Enhancement of electroluminescent properties of organic optoelectronic integrated device by doping phosphorescent dye

Organic optoelectronic integrated devices(OIDs) with ultraviolet(UV) photodetectivity and different color emitting were constructed by using a thermally activated delayed fluorescence(TADF) material 4, 5-bis(carbazol-9-yl)-1, 2-dicyanobenzene(2 CzPN) as host. The OIDs doping with typical red phosphorescent dye [tris(1-phenylisoquinoline)iridium(Ⅲ), Ir(piq)_3], orange phosphorescent dye {bis[2-(4-tertbutylphenyl)benzothiazolato-N,C~(2')]iridium(acetylacetonate),(tbt)_2 Ir(acac)}, and blue phosphorescent dye [bis(2, 4-di-fluorophenylpyridinato)-tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(Ⅲ), FIr6] were investigated and compared. The(tbt)_2 Ir(acac)-doped orange device showed better performance than those of red and blue devices, which was ascribed to more effective energy transfer. Meanwhile, at a low dopant concentration of 3 wt.%, the(tbt)_2 Ir(acac)-doped OIDs showed the maximum luminance, current efficiency, power efficiency of 70786 cd/m~2, 39.55 cd/A, and 23.92 lm/W, respectively, and a decent detectivity of 1.07 × 10~(11) Jones at a bias of -2 V under the UV-350 nm illumination. This work may arouse widespread interest in constructing high efficiency and luminance OIDs based on doping phosphorescent dye.     

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。     

非掺杂型高效绿色磷光有机电致发光器件

在空穴传输层TCTA与电子传输层TPBi之间引入磷光染料Ir(ppy)3超薄发光层,制备了结构为ITO/MoO_3(2 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/Ir(ppy)3(xnm)/TPBi(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(80 nm)的非掺杂磷光有机电致发光器件。通过调控非掺杂发光层的厚度,详细研究了Ir(ppy)3层厚度对器件性能的影响。实验结果表明,当非掺杂发光层厚度为0.2 nm时,器件的性能最好,器件的亮度、效率和外量子效率分别达到26 350 cd·m~(-2)、42.9 cd·A~(-1)和12.9%。研究结果表明,采用超薄的非掺杂发光层可以简化器件结构和制备工艺,获得高效率的OLED器件。     

激基复合物和磷光超薄层相结合的高效率非掺杂白光有机发光二极管

将蓝光激基复合物mCP∶PO-T2T和磷光超薄层结合,分别制备了基于Ir（pq）₂acac（～0.5 nm）/mCP∶PO-T2T/Ir（pq）₂acac（～0.5 nm）结构的双色互补色和基于Ir（ppy）₃（～0.5 nm）/mCP∶PO-T2T/Ir（pq）₂acac （～0.5 nm）结构的三基色非掺杂白光有机发光二极管（White organic light emitting diodes, WOLED）,以探索超薄层在激基复合物中的应用。所制备的双色互补色WOLED,其最大电流效率、功率效率和外量子效率分别为46.1 cd/A、43.9 lm/W和22.2%,而三基色WOLED所实现的最大电流效率、功率效率和外量子效率分别为66.8 cd/A、63.5 lm/W和24.2%。研究分析表明,从高能的蓝光激基复合物发光层向两侧低能的红光和绿光磷光超薄层有效的能量传递是实现非掺杂WOLED高效率的原因。     

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.     

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。     

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。     

空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(40 nm)/空穴传输层/CBP:Ir(ppy)₂acac(8%)(30 nm)/BCP(10 nm)/Alq₃(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)的器件,其中Ir(ppy)₂acac为绿色磷光染料,空穴传输层分别为TAPC(50 nm)、TAPC(40 nm)/TCTA(10 nm)、NPB(50 nm)、NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)。通过使用4种不同结构的空穴传输层,对器件的发光性能进行了研究。结果表明,空穴传输层对器件的发光性能有较大影响。在电压为6 V、电流密度为2 mA/cm²的条件下,4种结构的器件的电流效率分别为52.5,67.8,35.6,56.6 cd/A。其原因是TAPC/TCTA及NPB/TCTA能级结构更有利于空穴对发光层的注入而且TAPC拥有较高的空穴迁移率;另外,TAPC及TCTA拥有较高的LUMO和三线态能量,可以有效地将电子和三线态激子束缚在发光层内,增加绿光染料的复合发光几率。所制备的器件均表现出良好的色坐标稳定性。     

白色有机发光器件及其稳定性

报道了一种稳定的白色有机薄膜电致发光器件.电流效率6cd/A,在电流密度20mA/cm²驱动下,亮度为1026cd/m²;最高亮度21200cd/m²,色度(x=0.32,y=0.40).该器件具有较平稳的效率电流关系,即具有弱的电流荧光猝灭.初始亮度100cd/m²下,半亮度寿命达22245h.     

An organic light-emitting device with ultrathin quantum-well structure as light emitting layer

Both phosphorescent materials and devices, which emit red and green light, already have great performance and breakthrough. The biggest challenge and bottleneck is the blue phosphorescent device, if we want to popularize phosphorescent organic light-emitting device (OLED) in the full-color panel. This paper brings a new quantum-well structure in light-emitting layer. We select the commonly used phosphor materials, N,N′-dicarbazoly-2,5-benzene (mCP) and bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(III) (FIrpic). The structure of the device is indium-tin oxide (ITO)/N,N′-bis(naphthalene-1-y1)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine (NPB)/di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane (TAPC)/mCP/FIrpic/mCP/4,7-dipheny1-1,10-phenanthroline (Bphen)/Mg:Ag. The blue OLED of good performance is achieved by adjusting the thickness of FIrpic. When the thickness of FIrpic is 0.2 nm and the Current density is 34.86 mA/cm², the results show that the luminance of the device is 1000 cd/m², then the luminous power efficiency of the device is 6.01 lm/W. Meanwhile, the light emitting mechanism of ultrathin quantum-well structure is well studied, the quantum confinement effect and the role of quantum well structure as the light-emitting layer in the blue phosphorescent devices are mainly analyzed.     

高效率共轭聚合物主体绿光磷光发光二极管

因电致发光效率高和器件制备工艺简单,聚合物为主体的绿色磷光电致发光成为一个研究热点.共轭聚合物的三线态能级一般低于绿色磷光材料的三线态能级,易对磷光的发光引起猝灭导致低的发光效率,所以较少被用作绿色磷光材料的主体.通过增加聚乙烯基咔唑（PVK）作为空穴传输层,获得了高发光效率的共轭聚合物聚芴（PFO）作主体绿色磷光发射,甚至高于相同条件下以PVK为主体的绿色磷光发射.究其原因,PVK的电子阻挡作用使发光中心靠近PVK与PFO的界面,界面处PVK因为其高的三线态能级增强了绿色磷光的发光.当三-（2-苯基吡啶）-Ir（Ir（ppy）₃）掺杂浓度为2％时得到了最高的亮度效率24.8 cd/A,此时的电流密度为4.65 mA/cm²,功率效率为11 lm/W,最高亮度达到35054 cd/m²,色坐标是（0.39,0.56）. 关键词： 共轭聚合物 磷光 绿光发光     

基于铱配合物材料的高效高稳定性有机发光二极管

使用基于重金属Ir的新磷光材料(tpbi)₂Ir(acac)，制备了多层结构有机发光二极管器件: ITO/CuPc (40 nm)/α-NPD (45 nm)/CBP: (tpbi)₂Ir(acac) (3%, 30nm)/BCP(20 nm)/Alq₃ (20 nm)/LiF (1 nm)/Al (100 nm).测试了材料的寿命、光谱吸收性质和器件的I-V-L特性.器件在低电压下电流符合热发射注入模型，高电压下I-V呈线形关系.不同偏压下器件发光光谱稳定，多峰拟合结果表明器件光谱由α-NPD发光峰(450 nm)，(tpbi)₂Ir(acac)主发光峰(518 nm)和肩峰(543 nm)构成.驱动电压为6 V时，器件效率达到最大12.1 lm/W，此时亮度为136 cd/m²，器件亮度最大为13500 cd/m²，此时效率为0.584 lm/W. 关键词： 有机发光二极管 磷光 效率 I-V-L特性')" href="#">I-V-L特性 光谱     

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)。     

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。     

中间层对三原色白光OLED的影响

基于ITO/NPB/TCTA/Ir（MDQ）₂（acac）：TCTA/FIrpic：TmPyPb/Ir（ppy）₃：TmPyPb/TmPyPb/LiF/Al结构的三原色白光器件,通过分别在蓝光与红光、绿光发光层界面处插入2 nm TCTA与2 nm TmPyPb中间层,研究了中间层的有无对器件性能的影响。结果表明,中间层的引入可以调整激子的分布,影响能量转移。具有双中间层的器件实现了高质量的白光发射,最大发光效率达到22.56 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...     

发光层厚度变化的高效红色有机电致磷光器件

以铱配合物红色磷光体为掺杂剂，制备了基于TPBi材料的红色电致磷光器件,其结构为ITO/CuPc/NPB/TPBi:Btp₂Ir(acac)/ TPBi/Alq/LiF/Al.取得了在x=0.62，y=0.35的色度下，效率最高达2.43cd/A；电流密度为20mA/cm²时，亮度431cd/m²；电流密度为400mA/cm²时，亮度4798 cd/m²的结果.讨论了不同的发光层厚度影响器件色度和 关键词： 三线态 红光掺杂剂 有机电致磷光 T-T湮没     

插入电荷控制层对蓝色OLED发光性能的提高

用蓝色有机荧光材料N⁶,N⁶,N¹²,N¹²-tetrap-tolylchrysene-6,12-diamine （DNCA）作为发光层,在发光层中间以及发光层与电子传输层之间插入2-methyl-9,10-di（2-napthyl）anthracene （MADN） 和9,10-di（2-naphthyl）anthracene （ADN） 作为电荷控制层,制备了结构为ITO/NPB（40 nm）/DNCA（15 nm）/MADN（3 nm）/DNCA（15 nm）/ADN（3 nm）/Bphen（30 nm）/LiF（0.8 nm）/Al（120 nm）的蓝色有机电致发光器件（OLED）。该器件的最大电流效率和最大亮度分别为5.6 cd/A和23 310 cd/m²。与传统的单发光层器件相比,最大电流效率和最大亮度分别提高了70%和87%。器件发光性能的提高可归结于两个电荷控制层在整个器件中的协同作用。第一电荷控制层MADN的作用主要是将发光层区域分成两个部分,从而扩大了激子在发光层中的复合区域;第二电荷控制层ADN可以有效地将空穴限制在发光层中,避免了激子在电子传输层中形成的无辐射跃迁从而提高了器件的发光性能。     

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。     

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。