（光学专业论文）超薄层及dcm类红色发光染料在有机电致发光中的应用.pdf

韭塞銮适友堂毽堂焦迨塞 生窑翅羹 中文摘要 摘要：首先研究了l i f 超薄层的位置改变对有机电致发光器件性能的影响：( 1 ) 将l i f 超薄层插入到n p b ( n , n ：d i p h e n y l ，妒一b i s ( 1 - n a p t h y l ) 一1 ，l - b i p h e n y l 一4 ，4 d i a m i n e ) ，a l q 3 ( t r i s ( 8 q u i n o l i n o l a t o ) a l u m i n u m ) 的界面提高了器件的效率和亮度。实 验验证l i f 超薄层的最佳厚度为0 3 r i m ，并用隧穿理论对其发光机理进行了解释。 将l i f 超薄层同时插入到有机一有机( n p b a l q 3 ) 界面和有机一金属( a l q 3 - a 1 ) 界面，器件 的性能迸一步提高，2 0 v 时最高亮度可达2 3 0 0 0 c dm 2 。( 2 ) 将l i f 超薄层插入到发光 层砧q 3 中我们发现种新奇的现象：器件的电致发光光谱有明显的展宽现象。电致 发光光谱包含了蓝、红、绿三种颜色的光，这为实现白光发射提供了一种简单的 途径。 其次设计合成了三种d c m( 4 一( d i e y a n o m e t h y l e n e ) - 2 一m e t h y l 6 【4 - ( d i m e t h y l a m i n o s t y r y l ) - 4 h - p y r a n ) 类红色发光染料；t d c m ( 4 ，4 ，4 ”- t r i s 2 - ( 4 - d i c y a n o m e t h y l e n e 6 一f b u t y l 一4 h - p y r a n - 2 y 1 ) 一e t h y l e n e t r i p h e n y l a m i n e ) 、t i n “，4 , - t r i s 【2 一( 4 ( 1 ，3 - i n d a n d i o n e ) 6 一t - b u t y l 一4 h - p y r a n 一2 一y 1 ) - e t h y l e n e 】t r i p h e n y l a m i n c ) 和m b i n ( 4 m e t h o x y - 4 a - b i s 2 ( 4 一( 1 ，y - i n d a n d i o n e ) - 6 - t - b u t y l - 4 h - p y r a n - 2 y 1 ) e t h y l e n e t r i p h e n y l a m i n e ) ，研究了它们在有机电致发光中的应用。用它们制备的红色电致发光器件 的最大亮度比值为：d c m l 1 5 时，( p ，e ) = t o e x p 一( 2 p 3 k t ) 2 e x p c r p k r ) 2 - e 2 】e ”2 ； 1 5 时，( p ，e ) = u o e x p 一( 2 p s k r ) 2 l e x p c ( p k t ) 2 - 2 2 5 e 啦。 式中：是偏离对角线参数。 这两种机理都能够成功地解释和说明电场和分子闻距对载流子传输的影响。 由于有机薄膜中载流子迁移率非常低，不能用h a l l 效应及半导体常用的方法 来测量。有机电致发光器件中通常采用则一般采用飞行时间法( t i m eo f f l i g h t ) 来 测量载流子的迁移率。 1 3 3 激子的形成和辐射发光 在外电场的作用下，注入的电子和空穴将相遇配对，束缚在一起，形成“电子 空穴对”，即为激子。它具有一定的寿命，约在皮秒至纳秒数量级。 图1 - 2 有机电致发光器件中激子形成和辐射发光的过程 f i g 1 2p r o c e s so f e x c i t o nf o r m a t i o na n de m i t t i n gi no l e d s 激子 形成 激子 发光 在一般的有机材料里，激子的形成通常有两种情况：直接复合形成激子和通 过陷阱中心复合形成激子。若有机材料与两极的能带势垒高度基本相同或相近， 激子的形成区域集中在发光层附近。若正负电极两侧的能带势垒高度相差较大， 激予形成区域远离发光中心，靠近正极或负极附近。而这一区域可能具有各种缺 陷位错，容易造成激子猝灭，导致发光效率降低。因此严格控制器件中激子形成 的位置、降低发光层中分子问的相互作用，对于提高器件效率大有帮助。 激子又分为单线态激子和三线态激子。当形成激子的电子空穴对的自旋方向 相反时，跃迁是允许的，称为单线态激子。若形成激子的电子空穴对的自旋方向 相同，跃迁是禁戒的，称为三线态激子。图1 - 2 所示为有机电致发光器件中激子形 成和辐射发光的过程。 i 4 有机电致发光材料 在有机电致发光器件的研制中，选择合适的材料是十分重要的。根据功能的 不同又可分为发光材料、空穴传输材料以及电极修饰材料、阻挡层材料等。近年 来，人们投入了大量的精力去开发各种材料，以期研制成具有较好性能的o l e d 。 1 4 1 空穴传输材料 和a 碗 豳 1 p dp 、i ( 图i - 3 常见空穴传输材料的结构式 f i g ，1 3c h e m i c a ls t f u c 似r eo f n b p , t f da n dp v k 9 p b i e立銮 煎盔堂 缝圭 堂 焦迨塞绪 迨 大多数用于有机e l 的空穴传输材料为芳香胺类化合物，因为三苯胺上的氮原 子具有很强的给电子能力而显出正电性，在电子的不问断给出过程中则表现出空 穴的传输特性。也就是说，这类材料通常具有较高的最高分子占据轨道( h o m o ) 能级，空穴能够很容易从阳极注入到该分子的h o m o 能级上，同时这类化合物有 高的空穴迁移率( 在1 0 。c mv 。s 数量级) ，较高的玻璃化温度，大的禁带宽度，并 可形成高质量的薄膜。通常所用的空穴传输材料有：t p d 、n p b ( n , n - d i p h e n y l 一 一b i s ( 1 - n a p t h y l ) 一1 ，r b i p h e n y l 一4 。4 d i a n a i n e ) 和p v k ( p o l y ( 9 v i n y l c a r b a z o l e ) ) 等( 结构式见图卜3 ) 。前二个化合物为小分子，易升华，通常以真 空蒸镀的方式成膜，而聚乙烯基咔唑为高分子，只能通过旋涂的方式成膜。 1 4 2 电子传输材料 一般来说，电子传输材料都是具有大共轭的平面芳香族化合物，它们大多有 较大的电子亲和势和高的电子迁移率，具有较好的接受电子能力。另外，电子传 输材料一般都具有高的激发态能级，能有效的避免激发态的能量传递，是激予的 复合区在发光层而不是在电子传输层形成。目前已知的常用的电子传输材料主要 有：a l q 3 类金属配合物，p b d ( 2 - ( 4 一b