论文部分内容阅读
白光有机发光二极管（white organic light emitting diode,WOLED）可以应用于照明领域和显示行业中,因其具有发光面积大、轻薄、可柔性化等优势,WOLED的技术研究越来越受到关注。在很多研究工作中,WOLED器件的结构相对复杂,其掺杂体系结构使得器件的制备工艺难度大大增加,材料浪费严重。本文主要研究了将非掺杂的超薄发光层技术应用于WOLED器件中,发光层采用最新的蓝色热活化延迟荧光（thermally activated delayed fluorescence,TADF）材料和橙红色磷光材料来实现。依据这一课题,本文展开了如下工作:首先,我们对非掺杂超薄发光层OLED器件进行了全面优化,包括空穴/电子注入层厚度、超薄发光层厚度、空穴/电子传输层材料的选择等。在超薄发光层器件与掺杂器件的效率对比中,超薄发光层器件效率明显优于客体发光材料掺杂在空穴传输层（hole transport layer,HTL）或电子传输层（electron transport layer,ETL）中时的器件效率,证明了超薄发光层的有效性。文中分析了掺杂体系中客体发光材料载流子捕捉作用对器件载流子平衡及效率的影响,发现超薄发光层结构几乎不改变器件的电学特性,不会进一步破坏器件载流子平衡,正因如此,大多数磷光材料都可以采用超薄发光层获得很高的效率。为了确认器件载流子复合区域的主要范围及激子空间分布情况,我们将0.1 nm的橙红色磷光材料iridium（III）bis（2-methyldibenzo-[f,h]quinoxaline）（acetylacetonate）(Ir（MDQ）2（acac）作为探测层,对器件能量转移机制进行了深入分析,得出:此器件中,空穴为多数载流子（简称多子,majority）,电子为少子（minority）,器件载流子复合区主要在HTL与ETL的界面处且偏向于ETL一侧,能量的扩散转移也主要发生在ETL一侧。基于以上发现,我们采用蓝色TADF材料1,2-bis（carbazol-9-yl）-4,5-dicyanobenzene（2CzPN）作为混合型白光有机发光二极管（hybrid WOLED）的蓝色荧光材料,放置在HTL与ETL之间,设计了一个可以充分利用单重态和三重态激子的超薄发光层器件结构。磷光材料被放置在TADF材料的两侧,发光层间间隔距离稍大于F?rster半径。在橙红色Ir（MDQ）2（acac）与蓝色2CzPN材料单色器件的最高外量子效率（external quantum efficiency,EQE）分别为16.9%和6.4%的基础上,结合这两种材料制备的混合型WOLED器件最高EQE可以达到13.1%,在1 mA和10 mA的电流下,器件CIE坐标值分别为（0.49,0.42）和（0.46,0.41）。通过计算被磷光材料所捕捉的及经能量转移到磷光材料的激子比例,文章进一步研究了器件的发光机理,发现:在小电流下,载流子捕捉是器件的主要发光方式;大电流下,能量转移发光的比例明显增加。我们相信,本论文中利用超薄探测层对器件能量传递机制和发光机理的深层次解析以及设计的基于超薄发光层的新型混合型WOLED将会对未来OLED器件结构的设计及简化有重要的指导性意义。