High-efficiency organic light-emitting diodes based on ultrathin blue phosphorescent modification layer

Yellow organic light-emitting devices(YOLEDs) with a novel structure of ITO/MoO_3(5 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(15 nm)/CBP:(tbt)_2Ir(acac)(x%)(25 nm)/FIrpic(y nm)/TPBi(35 nm)/Mg:Ag are fabricated. The ultrathin blue phosphorescent bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridi-nato-N,C2■](picolinate) iridium(Ⅲ)(FIrpic) layer is regarded as a highperformance modification layer. By adjusting the thickness of FIrpic and the concentration of (tbt)_2Ir(acac), a YOLED achieves a high luminance of 41618 cd/m~2, power efficiency of 49.7 lm/W, current efficiency of 67.3 cd/A, external quantum efficiency(EQE) of 18%, and a low efficiency roll-off at high luminance. The results show that phosphorescent material of FIrpic plays a significant role in improving YOLED performance. The ultrathin FIrpic modification layer blocks excitons in EML. In the meantime, the high triplet energy of FIrpic(2.75 eV) alleviates the exciton energy transport from EML to FIrpic.     

一种嘧啶铱（Ⅲ）配合物的结构及光电性质研究

合成了一种铱配合物（DFPPM=2-（2,4-二氟苯基）嘧啶,acac=乙酰丙酮）,利用 X 射线单晶衍射仪测定了该化合物的晶体结构。利用紫外-可见吸收光谱、发射光谱对其光物理性质进行研究。结果表明：（DFPPM）₂ Ir（acac）的单晶结构属于三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数a=14.444 4（7）nm,b=18.047 9（10）nm,c=19.220 0（9）nm,α=113.115（5）°;,β=90.453（4）°;,γ=90.989（4）°;,V=4 607.0（4）nm³。（DFPPM）₂ Ir（acac）在二氯甲烷溶液中的发射峰为 496 nm。以（DFPPM）₂ Ir（acac）为客体材料,制备了结构为ITO/NPB（40 nm）/CBP：（DFPPM）₂Ir（acac）（质量分数10%,30 nm）/TPBi（15 nm）/Alq₃（50 nm）/Mg：Ag（150 nm,10：1）/Ag（10 nm）的器件,器件的发射峰位于494 nm,最大亮度达到21 400 cd/m²,最大电流效率为12.0 cd/A,最大功率效率为 5.4 lm/W。     

间隔层对双发光层白色有机电致发光器件性能的影响

采用蓝色bis (FIrpic)和黄色bis iridium(acetylacetonate) 两种磷光染料,制备了双发光层结构的白色有机电致发光器件,器件结构为ITO/TAPC (30 nm)/host: (t-bt)₂Ir(acac) /spacer (x nm)/host: FIrpic (15 nm, 8%)/Bphen (40 nm)/Mg∶Ag (200 nm)。分别选用p型1,1-bis cyclohexane (TAPC)和n型tris borane (3TPYMB)作为主体材料制备了两种类型的器件,通过在两个发光层之间加入一层较薄的间隔层进行器件优化。结果表明,加入间隔层之后,器件性能得到提高,获得了色稳定性较好的白光器件。当主体为TAPC时,使用间隔层后器件取得最大亮度为19 550 cd/m²,最大电流效率为8.3 cd/A;当主体为3TPYMB时,使用间隔层后器件的最大亮度为1 950 cd/m²,最大电流效率为30.7 cd/A。实验结果表明,器件性能的提高,是由于加入了间隔层之后载流子复合区域拓宽,促进了发光层中电子和空穴的平衡。     

基于7-（9H-carbazol-9-yl）-N,N-diphenyl-9, 9’-spirobi[fluoren]-2-amine主体材料的高效红色电致磷光器件

研究了基于新型骨架7-（9H-carbazol-9-yl）-N,N-diphenyl-9,9’-spirobi[fluoren]-2-amine（CzFA）双极性主体材料的红色电致磷光器件的光电特性。研究结果表明：将红色磷光染料iridium（Ⅲ）bis[2-methyldibenzo-（f,h）quinoxaline]（acetylacetonate）（Ir（MDQ）₂（acac））掺杂到CzFA主体材料中,以其制备的电致发光器件具有优良的特性,最大电流效率为27.8 cd/A,最大功率效率为21.8 lm/W,最大功率效率几乎是先前报道的主体材料为CBP器件（13.7 lm/W）的1.6倍。这种咔唑-螺二芴-二胺基团所组成的双极性主体材料对于提升磷光器件的性能起到了重要的作用。     

基于mCP与UGH2为母体的双发光层高效率蓝色磷光OLED

以9,9'-(1,3-苯基)二-9H-咔唑(m CP)和1,4-二(三苯甲硅烷基)苯(UGH2)为母体,将常用的蓝光染料二(3,5-二氟-2-(2-吡啶)苯基-(2-吡啶甲酸根))合铱(Ⅲ)(FIrpic)掺入这两种母体材料中,制得具有双发光层结构的蓝色磷光有机电致发光器件,并对整个物理机制进行了阐述。该器件较基于m CP或UGH2为母体的单发光层器件有着更高的器件效率。器件的最大电流效率、功率效率、外量子效率分别为21.13 cd/A、14.97 lm/W、10.56%。器件亮度从100 cd/m2到3 000 cd/m2时,效率滚降为34.2%。     

基于咪唑并吡啶类配体新型磷光材料的合成与表征

设计开发了系列新型咪唑并吡啶类铱(Ⅲ)配合物(BIPy)₂Ir(acac)、(PIPy)₂Ir(acac)、 (4'-MPIPy)₂-Ir(acac)。在化合物Ⅲ中,当R=Ph时得到(BIPy)₂Ir(acac)材料,其中BIPy和acac分别表示2-(4-联苯基)咪唑并吡啶和乙酰丙酮。将(BIPy)₂Ir(acac)掺杂在N,N'-二咔唑-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(CBP)中制备了高效OLEDs器件,器件的最大电流效率为26.7 cd/A,最大亮度为18 000 cd/cm²,色坐标为(0.32,0.60),是首次报道的新型苯基咪唑并吡啶类铱(Ⅲ)配合物绿色磷光材料。     

以邻菲罗啉为第二配体的铱配合物及其电致化学发光性能

设计合成了一系列以邻菲罗啉为第二配体的离子型环金属铱配合物,通过核磁共振和质谱分析对其结构进行了表征,通过紫外吸收光谱、荧光光谱和循环伏安法对其光物理性质进行了研究,并测试了其电致化学发光性能。结果表明：配合物1[（pq）₂Ir（phen）]（PF₆）和2[（dpq）₂Ir（phen）]（PF₆）波峰在554.5 nm和566.5 nm处,发射黄色光;3[（pqcm）₂Ir（phen）]（PF₆）和4[（pqca）₂Ir（phen）]（PF₆）波峰在621 nm和618.5 nm处,发射红色光。几种配合物的荧光量子效率在2.5%~7.9%之间,配合物1的量子效率最高,为7.9%。配合物1的电致发光效率是最好的,在相同条件下为三联吡啶钌（[Ru（bpy）₃]²⁺）的 9.50倍,表明该铱配合物在电致化学发光领域有很好的应用潜力。     

基于Ir(ppy)3载流子直接复合发光的OLED机理研究

针对载流子在面式-三（2-苯基吡啶基-N,C^2’）铱（Ⅲ）（Ir（ppy）₃）上的聚集会对器件性能产生不良影响,在发光层中分别掺入4% 的双（2-（4,6-二氟苯基）吡啶基-N,C^2’）铱（Ⅲ）（吡啶-2-羧基）配合物（FIrpic）和4% 的4,4’,4"-三（咔唑-9-基）三苯胺（TCTA）,器件的性能有明显的提高,最高电流效率分别达到51 cd/A和43.1 cd/A,提高约79%和50%,我们将器件效率的提高归因于TCTA和FIrpic可以使聚集在Ir（ppy）₃界面的空穴向主体材料4,4’-二（咔唑-9-基）联苯（CBP）转移,进而可减弱对激子的猝灭作用。     

中间层对白色全磷光有机电致发光器件性能的影响

制备了基于蓝色磷光材料bis[3,5-difluoro-2-（2-pridyl）phenyl-（2-earboxypyribyl）iridumⅢ]（FIrpic）、红色磷光材料bis（2-methyldibenzo [f,h]quinoxaline）（acetylacetonate）iridium（Ⅲ）（Ir（MDQ）₂acac）的双波段白光有机电致发光器件。蓝色磷光材料FIrpic被掺杂在一种宽带隙的主体材料1,3-bis（triphenylsilyl）benzene（UGH3）之中,红色磷光材料Ir（MDQ）₂acac被掺杂在主体材料4,4',4"-tris（carbazol-9-yl）triphenylamine（TCTA）之中,并在两发光层之间加入一种宽带隙的空穴传输材料1,3-bis（carbazol-9-yl）benzene（mCP）作为中间层。制备的器件结构为ITO/NPB（40 nm）/TCTA：Ir（MDQ）₂acac 7%（10 nm）/mCP（x nm）/UGH3：Firpic 8%（30 nm）/BPhen（30 nm）/LIF（0.8 nm）/AL（200 nm）。实验结果表明,中间层的加入促进了发光层中电子和空穴的平衡并抑制了发光层之间的能量转移。加入适当厚度的中间层之后,器件的性能得到了明显的提升,相比于无中间层器件,最高电流效率由3.4 cd/A提高到13.2 cd/A。     

基于1,3,5-tri(9H-carbazol-9-yl)benzene 主体材料的高效蓝色电致磷光器件

以1,3,5-tri(9H-ctarbazol-9-yl)benzene(TCzP)为主体材料,制备了FIrpic掺杂的高效有机电致蓝光双发光层器件,最大亮度为11957 cd/m2;最大电流效率为18.8 cd/A;色坐标为(0.17,0.37);光谱峰值位于472nm,在496 nm处有一肩峰;即使在1 000cd...     

Enhancement of Frster energy transfer from thermally activated delayed fluorophores layer to ultrathin phosphor layer for high color stability in non-doped hybrid white organic light-emitting devices

Fluorescence/phosphorescence hybrid white organic light-emitting devices(WOLEDs) based on double emitting layers(EMLs) with high color stability are fabricated.The simplified EMLs consist of a non-doped blue thermally activated delayed fluorescence(TADF) layer using 9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine-diphenylsulfone(DMAC-DPS) and an ultrathin non-doped yellow phosphorescence layer employing bis[2-(4-tertbutylphenyl)benzothiazolato-N,C2']iridium(acetylacetonate)((tbt)_2Ir(acac)).Two kinds of materials of 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen) and 1,3,5-tris(2-Nphenylbenzimidazolyl) benzene(TPBi) are selected as the electron transporting layer(ETL),and the thickness of yellow EML is adjusted to optimize device performance.The device based on a 0.3-nm-thick yellow EML and Bphen exhibits high color stability with a slight Commission International de l'Eclairage(CIE) coordinates variation of(0.017,0.009) at a luminance ranging from 52 cd/m~2 to 6998 cd/m~2.The TPBi-based device yields a high efficiency with a maximum external quantum efficiency(EQE),current efficiency,and power efficiency of 10%,21.1 cd/A,and 21.3 lm/W,respectively.The ultrathin yellow EML suppresses hole trapping and short-radius Dexter energy transfer,so that Forster energy transfer(FRET)from DMAC-DPS to(tbt)_2Ir(acac) is dominant,which is beneficial to keep the color stable.The employment of TPBi with higher triplet excited state effectively alleviates the triplet exciton quenching by ETL to improve device efficiency.     

超低效率滚降顶发射白光有机电致发光器件

利用Ag/tris-（8-hydroxyquinoline） aluminum（Alq₃）/Ag/Alq₃/Ag这一金属/有机半导体多层结构作为阳极,实现了超低效率滚降的顶发射白光器件。在该器件中,我们在蓝光和橙光发光单元之间引入一个薄的4,4′-bis（9-carbazolyl）-2,2′-biphenyl（CBP）层,从而减少橙光发光层与蓝光发光层的Dexter能量传递,用以改善白光器件发光光谱及效率。通过优化微腔设计,实现了对橙光磷光材料发射的调控。最终,我们获得了在60 000 cd/m²亮度下效率滚降仅为17%的顶发射白光器件。在效率方面,虽然顶发射白光器件与底发射白光器件不相上下,但由于微腔效应的存在,顶发射白光器件的效率滚降却远低于底发射白光器件的效率滚降。     

以2-(苯磺酰基)苯乙酮衍生物为辅助配体的铱配合物的合成及性质

以2-（苯磺酰基）苯乙酮衍生物为辅助配体、2-苯基吡啶衍生物为主配体,合成得到（dfppy）₂-Ir（PSAP）、（tfmppy）₂Ir（PSAP）、（ftfmppy）₂Ir（PSAP）、（dfppy）₂Ir（TSAP）、（tfmppy）₂Ir（TSAP）、（ftfmppy）₂-Ir（TSAP）6个铱配合物。6种配合物在CH₂Cl₂中的液体最大发射峰在450~502 nm之间,固体最大发射峰在482~503 nm之间,量子效率分别为13.2%~51.1%。将配合物的固体粉用于制备以蓝光InGaN为基底的发光二极管,其最大发射波长在507~543 nm之间,由色坐标得到其发光在蓝绿光和黄绿光区域。其中发光效率最高为基于（ftfmppy）₂Ir（TSAP）的LED,达到5.6 lm·W^-1,而基于（dfppy）₂Ir（PSAP）的LED色坐标为（0.316,0.431）,发光区域最接近白光。     

一种基于环金属铱配合物的高效绿色聚合物电致发光器件

以2-苯基吡啶为主配体,3-乙酰基樟脑为辅助配体合成了一种新型的具有大空间位阻的环金属铱配合物Ir[(PPy)2(acam)],对它的化学结构和光物理性质进行了表征.以环金属铱配合物Ir[(PPy)2(acac)]的发光效率(0.34)为参照物,配合物在2-甲基四氢呋喃溶液中的光致发光效率为0.54,表明在配合物中引入...     

三元铱配合物磷光体系的白光有机电致发光器件光谱特性研究

将黄光磷光材料bis[2-(4-tertbutylphenyl)benzothiazolato-N,C2’]iridium (acetylacetonate) [(t-bt)₂Ir(acac)]超薄层作为黄光发光层,两个蓝光磷光染料iridium(Ⅲ) bis(4’,6’-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate (FIr6)和bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C2’](picolinate) iridium (Ⅲ) (FIrpic)掺杂层作为蓝光发光层,制备了三元发光层的白光有机电致发光器件。该器件具有三元磷光染料分子协同发光特性,并且利用合适厚度的隔层,将三线态激子束缚在各自激子复合区域内,获得了稳定电致发光光谱,CIE色坐标为(0.29±0.01, 0.34±0.01),处于理想的白光区域。通过器件电学特性的测试,验证了磷光染料在三元发光层器件中电致发光作用的机理,同时结果表明,三元发光层器件由于稳定的激子复合区域而有效减弱了器件效率滚降现象。     

双极性主体材料9-phenyl-3-(phenylsulfonyl)-6-(triphenylsilyl)-9H-carbazole的合成及其光电性质

设计开发了一种新的双极性蓝色磷光主体材料,将其搭配Firpic应用于简单器件结构,通过调整器件中载流子传输层的厚度得到了比较满意的结果:最大电流效率40 cd/A,最大亮度19 691 cd/m²,最大流明效率12 lm/W。这一结果说明所开发的主体材料能够很好的平衡载流子的注入与传输能力,具有适宜的三线态能量和良好的热稳定性,是一种优良的蓝色磷光主体材料。     

具有减少自猝灭效果的铱配合物掺杂型红色聚合物磷光器件

将双(2-(2'-苯并 噻吩基)-5-三氟甲基吡啶)乙酰丙酮合铱配合物 及电子传输材料PBD掺杂到基质材料PVK中,利用旋涂的方法制备聚合物磷光器件。铱配合物的掺杂质量分数分别为8%、10%、15%及18%,当掺杂质量分数为15%时获得了最大外量子效率4.5%,而同样结构的经典的红光材料(btp)₂Ir(acac)的掺杂质量分数为4%时最大外量子效率为3.3%。可以看出,含三氟甲基的新铱配合物制备的聚合物器件具有明显的减少浓度猝灭效果,这可能由于三氟甲基基团改变了分子堆积状态,减少了分子间相互作用的结果。该聚合物器件最大发射峰位648 nm,色坐标为(0.71,0.29), 没有PVK的蓝光发射峰。     

以BAlq为主体的高效高色纯度的红色有机电致磷光器件

以铱配合物红色磷光体Ir(piq)₂(acac)为掺杂剂,制备了基于BAlq材料的红色电致磷光器件,其结构为ITO/NPB(30nm)/Ir(piq)₂(acac):BAlq(25nm)/BCP(13nm)/Alq₃(35nm)/LiF(1nm)/Al(1000nm),当掺杂浓度为8%的时候,器件发光的色坐标为(x=0.67,y=0.32),基本满足了全色显示对红色发光的要求。在电压为16V时,器件达到最高亮度9380cd/m²。在电流密度为5.45mA/cm²时,外量子效率达到最大5.7%。由于磷光体Ir(piq)₂(acac)的磷光寿命较短,所以器件在高电流密度下,仍然保持较高的外量子效率。电流密度为100mA/cm²时,外量子效率仍然维持在4.7%。进一步研究表明在器件中短程的Dexter能量传递以及红光染料对空穴的直接捕获两种机制同时存在。     

White organic light-emitting device with\ both phosphorescent and fluorescent emissive layers

This paper reports the fabrication of novel white organic light-emitting device（WOLED） by using a high efficiency blue fluorescent dye N-（4-（（E）-2-（6-（（E）-4-（diphenylamino）styryl）naphthalen-2-yl）vinyl）phenyl）oN- phenylbenzenamine （N-BDAVBi） and a red phosphoresecent dye bis （1-（phenyl） isoquinoline） iridium （III） acetylanetonate （Ir（piq）2（acac））. The configuration of the device was ITO/PVK：TPD/CBP： N-BDAVBi /CBP/ BALq： Ir（piq）2（acac）/BCP/Alq3/LiF：AL. By adjusting the proportion of the dopants （N-BDAVBi, Ir（piq）2（acac）） in the light-emitting layer, white light with Commission Internationale de l＇Eclairage （CIE） coordinates of （0.35, 0.35） and a maximum luminance of 25350cd/m2 were obtained external quantum and current efficiency of 6.78% and between the two light-emitting layers and using BCP at an applied voltage of 22V. The WOLED exhibits maximum 12cd/A respectively. By placing an undoped spacer CBP layer as hole blocking layer, the colour stabilization slightly changed when the driving voltage increased from 6 to 22 V.     

以双(2-二苯基磷苯基)醚为配体的蓝色磷光铜(Ⅰ) 配合物的合成及光电特性研究

合成了一种新型的室温天蓝色磷光发射材料双(2-二苯基磷苯基)醚碘合铜(Ⅰ)([(POP)CuI]₂)配合物。通过红外光谱、X-射线单晶衍射确定其分子结构,并对其光电特性进行了详细研究。结果表明:[(POP)CuI]₂为二聚体结构,主要吸收峰为227,268,291 nm,最大发射峰为475 nm,光学带隙为2.93 eV。以[(POP)CuI]₂作为客体掺杂在主体CBP中作为发光层,制备了结构为ITO/NPB(30 nm)/CBP∶[(POP)CuⅠ]₂(30 nm,8%)/BAlq(10 nm)/Alq₃ (30 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)的器件,其电致发光峰为476 nm,最大亮度为9 539 cd/m²,最大电流效率为1.9 cd/A。