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绿色有机电致发光器件（OLED）的研究

作　者: 张春林
导　师: 刘肃
学　校: 兰州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 有机电致发光器件(OLED) 退火处理空穴传输层电子传输层
分类号: TN383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

1978年,自从双层、高效率的有机电致发光器件(OLED)被Tang等报道以来,由于与CRT, LCD, PDP以及无机发光二极管相比,OLED具有许多的优点,如高亮度、高效率、宽视角、自主发光、全固态、超薄超轻、制作工艺简单、较快的响应速度、可实现全彩化显示以及良好的机械加工性能,可以制成形状不同的显示器等,在过去的三十年里,引起了人们广泛的关注和研究,所以OLED被誉为继LCD以及PDP之后的最理想、最具潜力的下一代平板显示技术。经过多年的发展,虽然取得了一定的成绩,但是在实用化的道路上仍然存在着许多问题,例如发光材料相当单一、寿命较低、器件的稳定性较差等方面仍未达到实际应用的要求,所以进一步研发高效率、物理性质稳定的有机电致发光材料和载流子输运层材料、探索新的制膜工艺,改进器件结构等方面仍将是今后工作的主要目标。本论文主要围绕如何提高有机电致发光器件的亮度,效率以及降低器件的开启电压展开讨论的：开篇回顾了有机电致发光器件在过去几十年里的发展历程；国内,国外OLED的研究现状、OLED的研究价值以及存在的不足之处。简要介绍了OLED的基础知识：OLED的发光原理、几种典型的器件结构、制备工艺(有机小分子发光器件的制备工艺和聚合物发光器件的制备工艺)、评价器件性能好坏的几个重要参数以及提高有机电致发光器件发光效率的几个途径。介绍了OLED几种常用的有机发光材料。从OLED的结构方面来考虑,用于该器件的材料可分为：电极材料,发光材料,载流子传输材料以及缓冲层材料；发光材料又可分为：有机小分子发光材料、磷光发光材料、配合物发光材料,在这里我们重点介绍了有机小分子发光材料的特性。介绍了几种常用的配合物发光材料,同时从磷光电致发光材料的发光原理和电致发磷光发光的两种机制人手,简要介绍了几种磷光发光材料。研究了退火处理对于有机电致发光器件性能的影响,对于该问题的研究主要从以下三个方面展开讨论的：首先,对于经过不同退火温度处理以后的ITO玻璃,测试了XRD,SEM以及方块电阻,研究了热处理对于ITO薄膜性能的影响；其次,通过在不同退火温度处理之后的ITO薄膜上制备相同结构的器件,即ITO/TPD:PVK/Alq3/LiF/Al,测试了该绿色有机电致发光器件的电流-电压特性以及亮度-电压特性,发现对ITO阳极进行退火处理之后,对于构造在其上的器件的性能也造成了一定了影响；最后,制备了具有同样结构的器件,对空穴传输层TPD:PVK在不同的温度下退火,研究了有机层在不同的退火温度下器件的性能。采用真空热蒸镀的方法制备了四种结构相同,但是p型氧化剂F4-TCNQ掺杂百分比不同的四种有机电致发光器件,器件的结构为ITO(150 nm)/2T-NATA:F4-TCNQ(z％)(30 nm)/Alq3(70nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm).分别测试了四种器件额电流-电压特性亮度-电压特性以及启亮电压的变化,研究了P型氧化剂F4-TCNQ掺人以2T-NATA为主体材料的空穴传输层中,不同掺杂比对于器件性能的影响。研究发现,当F4-TCNQ在空穴传输层2T-NATA中的掺杂浓度为8%(质量百分比)时(驱动电压为22 V),其亮度高达4256 cd/m2,同时与未掺杂的器件相比,其最大效率由原来的2.9 cd/A增大到3.4 cd/A。最后,制备了三种绿色有机电致发光器件,分别测试了这三种器件的电流-电压特性以及亮度-电压特性。结果证明双电子传输层Al/Alq3的引入,导致器件的亮度有了很大的改善。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-26
  1.1 有机电致发光器件(OLED)的发展历史  12-14
  1.2 国内外关于有机电致发光器件(OLED)的研究现状  14-20
    1.2.1 国外研究现状  14-17
    1.2.2 国内研究现状  17-20
  1.3 有机电致发光器件(OLED)的研究价值  20-22
    1.3.1 OLED的优势  20-21
    1.3.2 OLED存在的不足之处  21-22
  1.4 论文的研究目的及主要工作  22-24
  参考文献  24-26
第二章有机电致发光器件(OLED)的基础知识  26-55
  2.1 OLED的发光原理  26-30
  2.2 OLED的结构  30-33
    2.2.1 单层器件结构  31
    2.2.2 双层器件结构  31-32
    2.2.3 三层及多层器件结构  32-33
    2.2.4 叠串式器件结构  33
  2.3 OLED的制备工艺  33-35
    2.3.1 有机小分子发光器件的制备  33-34
    2.3.2 聚合物发光器件的制备  34-35
  2.4 评价OLED性能的主要参数  35-39
    2.4.1 OLED的发射光谱  35
    2.4.2 OLED的色度  35-37
    2.4.3 OLED的亮度  37
    2.4.4 OLED的工作寿命  37-38
    2.4.5 OLED的发光效率  38-39
    2.4.6 OLED的阈值电压  39
  2.5 提高OLED发光效率的几个途径  39-49
  2.6 本章小结  49-51
  参考文献  51-55
第三章有机电致发光器件(OLED)的材料  55-84
  3.1 电极材料  55-57
    3.1.1 阴极材料  56
    3.1.2 阳极材料  56-57
  3.2 载流子传输材料  57-59
    3.2.1 空穴传输材料  57-59
    3.2.2 电子传输材料  59
  3.3 发光材料  59-77
    3.3.1 有机小分子发光材料  60-70
    3.3.2 配合物发光材料  70-72
    3.3.3 磷光电致发光材料  72-77
  3.4 缓冲层材料  77
  3.5 本章小结  77-79
  参考文献  79-84
第四章退火处理对有机电致器件(OLED)性能的影响  84-106
  4.1 引言  84-90
    4.1.1 退火工艺  84-86
    4.1.2 薄膜的制备方法  86-90
  4.2 退火后ITO导电薄膜性能的研究  90-93
    4.2.1 ITO导电薄膜方块电阻的变化  90-91
    4.2.2 ITO玻璃表面形貌的变化  91-93
  4.3 阳极热处理对于OLED性能的影响  93-99
    4.3.1 实验  93-96
    4.3.2 结果与分析  96-98
    4.3.3 结论  98-99
  4.4 有机材料层的热处理对于OLED性能的影响  99-101
    4.4.1 实验  99
    4.4.2 结果与分析  99-101
    4.4.3 结论  101
  4.5 本章小结  101-103
  参考文献  103-106
第五章氧化剂F4-TCNQ掺人空穴传输层后器件性能的改善  106-119
  5.1 引言  106-109
    5.5.1 研究背景  106
    5.5.2 掺杂效应  106-109
  5.2 实验  109-112
  5.3 结果与讨论  112-113
  5.4 结论  113
  5.5 本章小结  113-115
  参考文献  115-119
第六章双电子传输层对于OLED性能的影响  119-126
  6.1 引言  119
  6.2 实验  119-120
  6.3 结果与分析  120-122
  6.4 结论  122
  6.5 本章小结  122-124
  参考文献  124-126
第七章结论与展望  126-128
博士在学期间的研究成果  128-129
致谢  129

绿色有机电致发光器件（OLED）的研究

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