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基于红色荧光染料有机电致发光器件及其载流子注入迁移特性研究

作　者: 余双江
导　师: 于军胜
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 有机电致发光器件 红光 白光 荧光材料 载流子注入及传输
分类号: TN383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,随着平板显示和清洁能源的发展,有机电致发光器件（organic light-emitting devices, OLEDs）由于其超薄、功耗低等优良的特性在科研界和产业界都引起了广泛的关注。特别是最近几年,其产业化的道路日渐提上议程。然而,作为三原色的红、绿、蓝色材料中,红色发光材料的进展较为落后,高性能的材料较为缺乏。另一方面,由于载流子注入和传输的不平衡,器件性能还未达到广泛的实用化水平。因此,针对以上问题,本论文在有机电致发光器件的制备方面进行了一系列的应用基础性工作,具体包括:1.首先,简要回顾了OLEDs的研究背景、发展历史和产业化现状,并介绍了有机电致发光的相关理论。2.在对[7-Diethylamino-3-（2-thienyl）chromen-2-ylidene]-2,2-dicyanoviny-lamine（ACY）红色荧光染料特性和Forster能量转移研究的基础上,选择旋涂工艺并使用Alq3作为能量转移的主体材料制备了器件A和B,但由于能量转移的不完全导致器件中Alq3的绿光发射。通过调整器件结构改善主客体能量转移的效率,最终制备了器件结构为indium-tin-oxide （ITO）/ poly（N-vinylcarbazole） PVK:ACY （5 wt%）:Alq3 （20 wt%）/ Mg:Ag （200 nm）的高红色纯度红光器件,器件最大亮度为592 cd/m2,最大电流效率为0.77 cd/A,开启电压10.8 V。在红光器件研究的基础之上,采用三原色发光原理制备了器件结构为ITO/PVK: ACY: N,N’-bis-（1-naphthyl）-N,N’-biphenyl-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine （NPB） （50 wt%）/TPBi （15 nm）/Alq3 （0.1 nm）/Mg:Ag （200 nm）的器件E。器件开启电压为5.4 V,最大亮度为1210 cd/m2,最大电流效率为1 cd/A,在13 V驱动下获得色坐标为（0.43,0.30）的暖白光发射。3.为了进一步研究载流子注入传输的机制,研究了不同厚度和在电子传输层中不同Mg薄层对器件性能的影响:（a）首先将Mg薄层插入近阴极层的电子传输层,制备了结构为ITO/NPB （20 nm）/Alq3 （70 nm）/Mg（m nm）/Alq3 （10 nm）/Mg:Ag（200 nm）（其中m = 0 nm,0.5 nm,1 nm,1.5 nm,2 nm）的不同有机电致发光器件。相比未加入Mg层的器件（m = 0 nm）,其开启电压均有所下降,电子注入能力得到提高。同时,由于Mg对水氧的阻碍作用器件稳定性也得到加强。当m = 0.5 nm时,器件的综合特性最好:开启电压为3.7 V;在16.6 V的驱动电压下达到最大亮度30810 cd/m2;最大电流效率达到8.1 cd/A;在驱动电压14 V下未封装测试寿稳定性时间拟合为735 min。（b）对电子传输特性的影响则通过研究Mg在Alq3中的不同位置来实现,发现当Mg薄层靠近发光层时,金属对发光层的猝灭作用也表现出来。因此综合电子传输能力和发光猝灭二者作用,最佳位置为Mg薄层远离阴极20 nm时,器件在17.4 V的驱动下达到最大亮度33800 cd/m2,器件最大电流效率8.7 cd/A,大气环境14 V偏压下测试稳定性时间为480 min。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 有机电致发光的历史进程及其技术优势  11-14
    1.2.1 有机电致发光的历史进程  11-12
    1.2.2 有机电致发光器件的技术优势  12-14
  1.3 国内外产业化历程及其前景  14-16
  1.4 有机电致发光待解决问题及其本文研究重点  16-18
    1.4.1 有机电致发光待解决问题  16-17
    1.4.2 本文研究重点  17-18
第二章 有机电致发光器件原理  18-27
  2.1 引言  18-20
  2.2 有机半导体发光理论  20-23
    2.2.1 吸收与发射  20
    2.2.2 荧光与磷光  20-21
    2.2.3 激发态能量转移  21-23
  2.3 有机电致发光器件工作原理  23-24
  2.4 有机电致发光器件基本结构  24-27
第三章 有机电致发光器件的制备及其测试  27-36
  3.1 本工作所使用的试剂和仪器  27-28
  3.2 器件的制备  28-33
    3.2.1 基片的处理  29-30
    3.2.2 有机薄膜的制备及金属阴极的沉积  30-33
  3.3 器件性能测试  33-36
    3.3.1 发光效率  34
    3.3.2 发光光谱  34
    3.3.3 亮度  34-35
    3.3.4 色度  35
    3.3.5 发光寿命  35
    3.3.6 J-V 或I-V 特性  35
    3.3.7 L-V 特性  35-36
第四章 基于新型红色荧光染料的器件研究  36-49
  4.1 ACY 荧光染料与聚合物掺杂体系红光器件优化  36-43
    4.1.1 器件制备  38-39
    4.1.2 器件性能表征  39-43
  4.2 基于新型红光染料ACY 的白光器件  43-47
    4.2.1 器件制备  44-45
    4.2.2 器件性能表征  45-47
  4.3 本章小结  47-49
第五章 金属薄层对载流子注入传输的影响  49-58
  5.1 近阴极层Mg 非掺杂薄层厚度对器件性能影响  50-54
    5.1.1 器件制备  50
    5.1.2 发光性能及电流特性  50-52
    5.1.3 稳定性测试  52-54
  5.2 电子传输层内Mg 非掺杂超薄层位置对器件性能影响  54-56
    5.2.1 器件制备  54
    5.2.2 发光性能和电流特性  54-56
    5.2.3 稳定性测试  56
  5.3 本章小结  56-58
第六章 结论及展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-67
硕士在学期间的研究成果  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 发光器件 > 场致发光器件、电致发光器件
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