【摘 要】
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白光有机发光二极管(White organic light-emitting diodes,WOLEDs)具有面发光、柔性、轻薄、光色柔和、无蓝害及可用于大面积制备等优点,被誉为新一代照明光源,在未来室内照明、医用照明和装饰照明等领域具有广阔应用前景。目前,WOLEDs仍存在器件结构复杂、制备工艺严苛及色稳定性和色品质有待提高等问题,制约了其商业化推广进程。最近研究证明,激基复合物做磷光材料主体在
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白光有机发光二极管(White organic light-emitting diodes,WOLEDs)具有面发光、柔性、轻薄、光色柔和、无蓝害及可用于大面积制备等优点,被誉为新一代照明光源,在未来室内照明、医用照明和装饰照明等领域具有广阔应用前景。目前,WOLEDs仍存在器件结构复杂、制备工艺严苛及色稳定性和色品质有待提高等问题,制约了其商业化推广进程。最近研究证明,激基复合物做磷光材料主体在开发高性能WOLEDs方面具有极大优势,但体相激基复合物涉及到复杂的掺杂工艺,且不同颜色磷光材料的掺杂浓度控制也极其困难,这些将导致高的制备成本和低的良品率。基于此,本论文提出采用界面激基复合物与磷光超薄层(Phosphorescent ultrathin light-emitting layers,Ph-UEMLs)相结合发展WOLEDs。该方案有效地避免了复杂的掺杂工艺,并节约了昂贵磷光材料的使用;同时,Ph-UEMLs赋予WOLEDs更灵活的器件结构设计。具体研究内容如下:1.探究了界面激基复合物敏化Ph-UEMLs的物理机制及其在开发高性能单色光OLEDs的应用。将单个蓝色Ph-UEML引入由m CP和PO-T2T组成的激基复合物界面,所制备的蓝光器件的最大外量子效率是参比器件(引入到m CP和TPBi界面,无激基复合物形成)的4.1倍,证明单一界面激基复合物做Ph-UEML主体能够实现对Ph-UEML的敏化作用,提高器件的激子利用率。此外,激基复合物界面数量增多,器件最大外量子效率增高,能够实现接近基于体相激基复合物器件的效率,证明了多界面激基复合物之间的协同作用也能提高器件的激子利用率。结合敏化作用和协同作用机制设计器件结构,实现了更高效率界面激基复合物敏化Ph-UEMLs蓝光器件的制备。优化后的蓝光器件最大电流效率、功率效率和外量子效率分别达到了42.1 cd/A、40.1 lm/W和20.0%。并制备了相似结构的红、黄和绿光器件,证明了该研究方案的普适性。2.提出了单一界面激基复合物敏化Ph-UEMLs的WOLEDs。在上述单色光器件的基础上,我们采用“给体层/Ph-UEMLs/受体层”的主体结构,通过调整Ph-UEMLs的颜色组合和厚度,制备了一系列白光器件。由于给/受体层界面处的能级差对载流子和激子的限制作用以及激基复合物的敏化作用,所有器件均实现了低启亮的白光发射;通过简单地改变双色白光器件中黄色Ph-UEMLs的厚度,能够实现从冷白光到暖白光的灵活调节;优化后的三色白光器件展现出极高的色稳定性,在5-7 V驱动电压下,器件的CIE色坐标变化仅为(?0.00,?0.02),显色指数均为88,相关色温在3000 K左右。然而,这种“给体层/Ph-UEMLs/受体层”结构中的磷光发光位点有限,使得器件效率和亮度有待进一步提高。3.开发了多个界面激基复合物敏化Ph-UEMLs的WOLEDs。在上述白光器件的基础上,设计了“给体层/Ph-UEML/受体层/Ph-UEML/给体层/Ph-UEML/受体层”的主体结构,通过改变界面激基复合物的数量、不同颜色Ph-UEMLs的排列顺序和给/受体层的厚度制备了一系列白光器件。由于界面激基复合物对Ph-UEML的敏化作用和多界面激基复合物的协同作用,双色白光器件的最大电流效率和外量子效率分别达到了51.9cd/A和20.1%;优化后的红-黄-蓝三色白光器件在不同电压下的显色指数均在80以上,相关色温在3000 K左右,最大电流效率和外量子效率分别达到了27.9 cd/A和14.9%;四色白光器件的显色指数达到了87,最大电流效率和外量子效率分别为30.8 cd/A和13.1%。相比上一章光色品质相似的白光器件,所有器件的效率均有明显提高。结合探针器件进行分析,确定了器件内部载流子复合区域和发光机制。证明了采用这种“给体层/Ph-UEML/受体层/Ph-UEML/给体层/Ph-UEML/受体层”多界面激基复合物敏化PhUEMLs结构在开发WOLEDs的极大潜力。
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