空热蒸镀的方法制备了磷光与荧光相结合的 多层白色有机电致发光器件(OLED)。将绿 光磷光掺杂染料掺杂到母体CBP中作为绿光发光层;荧光材料 DCM2以亚单层的方式插入Alq₃中作为红光发光层;DPVBi为蓝光发光层。器件的结构为ITO /NPB(40nm)/DPVBi(d nm)/CBP:Ir(ppy)₃₈%(5nm)/ Alq₃(5nm)/DCM2(0.05nm)/Alq₃(45nm)/LiF(1nm)/AI(200nm)。实验中通过改变蓝光发 光层的厚度,得到了高效率的 白光OLED,器件的最大电流效率可达6.75cd/A,最大功率效率达2.67lm/W,最大亮度 达30440cd/m²。此外,当电压从4V变化到14V时色坐标从(0.59,0.39)变化到(0.35,0.38), 基本处于白光区。本文器件的特点在于其性能可以通过简单调整DPVBi的厚度,避免 了使用多掺杂层工艺的复杂性。     

加入电子阻挡层的黄色磷光有机电致发光器件

使用绿色磷光材料GIr1和红色磷光材料R-4B作 为掺杂剂,制备了一种黄色磷光有机电致发光 器件(OLED),其结构为ITO/MoO₃(60nm)/NPB(40nm)/TCTA(x nm,x＝0、5、10和15)/CPB:GIr1:R -4B(30nm,14%,2%) /BCP(10nm) /Alq₃(40nm)/LiF(1nm)/Al( 100nm)。其中x＝0,5,10,5nm。通过在发光层与空穴传输层之间增 加电子阻挡层TCTA,使器件的效率得到提高。当TCTA厚为10nm时, 起亮电压为4V左右,器 件的最大发光效率为20.2cd/A,最高亮度可以达到21840cd/m²,器件的色坐标 为(0.42,0.53)。器件的EL主峰位于524nm 和604nm。并且当电流 密度为2.49mA/cm²时,10nm厚的TCTA 电子阻挡层的器件发光效率是不加入TCTA的器件发光效率的2倍。发光效率的提高是由于电 子阻挡层的加入限制了空穴传输层NPB的发光,从而使更多的激子在发光层中复合。     

间隔层提高有机电致发光器件的性能

使用不同的有机材料作为间隔层,制备了基于CB P材料的一系列红绿双发光层有机 电致发光器件(OLED),其结构为ITO/MoO₃(50nm)/NPB(40nm)/TCTA(10 nm)/CBP:R-4B(20nm,2%)/ 间隔层(3nm)/CBP:GIr1(30nm,14%)/BCP(10 nm)/Alq₃(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),其中间隔 层材料使用BCP、TPBi和TCTA。实验比较了加入不同间隔层后OLED的发光特性,结果显 示,对发光面积为0.8cm²的器件,当器件加入间隔层后,电流效 率和亮度有很大提高,用 TCTA作间隔层时得到器件的最大效率为39.98cd/A,最大亮度为29790cd/m²;并且使用间隔 层后OLED发光性能稳定,电致发光(EL)光谱和色坐标不随驱动电压的变化而产生变化。     

基于DOPPP的高效白光OLED器件

采用真空热蒸镀的方法,以荧光染料1-(2,5-d imethoxy-4-(1-pyrenyl)-phenyl)pyrene (DOPPP)为蓝发光 层,5,6,11,2-Tetraphenylnaphthacene (Rubrene)为黄发光层,制备了结构为ITO/m-M TDATA(10nm)/NPB(30nm)/ Rubrene (0.2nm)/ DOPPP (x nm)/TAZ(10nm)/Alq₃(30nm)/LiF(0.5nm)/Al的双发光层的高效白色有机电 致发光器件(OLED)。通过调整DOPPP层的厚度,研究器件的发光性能。当DOPPP层厚小 于25nm时,器件以 黄光发射为主;当DOPPP层厚为25nm时器件的性能最佳,在电流密度为209.18mA/cm²时,获得最 大亮度为9232cd/m²,在电流密度为103.712mA/cm²时获得最大电流效率4.68cd/A, 并随着驱动电压 的升高,器件的色坐标从(0.366,0.365)变化到(0.384,0.399),都在白光的范围之内;当DOPPP层厚度超过25nm时,器件的效率和亮度 都开始下降。     

发光性能稳定的磷光与荧光复合型白光OLED

使用荧光染料TBPe和Ir(ppy)_2acac 、R-4B两种光染料,采用蓝/红绿双发光层的结构,并结合TPBi对空穴的有效限制作用 ,制备了结构为ITO/MoO₃(X nm)/ADN:(2%)TBPe(30 nm)/CBP:Ir(ppy)_2acac(14%):R-4B(2%)(5nm)/TPBi(10 nm)/Alq₃(30nm)/LiF(1nm )/Al(100nm)的磷光与荧光复合的白光OLED,其中,MoO₃的厚 分别为0、15、20、30和40nm,通过改变MoO₃的厚度调控载流子的注入能力,使用空穴阻挡层提高光效; 通过测量其电压、电流、亮度、色坐标和电致发光(EL)光谱等参数,研究不同厚度的MoO ₃对器件发光性能的影响。结果表明,在MoO₃厚为20nm的情况下,器件的效率滚降 最为平缓。在电压分别 为8、9、10、11、12和13V时,器件的色坐标分别为 (0.31,0.33)、(0.30,0.33)、(0.29,0.33)、(0.29,0.33)、(0.29,0.33)和(0.29, 0.33),具有较高的稳定性,原因为采用 蓝/红绿双发光层结构更有利于蓝光的 出射,且使用ADN主体材料掺杂蓝色荧光染料TBPe作为蓝光发光层降低三重态-三重态 湮灭几率。 研究还发现,在电压为11V、器件的亮度为9744cd/m²和电流密度为11.50mA/cm²时,最大器件的电流效率为 7.0cd/A。     

以DCJTB为颜色转换层的三原色WOLED研究

对一系列蓝光和蓝绿光器件展开研究,发现结构为ITO/NPB(40nm)/mCP(5nm)/mCP∶FIrpic(30nm)/TPBi(2nm)/TPBi∶Ir(ppy)₃(10nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al的蓝绿光器件具有最佳光电性能,其电流效率高达38.3cd/A。基于该结构,结合采用红色荧光染料DCJTB制备的颜色转换层实现了三原色白色有机发光二极管(White Organic Light-emitting Diode,WOLED)。结果表明,器件性能可通过DCJTB浓度进行调控,当其浓度为0.7%时,实现了电流效率为23.9cd/A、色坐标为(0.35,0.43)及色温为5121K的WOLED,且电流密度从1mA/cm²变化到100mA/cm²,其色坐标仅漂移(0.005,0.003)。     

基于N-BDAVBi的高效率双发光层蓝色OLED

采用蓝色有机荧光染料N-BDAVBi作为客体发光材 料,将其分别掺入主体材料ADN和DPVBi中形成双发光层,制备了结构为ITO/m-MTDATA(40nm)/NPB(10nm)/ADN:N-BDAVBi(15nm)/DPVBi:N-BDAVBi(15nm)/TPBi(30nm)/LiF(0.6nm)/Al的高效率蓝色有机荧光器件(OLED)。器件的最大电流效 率为8.13cd/A,对应色坐标为(0.178,0.302) ,电流密度为18.81mA/cm²,分别是ADN:N-BDAVBi和DPVBi: N-BDAVBi作为发光层的单发光层结构器件的2.4和1.8倍。器件性能 提高主要源于双发光层结构减弱了 载流子在界面处的积累,扩大了激子产生区域以及主体与客体之间有效的能量 转移。当驱动 电压为14V时,双发光层器件的最大亮度为20620cd/m²。     

高效率绿色磷光有机电致发光器件

采用真空蒸镀的方法,在真空度为5.0×10－4 Pa条件下,分别以传统的材料CBP、TCTA为主体材料,绿色磷光染 色材料(Ir(ppy)₃)为客体材料,制备了相应的有机电致发光 器件,研究发现采用CBP做主体材料的器件比采用TCTA做主体材料的器件能量传递更充 分。之后制备了结构为ITO/NPB(y_1nm)/ CBP:Ir(ppy)₃(x%,y nm)/TPBi(y_2nm)/LiF(0.5nm)/Al 的有机电致发光器件,进一步探究了器件磷光染色材料的掺杂比、器件总厚度对器件性能的 影响。实验结果表明,以CBP为掺杂主体材料,y=20nm,y₂=40nm,x%=8%,当y₁=65nm, 器件亮度达到最高,为67760cd/m²。当y₁=40nm时 ,器件功率效率最高,为41.2lm/W。与此同时,OLED器件的色坐标 均为(0.30,0.61)。     

以CzHQZn为主体的有机发光器件的发光效率

采用真空热蒸镀技术,分别制备了结构为ITO/2T-NATA(25nm)/CzHQZn(10～25nm)/TPBi(35nm)/LiF(0.5nm)/Al、ITO/2T-NATA(30nm)/CBP:6%Ir(ppy)3:x%CzHQZn(20nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.5nm)/Al和ITO/2T-NATA(30nm)/CBP:6%Ir(ppy)3:10%CzHQZn(xnm)/Alq3((70-x)nm)/LiF(0.5nm)/Al的3组有机电致发光器件(OLED)。器件中,CzHQZn既有空穴传输特性,又是黄光发射的主体。为了提高其发光效率,利用磷光敏化技术,研究了掺杂层中不同掺杂浓度和掺杂层不同厚度时器件的发光效率。结果表明,器件的效率随着掺杂发光层的厚度和掺杂浓度的变化而改变,当发光层的厚度为18nm时,CzHQZn掺杂浓度为10%的器件性能较好;在10V电压下,器件的最大电流效率达到3.26cd/A,色坐标为(0.4238,0.5064),最大亮度达到17560cd/m2。     

功能层界面制备方法对OLED性能的影响

在功能层界面处采用各功能材料共蒸的方法,制备了典型的绿光有机发光器件(OLED)。器件的结构为ITO/NPB(37nm)/(NPB:Alq3)(3nm)/Alq3(27nm):C545T(3%)/Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),并与传统的制备方法进行了比较。结果发现,起亮电压从4.5V降低到2.5V,最高耐压从16V提高到21V,最大亮度从13 940cd/m2提高到24 630cd/m2,发光效率由7.0cd/A提高到11.4cd/A。结果表明,本文方法有利于载流子传输,可以有效提高激子形成概率,提高了OLED发光效率。     

基于CBP的高效稳定绿色磷光OLED

使用真空蒸镀法分别制作了以TCTA和CBP做为主体材料的绿色磷光OLED器件,发现采用CBP为主体材料的器件比采用TCTA为主体材料的器件更稳定。之后在采用CBP作为主体材料的器件中分别掺杂了3%,6%,9%的蓝色客体磷光材料FIrpic,得出在掺杂浓度为3%时,即器件结构为ITO/HAT-CNTAPC/CBP:8%Ir (ppy)3:3%FIrpic/Tmpypb/Liq/Al时性能最佳。FIrpic掺杂比例为3%时得到最大功率效率和最大电流效率分别为54.3 lm/W和64.8 cd/A,最大亮度为51 940 cd/m2。研究表明Firpic的掺杂,在不改变绿色磷光OLED光谱性能的同时,有助于提高绿色磷光OLED的电光性能。     

基于FHQZn发光的新结构有机黄光器件

利用一种新型材料(E)-2-(2-(9H-fluoren-2-yl)vinyl)quinolato-Zinc(FHQZn)制备了一种新结构的黄光OLED,器件的结构为:indium-tinoxide(ITO)/4,4′,4″-{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine(2T-NATA)(15nm)/FHQZn(xnm)/4,4′-bis(2,2′-diphenylvinyl)-1,1′-biphenyl(DPVBi)(20nm)/2,2′,2″-(1,3,5-phenylene)tris(1-phenyl-1H-benzimidazole-(TPBi):6%factris(2-phenylpyridine)iridium(Ir(ppy)3)(45nm)/LiF(0.5nm)/Al,FHQZn作空穴传输层和黄色发光层,DPVBi作空穴阻挡层,TPBi中掺杂Ir(ppy)3作电子传输层;研究了发光层FHQZn的厚度对该器件的发光性能的影响。当FHQZn厚度x=25时,得到了效率和亮度最大的黄光器件,最大电流效率为1.31cd/A(at13V),最大亮度为5705cd/m2(at14V),此时色坐标为(0.4,0.5516)。     

Highly Efficient Green‐Emitting Phosphorescent Iridium Dendrimers Based on Carbazole Dendrons

Green‐emitting iridium dendrimers with rigid hole‐transporting carbazole dendrons are designed, synthesized, and investigated. With second‐generation dendrons, the photoluminescence quantum yield of the dendrimers is up to 87 % in solution and 45 % in a film. High‐quality films of the dendrimers are fabricated by spin‐coating, producing highly efficient, non‐doped electrophosphorescent organic light‐emitting diodes (OLEDs). With a device structure of indium tin oxide/poly(3,4‐ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonic acid)/neat dendrimer/1,3,5‐tris(2‐N‐phenylbenzimidazolyl)benzene/LiF/Al, a maximum external quantum efficiency (EQE) of 10.3 % and a maximum luminous efficiency of 34.7 cd A^–1 are realized. By doping the dendrimers into a carbazole‐based host, the maximum EQE can be further increased to 16.6 %. The integration of rigid hole‐transporting dendrons and phosphorescent complexes provides a new route to design highly efficient solution‐processable dendrimers for OLED applications.     

利用石墨烯掺杂在NPB中的OLED性能研究

采用NPB掺杂石墨烯作为空穴传输层,制备有机电致发光器件(OLED),器件结构为ITO/NPB:Graphene(20wt.%)(50nm)/Alq3(80nm)/LiF(0.5nm)/Al(120nm)。将其与标准器件ITO/NPB(50nm)/Alq3(80nm)/LiF(0.5nm)/Al(120nm)作性能比较,研究石墨烯对OLED性能的影响。结果表明,在NPB中掺杂石墨烯薄层的器件,在同等条件下性能最佳,当电流密度为90mA/cm2时器件电流效率达到最大值3.40cd/A,与标准器件最高效率相比增大1.49倍;亮度在15V时达到最大值10 070cd/m2,比标准器件最大亮度增大5.16倍。     

利用Ir(ppy)_3敏化CzHQZn提高OLED的性能

用CzHQZn作为受主,利用磷光敏化的方法制备了有机电致黄光和白光器件。黄光器件采用Ir(ppy)3掺杂4,4-N,N′-=咔唑基联苯(CBP),敏化新的黄光材料CzHQZn作为发光层,当发光层厚度为18nm时器件性能最好,最大发光效率为3.26cd/A(at10V),最大发光亮度为17560cd/m2(at10V);白光器件采用多发光层结构,结合ADN的蓝光复合发光,同时加入了电子阻挡层(NPBX)和空穴阻挡层(BCP),获得的白光器件最大发光效率为2.94cd/A(at8V),最大亮度为11089cd/m2(at13V)。     

基于ADN的非掺杂高效蓝色OLED器件

采用真空蒸镀的方法,制备了以ADN为发光层的高效率非掺杂蓝色有机电致发光器件.器件的结构为ITO/2T-NATA(15 nm)/NPBx(15 nm)/ADN(25+d nm)/BCP(8 nm)/ Alq_3(30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al.通过调整ADN层的厚度,研究了器件的发光性能.测试结果表明,器件在6 V电压时电流效率达到最大,为2.77 cd/A;在16 V时亮度达到最大,为7 227 cd/m~2.当ADN的厚度为30 nm、器件的电压从5 V变化到16 V时,色坐标在(0.21,0.32)至(0.19,0.29)之间,均在蓝光区域.

Abstract：

Using ADN as the emitting layer, high efficient undoped blue organic light-emitting diodes(OLEDs) with a typical structure of (ITO)/ 2T-NATA(15 nm)/ NPBx(15 nm)/ ADN(25+d nm)/BCP(8 nm)/Alq_3 (30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al were fabricated via thermal vacuum deposition method. This device has a maximum luminous efficiency of 2.77 cd/A at 6 V and maximum luminance of 7 227 cd/m~2 at 16 V. The CIE coordinates of the device are within the blue region when the thickness of ADN is 30 nm and the voltage changes among the range of 6～16 V.     

Molecular Engineering of Blue Fluorescent Molecules Based on Silicon End‐Capped Diphenylaminofluorene Derivatives for Efficient Organic Light‐Emitting Materials

Blue fluorescent materials based on silicone end‐capped 2‐diphenylaminofluorene derivatives are synthesized and characterized. These materials are doped into a 2‐methyl‐9,10‐di‐[2‐naphthyl]anthracene host as blue dopant materials in the emitting layer of organic light‐emitting diode devices bearing a structure of ITO/DNTPD (60 nm)/NPB (30 nm)/emitting layer (30 nm)/Alq₃ (20 nm)/LiF (1.0 nm)/Al (200 nm). All devices exhibit highly efficient blue electroluminescence with high external quantum efficiencies (3.47%–7.34% at 20 mA cm^?2). The best luminous efficiency of 11.2 cd A^?1 and highest quantum efficiency of 7.34% at 20 mA cm^?2 are obtained in a device with CIE coordinates (0.15, 0.25). A deep‐blue OLED with CIE coordinates (0.15, 0.14) exhibits a luminous efficiency of 3.70 cd A^?1 and quantum efficiency of 3.47% at 20 mA cm^?2.