TCTA在外电场下的双分子发光现象

制备了三苯胺化合物4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)的单层器件ITO/MoO_3/TCTA/LiF/Al和TCTA/TPBi双层异质结器件ITO/NPB/TCTA/TPBi/Bphen/LiF/Al,研究了TCTA的双分子发光现象。通过测试器件的光电性能和薄膜的稳态光谱,得出以下结论:(1)单层器件的电致发光光谱有425 nm和600 nm两个发光峰。与TCTA薄膜的光致发光光谱对比,可知425 nm附近的蓝色发光峰来源于TCTA单体发光,而600 nm附近的橙色发光应为TCTA二聚体electromer的发光。蓝色和橙色发光混合,使单层器件发光颜色表现为白色,对应色坐标为(0.381,0.343)。(2)TCTA/TPBi双层异质结器件的电致发光光谱为440 nm的单峰,器件的最大发光亮度为930 cd/m~2,发光性能明显优于单层器件。结合薄膜TCTA、TPBi和TCTA/TPBi的光致发光光谱和紫外-可见光吸收光谱,可知双层器件的发光来自TCTA~+TPBi~-电致激基复合物。双层器件表现出良好的色稳定性,电压在6～11 V范围,CIE色坐标为(0.18±0.01,0.14±0.01)。     

基于深蓝光激基复合物构筑的OLED植物照明光源

为了得到可应用于植物照明且具有红蓝光谱的有机发光二极管（OLED）,采用两种典型的载流子传输材料,N,N′-二（1-萘基）-N,N′-二苯基-（1,1′-联苯）-4,4′-二胺（NPB）和1,3,5-三（1-苯基-1 H-苯并[d]咪唑-2-基）苯基（TPBi）以界面接触或掺杂的方式形成深蓝光激基复合物,并将其与红色磷光材料Ir（DMP-IQ）₂（acac）结合,制备得到符合植物光合作用光谱需求的OLED器件。通过改变器件结构中深蓝光激基复合物和红光发光层之间的间隔层厚度,可调节电致光谱中的蓝/红光强度比例。在以掺杂的方式形成激基复合物的结构基础上,将主体材料（mCP）掺入NPB···TPBi膜中构成三元体系,减少膜中由载流子堆积引起的激子淬灭,在NPB···TPBi···mCP掺杂比例为1···1···3的实验条件下得到2.8 V的开启电压,4528 cd/m²的亮度,3.09 cd/A的电流效率和6.96%的外量子效率。     

激基复合物给体作间隔层对激子复合区域的调节

为研究激基复合物器件激子复合区域的变化,在TPD/BPhen界面可形成激基复合物发光的基础上,以Ir(pq)2(acac)为探测层,制备器件ITO/Mo O_3(2.5 nm)/TPD((40-x)nm)/Ir(pq)2(acac)(0.5 nm)/TPD(x,x=0,3,6,10 nm)/BPhen(40 nm)/Cs2CO_3/Al,其中靠近BPhen的TPD称之为间隔层。电致发光光谱表明,该组器件的激子复合区域主要位于Ir(pq)2(acac)薄层和TPD/BPhen界面,分别发射595 nm和478 nm的光。随着TPD间隔层厚度的增加和电压的升高,发光区域向激基复合物区域(TPD/BPhen界面)移动,即更多的电子和空穴在TPD/BPhen界面形成激基复合物发光,Ir(pq)2(acac)发光减弱。当间隔层厚度由0 nm增至10nm时,6 V电压下的Ir(pq)2(acac)和激基复合物发光强度的比值由44降至1.5。对于间隔层厚度为6 nm的器件,Ir(pq)2(acac)和激基复合物发光强度的比值由6 V时的2.8降至10 V时的1.0。由此可见,激基复合物给体作间隔层能有效调节激子复合区域。     

TADF激基复合物主体材料提升溶液法制备蓝色荧光有机发光二极管的效率

为了提升溶液法制备的蓝色荧光有机发光二极管(OLEDs)的效率,采用了基于热激活延迟发光(TADF)的激基复合物作为主体材料。TADF激基复合物主体可以利用反向系间窜跃上转换形成单线态激子并将能量传递到客体,从而可以同时利用发光层中的三线态激子和单线态激子,以提升蓝色荧光器件的效率。选择蓝色荧光材料1-4-Di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene(DSA-ph)作为客体发光材料,4,4′,4″-T-ris(carbazol-9-yl)triphenylamine(TCTA)掺杂1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)(TPBi)作为热激活延迟荧光激基复合物主体,通过溶液法制备了蓝色荧光OLEDs。通过测试TCTA,TPBi以及TCTA掺杂TPBi的光致发光光谱发现,与TCTA和TPBi相比,TCTA掺杂TPBi的光致发光谱(PL)发生了明显的红移(峰值波长变为437 nm),而且光谱变宽,证明了TCTA∶TPBi激基复合物的形成。通过对于DSA-ph掺杂激基复合物主体的薄膜与DSA-ph掺杂poly(methyl methacrylate)(PMMA)的薄膜进行PL测试发现,两者发光峰相同,都是来自DSA-ph的发光,说明激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph;DSA-ph的吸收光谱与激基复合物主体的PL光谱存在很大重叠,说明激基复合物主体与DSA-ph的能量传递非常有效;通过对激基复合物主体掺杂不同浓度客体的薄膜进行瞬态PL衰减测试发现,与纯DSA-ph的寿命相比,DSA-ph掺杂激基复合物主体之后其寿命会延长,纯DSA-ph的寿命只有1.19 ns,DSA-ph掺杂激基复合物主体的荧光衰减曲线与激基复合物主体的荧光衰减曲线相似,这进一步证明了激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph。研究了主体引入以及DSA-ph掺杂浓度对器件性能的影响。对于器件的亮度、电流密度、电压、电流效率、电致发光光谱等参数进行了测试,与不采用激基复合物主体的器件相比,采用激基复合物主体的器件性能明显改善,在DSA-ph掺杂浓度为10%时,器件亮度从2133.6 cd·m^-2提升到了3597.6 cd·m^-2,器件效率从1.44 cd·A-1提升到了3.15 cd·A-1,发光峰只有来自DSA-ph的发光。采用TADF激基复合物主体的方法有潜力实现溶液法制备的高效蓝色荧光OLEDs。     

双层有机电致发光器件中多成分激发态发射

在结构为ITO/TPD(60nm)/PBD(60nm)/Al的双层器件观察到了单体发射、激基复合物发射和电荷对复合物发射.该器件和TPD∶PBD(等摩尔)混合蒸发薄膜的光致发光光谱研究表明激基复合物仅在TPD/PBD界面形成.电致发光光谱随偏置变化，反映出各激发态的不同形成机理和不同的占有比例及载流子在器件中动态复合的过程. 关键词： 电致发光 激发态发射 激基复合物 电荷对复合物     

PVK/BCP体系电致激基复合物的研究

在PVK/BCP双层电致发光器件中发现了电致激基复合物的发光,器件的光谱中,除了有与光致发光相同的发光峰,在长波方向还有一个新的发光峰,该发光峰就是电致激基复合物的发光,发光来源于BCP的激发态向PVK基态的跃迁。PVK∶BCP混合型器件由于复合区域扩展,BCP分子可以与PVK充分接触,因此电致激基复合物的发光更强。不论是在双层器件还是在混合型器件中,随驱动电压的增加,电致激基复合物的发光都会增强,而混合型器件更加明显,当电压比较高时,器件只有电致激基复合物的发光了,而没有本征发光。     

基于激基复合物激发态的电致发光材料与器件研究进展

具有分子间电荷转移激发态特性的激基复合物(Exciplex)体系,由于前线分子轨道的分离特性——最高占有轨道(Highest occupied molecular orbital,HOMO)集中分布于给体分子上,最低空轨道(Lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)集中分布于受体分子上,因此具有极小的单线态-三线态能级差(ΔE_st)以及热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)特性。因此,激基复合物体系的理论内量子效率可以达到100%。由于构建激基复合物体系的给体分子具有空穴传输特性,受体分子具有电子传输特性,因此,激基复合物体系具有平衡的载流子迁移特性,这使得激基复合物体系在作为发光层材料以及混合主体材料制备电致发光器件时具有平衡载流子迁移、扩大激子复合区域、提高器件效率以及降低效率滚降的优势。本文将讨论和总结基于激基复合物激发态体系的电致发光材料与器件基本原理、设计思路以及近期的研究进展。     

有机电致发光器件中界面激基复合物的形成

在ITO／TPD／PBD／Al双层器件中，电致发光光谱相对于TPD和PBD的荧光光谱有明显的红移。根据对TPD、PBD和TPD：PBD等量混蒸膜的PL激发光谱及电致发光光谱的研究，认为在TPD和PBD的界面产生了激基复合物。另外，该器件发射光谱既有TPD的成分也有激基复合物的成分，并且随着电流的改变，两者的相对强度发生变化。在电流密度增大时，峰值波长向长波方向移动，器件发光颜色由白光变为黄绿光。根据器件能级关系，说明了相关的现象。     

磷光铱配合物的纯度对其电致发光性能的影响

采用不同的真空热梯度升华条件,获得了不同纯度的乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱Ir(ppy)₂(acac)。以不同纯度Ir(ppy)₂(acac)为客体材料,制备了结构为ITO:MoO₃/CBP/CBP:Ir(ppy)₂(acac)/TPBi/LiF:Al的有机发光二极管(OLEDs),其中CBP和TPBi分别是4,4'-二(9-咔唑)联苯和1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。评价了不同纯度磷光铱配合物制备的器件的电致发光性能,探索了磷光铱配合物纯度对器件性能的影响。结果表明:Ir(ppy)₂(acac)升华后可以提高器件的稳定性,纯度高的材料可以在较低的掺杂浓度下获得较高的发光效率。     

白色有机电致发光器件中多组份电致激基复合物形成及抑制

从荧光-磷光复合结构的有机电致发光器件的研究入手,采用OXD-7作为蓝色荧光发光层,Ir(MDQ)2acac掺杂在母体材料作为红橙磷光发光层,设计制备了双波段白光有机电致发光器件。研究中发现,OXD-7,Alq3和NPB的三组分协同作用可以导致电致激基复合物的产生,以及由此导致的光谱红移,并使得器件发光效率降低。通过插入TDAF中间层可以有效地抑制激基复合物的产生,同时,通过控制载流子传输的平衡,以及磷光材料的掺杂浓度,可以获得器件发光亮度、效率的提升。     

多层结构的阴极修饰层对有机电致发光器件的性能改善

为提高有机电致发光器件（OLEDs）的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO₃,将其应用到器件ITO/NPB/Alq₃/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱（EL谱）,其峰值位于534 nm,发光来自于Alq₃,实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比,在电流密度40 mA·cm-2下,两个器件的电致发光光谱是一致的。在0～100 mA·cm-2范围内,对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明,随着电流密度的增加,器件的发光增强,但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比,基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明,杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO₃(5 nm),在测试范围内,器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1,相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入,使器件中的载流子更加平衡,从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中,LiF能填充Bphen的电子陷阱,增强电流的注入,同时HML也能限制空穴的传输,减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度,HML增强了电子的注入,使得器件的电荷平衡因子增大,空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明,阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。     

功能层厚度对叠层有机电致发光器件出光性能影响的数值研究

功能层厚度是影响有机电致发光器件出光效率的主要因素之一,故获得不同功能层厚度对器件出光特性的影响规律是制备高性能器件的重要基础. 本文基于薄膜光学原理、电偶极子辐射理论及Fabry-Pérot微腔原理,建立了结构为glass/ITO/N,N0-bis（naphthalen-1-yl）-N,N0-bis（phenyl）-benzidine（NPB）/tris（8-hydroxyquinoline）aluminum（Alq₃）/molybdenum trioxide（MoO₃）/NPB/Alq₃/Al的叠层有机电致发光器件的光学模型,系统地研究了各个功能层厚度对叠层有机电致发光器件出光强度的影响,得到了功能层厚度对器件出光强度影响的规律. 该模型的建立与所获得的结果可对深入了解叠层有机电致发光器件的工作机理以及制备高性能的器件提供一定的帮助. 关键词： 叠层有机发光器件 出光特性 厚度 数值研究     

The effect of driving voltage on the electroluminescent property of a blend of poly(9-vinylcarbazole) and 2-(4-biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole

The impact of driving voltage on the electroluminescence (EL) from organic light emitting diode with ITO/PVK:PBD:TBAPF₆(10:10:1)/Al structure was analyzed by the method of Gaussian fitting. Indium tin oxide (ITO) was used as anode, poly(9-vinylcarbazole) (PVK) as polymeric host, 2-(4-biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole (PBD) as electron-transporting molecule, tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBAPF₆) as organic salt and aluminium (Al) as cathode. A broad EL has been observed and it could be attributed to the overlap of emission from four different excited state complexes, including PVK:PBD exciplex, PVK:PBD electroplex, PBD electromer and PVK electromer. The EL spectra shifted to longer wavelength with the increase of driving voltage. The ratio of PVK electromer to PVK:PBD exciplex emission intensity first declined slightly and then increased remarkably, while the relative intensity of combination of PVK:PBD electroplex and PBD electromer emission remained unchanged when the voltage was increased.     

钙铝镁合金阴极对WOLED器件性能的影响

采用Ca/Al/Mg合金作为器件的阴极,基于红绿/蓝双发光层制作了6种白色磷光OLED器件,器件结构为ITO/MoO₃ (30 nm)/NPB (40 nm)/mCP:Firpic (8%,40 nm)/CBP:R-4B (2%):Ir(ppy)₃ (14%,5 nm)/TPBi (10 nm)/Alq₃(40 nm)/Ca:Al:Mg (x%,100 nm) (x=0,5,10,15,20,25)。通过改变Mg的掺杂比例,研究了不同比例的Ca/Al/Mg合金阴极对器件性能的影响。结果表明:Mg质量分数为15%的Ca/Al/Mg阴极具有良好的电子注入特性,有效改善了器件的发光特性,最大发光亮度可达1 504 cd/m²,效率达到最大值14.3 cd/A,色坐标接近(0.46, 0.42)。     

顶发射白光OLED微型显示器的蓝光掺杂特性研究

白光OLED微型显示器在信息显示领域具有重要的应用。采用真空镀膜系统,依次蒸镀Ag/ITO复合薄膜作为阳极结构,共蒸制备Mg∶Ag复合膜作为半透明阴极结构,NPB作为空穴传输材料和黄光主体材料,rubrene作为黄光掺杂料,AND作为蓝光主体料,DSA-Ph作为蓝光掺杂料,Alq3作为电子传输材料,以结构和工艺简化的蓝、黄光互补色来实现白光,通过共蒸发形式制备了结构为Ag/ITO/NPB/NPB∶rubrene（1.5%）/ADN∶DSA-Ph（x%/x=2,5,8）/Alq3/Mg∶Ag的白光OLED微型显示器,利用由Photo Research PR655光谱仪、Keithley 2400程控电源组成的光谱测试系统对器件的光电性能进行表征,研究了蓝光掺杂比对白光OLED微型显器性能的影响。结果表明,随着蓝光掺杂比的增加,白光OLED微型显示器的亮度先增加后降低,蓝光、黄光峰位有所偏移,色坐标发生一定的漂移,蓝光色纯度增加,可通过调控发光材料掺杂比实现白光OLED微型显示器性能的可控制备。初步优化获得的蓝、黄混合白光OLED微型显示器的器件,当驱动电压为5.0 V时,器件亮度达到3 679 cd·m-2,CIE坐标为（0.263,0.355）。     

效率增强的新型蓝色有机发光器件

使用一种新型空穴传输材料J003制备了不同结构、不同发光层厚度的两组蓝色发光器件,其结构为:ITO/CuPc/J003/JBEM:perylene/Al_q3/LiF/Al和ITO/CuPc/J003/JBEM:perylene/TPBi/Al_q3/LiF/Al,这里CuPc(Copper phthalocyanine)和LiF分别为空穴注入层(HIL)和电子注入层(EIL),J003为空穴传输层(HTL),JBEM(9,10-bis(3,5'-diaryl)phenylylanthracene)为发光层(EML),TPBj(1,3,5-tri(phenyl-2-benzimidazole)-benzene)为空穴阻挡层(HBL),Al_q3(tris(8-quinolinolato)aluminium complex)为电子传输层(ETL).两种结构中前者为无阻挡层的普通型结构,后者在发光层和电子传输层中加入了空穴阻挡层,是新型阻挡层结构.研究了空穴阻挡层的引入在不同厚度发光层时对器件发光性能的影响,结果表明,新型阻挡层结构能明显提高器件的亮度和效率,但依赖于发光层厚度,利用能级图分析了其中的原因.     

铽配合物Tb(o-MBA)3phen与PVK掺杂体系的发光机理

合成了一种新型的稀土铽配合物材料Tb(o-MBA)₃phen,并把它作为发光材料应用于有机电致发光器件中。将铽配合物与PVK的混合溶液用旋涂法制得发光层,并利用Alq₃作为电子传输层制备了多种结构的电致发光器件:器件A:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/LiF/Al;器件B:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/BCP/Alq₃/LiF/Al;器件C:ITO/BCP/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/Alq₃/LiF/Al。由器件A和C得到了纯正的、明亮的Tb³⁺的绿光发射,发射光谱中四个特征峰分别对应着能级⁵D₄→⁷F_J(J=6,5,4,3)的跃迁,而PVK的发光完全被抑制。在光致发光中PVK的发射光谱和铽配合物的激发光谱有一定的重叠,两者之间可能存在Frster能量传递。同时PVK与铽配合物掺杂体系的激发光谱与纯PVK的激发光谱非常相像,而与铽配合物的激发光谱差别很大,这也说明掺杂体系中铽的发光有一部分来源于PVK分子的激发,PVK与铽配合物之间存能量传递过程。研究了掺杂体系的电致发光性能,在电致发光中,铽的发光主要来源于稀土配合物直接俘获载流子形成激子并复合发光。通过优化选择得到了发光性能较好的器件,器件的最大亮度在17V时达到180cd/m²。     

White organic light-emitting diodes based on a combined electromer and monomer emission in doubly-doped polymers

We report on white organic light-emitting diodes(WOLEDs) based on polyvinylcarbazole(PVK) doped with 1,1-bis((di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane(TAPC) and perylene,and investigate the luminescence mechanism of the devices.The chromaticity of light emission can be tuned by adjusting the concentration of the dopants.White light with the Commission Internationale de L’Eclairage(CIE) coordinates of(0.33,0.34) is achieved by mixing the yellow electromer emission of TAPC and the blue monomer emission of perylene from the device ITO/PVK:TAPC:perylene(100:9:1 in wt.)(100 nm)/tris-(8-hydroxyquinoline aluminum(Alq 3)(10 nm)/Al.The device exhibits a maximal luminance of 3727 cd/m2 and a current efficiency of 2cd/A.     

White organic light-emitting diodes based on combined electromer and monomer emission in doubly-doped polymers

We report on white organic light-emitting diodes (WOLEDs) based on polyvinylcarbazole (PVK) doped with 1,1-bis((di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane (TAPC) and perylene, and investigate the luminescence mechanism of the devices. The chromaticity of light emission can be tuned by adjusting the concentration of the dopants. White light with the Commission Internationale de L'Eclairage (CIE) coordinates of (0.33, 0.34) is achieved by mixing the yellow electromer emission of TAPC and the blue monomer emission of perylene from the device ITO/PVK: TAPC: perylene (100:9:1 in wt.) (100 nm)/tris-(8-hydroxyquinoline aluminum (Alq₃) (10 nm)/Al. The device exhibits a maximal luminance of 3727 cd/m² and a current efficiency of 2 cd/A.