（微电子学与固体电子学专业论文）有机电致发光器件的光学效应及器件效率的优化.pdfVIP

摘要 避年来，有机发光二极错( o r g a n i cl i g h t ，e m i t t i n gd i o d e s ，简称0 l e d s ) 因其发光效 率离、驱动亳压低、褫角宽、籁俸誓艺篱革叛及其裔面发瓣、易实现全色釉柔窬弯疆 显示等的特点而成为平板显为鼍中最有前景的技术之。 本文应震了微耱搂螫研究既固嚣俘熬发毙，逶避数壤模羧礴究了普逶藤发射嚣彳孛 里弱光学微胶效应对器件性能的影响，包括对电致发光光谱、正向光强、总光强、各 穆模式光豹分农兹影确。 研究了双层有机发光二极管在不同空穴传输层厚度时的性能，当空穴传输层的厚 度由3 0 n m 变化到t 5 0 n m 对，器俘豹效率罐麴了接近5 0 n 3 ，效率增熬戆原嚣楚枣手壤嬲 了电予数和空穴数的平衡。 这些实验上和理论上豹缝果对跣轴器转性毙的避一步优纯有攒导性的意义。 关键宇；寿机发必二极繁，弱光学徽艘效应，啦数发光光谱，效率 a b s 下l t a c t r e c e n t l y , , o r g a n i cl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s ( o l e d s ) b a s e do i lo r g a n i cm a t e r i a l sa r eo n eo f t h em o s tp r o m i s et e c h n o l o g yf o rf i a t - p a n e ld i s p l a y sb e c a u s eo ft h ec h a r a c t e r i 蛾c so fh i 馥 e f f i c i e n c y , l o wv o l t a g eo p e r a t i o n , w i d e - v i e w i n ga n g l e ，s i m p l ef a b r i c a t i o ni 毗 o c e s s ，s u r f a c e e m i t t i n g - l i g h t , e a s i l yr e a l i z i n go fl a r g e - a r e a , f u l b c o l o u ra n df l e x i b i l i t yd i s p l a y s i nt h e o r y , a w e a km i c r o - c a v i t y ”o p t i c a lm o d e lw 獭u s e dt od e s c r i b et h ew e a ko p t i c a l m i c r o c a v i t ye f f e c t b a s e d o nt h i s m o d e l ，w ei n v e s t i g a t e d t h ee l e c t r o l u m i n e s c e n t s p e c t r a 。f o r w a r dl i g h ti n t e n s i t i e s ( s p e c t r a l l yi n t e g r a t e d ) 。t o t a ll i g h ti n t e n s i t i e s ( s p e c t r a l l ya n d s p a t i a l l yi n t e g r a t e d ) d i s t r i b u t i o no f r a d i a t i v ee m i s s i o ni n t oe x t e r n a l 、s u b s t r a t ea n d 1 t o o r g a n i cm o d e 孙ep e r f o r m a n c eo fb i - l a y e ro r g a n i cl i g h te m i t t i n gd i o d e sw a si n v e s t i g a t e dw i t h d i f f e r e n tt h i c k n e s so fh o l et r a n s p o r tl a y e r i tw a sf o u n dt h a tt h ee l e c t r o l u m i n e s c e n c e e f f i c i c n c yw a si m p r o v e d5 0 w h e nt h et h i c k n e s so fh o l et r a n s p o r tl a y e rv a r i e df r o m3 0n l n t o1 5 0n m 1 1 l ei n c r e a s e m e n to f e f f i c i e n c yw a sa t t r i b u t e dt ot h em o r ee l e c t r o n - h o l eb a l a n c e t h e s er e s u l t sa r ee x p e c t e dt o 瘿v ei n s i g h tf o ri m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c e so f d e v i c e ， k e yw o r d s ：o r g a n i cl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s ，w e a ko p t i c a lm i c r o - c a v i t ye f f e c t , e l e c t r o l u m i n e s e e n ts p e c t r a ，e f f i c i e n c y 繁毒理蠢戈攀舔士攀夔凳变瓣麟犍雾蘩 本人箨徽滞醍。所璧瓷瓣硬学擞埝文，搿樾墩熬发光嚣镎熬溅学效痰蕊 漆羚袋搴黪拣馥燕奉天褒擦嚣襞黪骢撵簿- f ，羧盛避簿骚囊工器蕊袋褥懿戒慕。 簿交孛墨爨浚戆零i 瑟藜蠹嚣癸，零谂义甭毽客璺辩蒸稳争天凌巢豁聪羧袭衰裁撩 霹融的作品成果。对本文的研究做出爨辫煎献的个人和集体，均融糅嶷中以明确 舞戏撵鹱。岑天寰褒蠢谈戮零露暖熬法德貉巢交誊太黎逛。 终辩撼名：趱篓鱼譬：筚互露墓i - 鹜 长饕建繁必攀擎链埝变黢投馔越授蔽攀 零擎燮瓷交露纛瑟磐黪簸舞i 竞垒? 黪“装誊囊z 尖攀褒圭擎畿稔受鞭较捷罐 攥邃”；瓣爨舔誊理互太攀艨藤势纛鬻粼骞获零弱箴橼搀遴交掌靛谂文瓣菱蘸l 黪 嬲罄予敝，免懈埝文被查潮辅黻阕。零入授权长眷糕大学1 酊以将擀学僚论文她 全辫鹱聱舅囊嚣藩焱骞美数瓣簿避簿稔索，褒鼙袋爨攀霉、壤露竣爨溪游菱裁攀 裁保存帮澈缡举往论文。 露者畿赢：鏊茎燕。程零：至。篓蓉麓 搔警搭辫憋寒；! 墓l 超庭鲑霪穿立嚣妻堡鬻 第一章缝谂 1 。1 煮橇毫致襞光器馋的穗熹及藤麓 黼着世界谶警倍怠产监的快速蕊餍，律渐其中爨簧邵的信息藏泳技术，在入搽知 识熬凝褥帮生活艨量蟪改善方凝掺蝼整重察强煎。鸯资辫裘辨，人们繇获取绥急豹? o 嚣溅上寒鑫子褪濑，鬟筵，豢太荧嚣穰惑煞蕊存联系爨奔串，镶惑鬟零装嚣至关鏊爨， 显承辫在信息技零的发展道稳中占攒了十分黧要豹她能。几十年来，从传统豹黑黼、 彩撼、超平、缝举c r t ( 琚极! l 雩线警) 箍示祷，鹰蓊今必瓣金色大霹帮乳( 液藩蒜舔) 、 瑚p ( 攀燕子遂零) 平麟曩示器，镶靠攫零缮臻实现酶穆惑按零瓣高速黢震，瓣毯爱乎援 曩承嚣移蓑要黎惹寨越蹇，蒋鬻是蒸分瓣率、毫遮囊，甓巍薅、囊彩煎懿藩螽溪藤霞 携试带板显承器必将谯显示领域占有瀵要地能。 l 。窖凝毫蘩燮港霰黎技术瓣钱赢 糯目前的毕擞熙零技术中，2 0 世纪8 0 年代开始使用的液晶艘淤器( l c d ) 舆褶体 骥枣，羹星轻、互搂惑鹾爨、凌糕枣、薏骧辫，蓬l c d 零赛辫其骞戆褪爨枣，亮凄懿、 辩滤麓耪、穗纛逮魔疆、溢壤将佳麓簿不磷巍藏豹靛赢粼翁了箕在夫羼幕警叛显舔镄 壤熟擞震。 p d p ( 等离乎鲑示器、f e d ( 场发辩显示嚣) 辩存桃觊( 霄机电致熊浅) 。蝣在一嫩褴 寰上宠骚了 秘鼹惫枣、蟪纛蘧瘦攫蠢嚣s 缎、湛囊特魏蓑季爨磁鼹淹下捷蘩，袋 籁臀巍源不髭游饼怒。三者都爝自袭竞酌警缀显示潞，弗蒜肖很快黼响应速度藕徽窳 豹视热。但是p d p 存嵌着王熬缀杂、伶牾爨灏、功糕夫蚋闷题，f e d 惚疆蠛工艺凝聚、 驱功浚篷毫、发激效率低酌誉怒。这鳖缺感农有梃既孛辫霹餐戮嶷薇，蠢撬奄黢发 巍显承援零终兔一耱每天骧黧鳓赣鍪擎嚣鬣幂装拳鞭其密鬣暴获拳鞠毙有骧下嚣簿稳 掇懿德点： ( 1 ) 特耗低，举黼鼹像b c d 一糕凝用劁鹜光源，鹜光溅楚l c d 灏板最糕嫩的一部分。佻 懿；2 ，4 i n 懿纛耩甑耋器袭袭臻糕霞秀莲蛰麟，囊塞4 i n 戆多蘸建l c d 模获凌鹈粼懑 6 0 5 m w ； 2 狳痊速发莰，黪舞鼗j 嚣徽蘸卡g s ，拣巍显零遗勰灏豫率鼗绺燧羔熏瑟，窳糯 辍彩蕊鬟皴夔艘，其镌墩速菠爨灌熬繇漆器确巍遵度懿1 0 0 0 僚 器蠢筏囊，瓣海流游莛烹臻燕巍戆，掰精在覆太藏麓藩嚣凑垂辩器不会囊豪突勰。 藤上下，庭裔的视角宽燃超过1 7 0 。 ( 4 ) 能实糯简分辨端显示( 采用脊源矩阵即a 硒，o l e d 的发光鼷可以蜜域2 6 万真彩德的 趟努辫辫，鞭墓髓若耪辩接瀑驹界舔发怒蕊黪鬣淤器褒受缳袋瑷点黪潜力将笼 法倍蘩； ( 莓) 爨温度黪拣，在一鹳至* 8 0 c 藏粼内熬掰熬正常羔终，箕低温性戆袋溅臻篷，猩- 4 0 辩爨黥菠零嚣黎，蘩鬟：篷瓣予我蓬客逢嚣，羹疑褥等寒冷逮豢，邃蕊纛浚箨 瓣弱： 妫) 成本惑* 躲经秘其它宠予产藤榉，褥o l e d 产藩捺礴亵绣之关瓣巍于羝量激产， l c d 制蛾工艺徽杂、价格躁擞黼且不赫扩大生产规模，如向更火潦檄辩级，次 耗囊麓怒避鑫能菱茏，嚣麓瀚魏裁嚣互兹疆黠簿攀，蠢黪屡浚较少，薅予扩大囊 产瓣攥 筝惑亮凌，趣辩援：发，赛窭壤黛彩魏嚣器。器黎n o v a l e d 蛰霹拜笈魏魏嚣湃筠蠢纛舔 以达到l o o o c d m 2 。明基推出瓣激动式餍幕的多鹅体手桃具有1 0 0 0 0 ：l 瓣超急对撼 壤。蜜予溉黪爱懋嚣瓣拳鬻；瓣辍嚣突爨全彩热鬣承； ( 8 ) o l e d 可1 | i 盂蜜现软薜，o l e d 可以谯塑料。橱脂等誉阉盼材料上生产，将谢桃滕熬镀 藏溶露程遂瓣鏊褥主，魏霹璐察瑶蓑瓣； 尊魏黪产燕葳藿麓，簿褒霹激、予i n m , 瓣海躜戆l 魑魏壤缝戆鼗，矮纛誊太熬逮 嶷、裁勰冁繇鸯薹l = = 瓷。 2 ，露枫邀致发：羝旺零技术黪嫩耀 t 9 9 7 2 0 0 t 霉：o l e d ( 建褰麓除羧。在逮争黪羧爨* 鸯爨爱竞鬟攀嚣器戆爱爨褰骧 室，是簧塞灞程浅擎骜穗嚣叛、豫秘葶裰童，毽产爨嚣辫餐簸，产灏黼撩墩疆多，溜 为茏源驱动、辫魏戏麟域彩骰，擞太程度上姆有试骏掬试销熬性质。2 0 0 1 囊瞄o l e d 念球 链赣镶莰缍i ，矗繇篾嚣。 2 2 2 s 零；o l e d 的成长阶段。在这个阶段爨一入f f j 掩能，“溅接触副带省。脯d 懿产菇，毽攒霉藏要攀器、p d a 、簪裰、d v d 、簸羁稷瓤、数避摄爨撬，燕鼗鹅羧爨零 嚣耪寒邀产愚警。声瑟正式囊入帮繇，主饕跫进入馥缱瞄器、v f d 等鬟拳器领域，爨浚 笼潦驱裁、攀热簸多毡显示、l e 凝孪辍下嚣摄为主，艇露滔糍动魏、垒彩魏霸 0 英寸 以上黼板也歼贻投入使用。储计弱1 2 0 0 5 年，帆e d 手桃髑擞示器可达t 1 亿片阻七，爵学 概巅璐抟i 2 ，髑予鼢a 鹣跣黝鬣舔瓣西达1 2 0 0 9 冀，蒜p 聪赘场鲍1 9 要，魄鲑转全球锩 誊龛瑟将途弼，l 唾蔹美元。 2 0 0 5 苹驭藩：虢黪懿瘦熬臻蔽。涎着魏秘产曼纯技零麴鬻渗或熬，撬辨褥垒鬻凌 击鼗涿器帝燎辫嘏餍蒋子鑫穗熬敷愆锾瑗，o l e d i 猕器壤技术後势将祷戮巍静发箍帮菠 挥。 躲传统鬟舔溪蠛黪，f 醚爵瓣巍黻下嚣令瘟嚣鞭竣灾麓释警： ( 1 ) 鹪通信终端 2 3 g 通信尚秘辩的2 g 通信相魄，辙突出的糍纯就髓传输遽率的提高，斑传输衙荤谱 啻籁簿攀黧黪数懿转爨为赞辍簿凝鬓溪啻数舔彝多媒体熬攥，与之籀邋瘫黪逶镶终漩 显黎器也必缁从肇色簸示转变为惫彩憩显辩，欣静漆黼澎纛搴转交为动态黼德显霹。 弱煎掰以藏越螯浆并霹能被袋嬲麴爨示技术然是t 雕一秘o l e d 。瑟蟪嗣能辨戆手拣魁 骧程窳鬻懋下、寒冷繇壤下裳嚣蘩豢工露，笼褒舞麓麟、疆藏交寨麓激毳藏蓬疆敷、 色彩裳器、瓣憩疆署鑫蕊奉酃较糕。麟辍霄毽海疆臻，艇羧零或熬、产鬣瓣溪跑鞍寒 之瑟，既辫必耱戚为鼹逶售终端藤暴嚣黪寰流。 ( 2 ) 髓挂电视湖粜磷电脑显嗣f 巷器 魄辨其巍薅蟪建遮度、藏巍蹙、滗耩裔爨辫粒蜷嶷戆蕊髌，鼗辩鬻遮蛮溪箨嚣爨 器。纂重娶瓣愚，蕊耱嚣零薄，魄滚爨显忝渗还鬃游，掰骧将来熬魏鞠壤瓣霹戬穗窿 壤土，季箨鑫搿羹凌空簿。黠予凝露耄整，溉在黪戆势麓芰辍哥器鼹辫越窳楚枣，嚣 显恭潞尺寸蝴漂求越米越大，鼗承效果非常好的c r t 黢示器淼发显褥婊蘸积举美观。闲 建嚣拳效慕舞瓣霪拳貉差苓多黪淑粉显象嚣，毙畿越薄懿鑫赛爨势，必将域舞祟爨嘏 脑藏淤器的猩力巍争辫。 3 攀事帮褥黪懑逡 夺汹冀愈霞客嚣磐，曩粪誊羧，篱渡纛黢蛩，麟激不捷震魂，缆瓣靠餐。魏，主嚣 分瓣、裰鬟戆灏工挥懑度蓬溺爨麓姆熹，必然禚笺攀臻器麴褰韬关注霸广泛纛援。麴濑 年7 月1 8 目和2 0 0 1 簿9 舟1 8 日，e m a g i n 公司巍艏两次褥捌麓阐窝军共计2 0 0 0 焉 荚元鲍滞 发炎锄，嬲予辨发商蹇发观e 愀瀑承器彝f - t 5 e 战砖枫累筑巾的头盔朋套最旋缆镜。嫌 军攀蹙途癸，程箕窀爨示器锌笼法楚瑟嚣慧龛环壤，懿菇寒或强纛震麓嚣凌枣，魏黪 爨甏辍一鬟巍攀。 ( 鬃软激鹰毫器 这是残瓣藤耩枯登经成鲻瓣爨聪在嚣袋靛鼗淤辫巾瓯鼬憋“警剃”。麴粜o l e d 楚鏊予囊耱壤跨藏箕它柔载褥料蒸藤) 主黪，粼潜躞炎纛一毫岽庭露，藏土没蠢爨 空腔嬲液态成谂，麟将成为冀朦浆最软显承嚣( f l e x i b l 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0 ￥塞溅媳蘧驱动熬瓣体。毽怒熬麴戏貘震囊举好，载滚予黔泼 入羧攀艇，蒸量子簸攀也是毒筑龉酸鑫。1 9 8 3 年，鬏。嚣。p a r t r i d g e 挣1 发表了蘩会黪避 蘩茇溅熬文章，餐瘗予蹇寰簸耀拳雩 起广髭攥覆。藏筹，鸯蜂毒撬魄璇爱怒粒馥惑拣 非常髓，文献撤邋狠少提及潜瀹问熊。上谶的有机电致鬣您器件存档的问题限锚了熊 实蹋憾避程。饯化器传结构、骥耨选树，掇黼器件酾发愁巍缓和器移躯发搬效搴韪带 惑毫鼗茨蹩蘩终安鼹稼懿美瓣。 1 9 8 7 年，赘翻搦这公司嬲e 。礼t a n g 翻s 。a v a n s l y k e 谯a p p l 。p h 粥，l e f t 1 醐上酋次撤 遴7 新型有枫奄漱袋瓷器襻。蜜蕊了较嵩的发走燕凄糊毓搬效率+ 蒸发光亮崖粼潦 1 0 0 0 c d c m 2 ，艘始效攀达鬟l 。巷l 溉耀，瓣县驱淤逄丞繇弱l 必臻下。镪稍逸霆了蒸露懿警 袭输憋秀嚣融羟蒸睦罐霉 趟精3 ) 话鸯嫠怒瓣料，矗i 玺骚然蒂憝裁鬟瓣，整露爱善滚藏纛 用校谢机电致发光器件中。此外，他们优化了器件的结构，制用真檄镀膜的方法撼商 或貘矮器，嫠霄麟鼷懿箨凄醛蘸啜鬻筵卡缒淤，栗掰低磁媾鼗篷囊艘镁箨势逄予浚入 毫极激簿旗赣劝毫蕊、提高魄予注天羧率，黪善次警 避了二羧袋皇翰臻为璧穴襞输鼷， 大夫撩意了空定液天效率，飙褥实鬟离竞髓、离效察静靛您器箨。g 鞭t a n g 萼天辫王 作销聚是有机电敞缴光的一个照程碑，从此稍机材料电散擞光的研巍避入了个粉的 黔鬏。 l 辩8 年，弱零靛e 囊魏馥i 簿灭搿谶珐粼祷了发淹接斑爨穴霉奄瓣游双麓有爨眩羧 发懋瓣件，裘发悠瓣辣金鬟墩掇之辎热天灏电子搀辍添。辍熬麸黼捧豹受度袋说， 他们驰工作姆c 霹+ t a n g 的工俘犬同小簿，键却扩展了选择挂糕的范隧。随嚣。他们滗 在发毙蓑与逡臻灌液i 髓i 瓣吨l 嚣篝i 南 零乏蘧燕入突灾筵骧曩，躐餐? 兰瑟蘩拣耱 发巍器件器美。电予傣输层与密状传输层的翱入，大大瓣商了貉侔的溅流予象入效辫， 降溅了嚣孛 豹驱鼬蹴掇，提蹴了嚣转的发光般率，避一妒暾罄了器件的性筑。 毒 1 9 8 9 年，o 飘t a n g 撮遂巍纛l 辩中掺杂絷糕霹娃蜜魏誉鬻颜色懿袋淹，僚掺杂a 糯 簿焚懋产生攀蕊遮4 壤。霆寨掺祭鹣3 5 臻，寝摄予l 错熊鹱逮毫疆下。菠嫩蠹爨予效 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又省鬣视物穗定往好的特点，因诧被瓿必鼹最有应爝前景鳓一类发光材料。有梳淼属 配会镌类耪瓣鼹予幽绦盐类，瓣会物魏瞧巾性，配位擞达到魄和。她类材料县有粼渤 毫聪诋、强痰大、靛搴高、辩禽长餐稳点。 ( 3 聚套耪发怒耪耪 鬻合耪茨免树糕静优点攮# 其裔良好熟热稳定链 蕊予潮备：旃优懿瓣戚麟髓耩 较好触执械强发簿。缺点是；材料食成复杂秘提纯比较稠礁；难制成多层器件等。目 裁广溅谚究磐辫掰魏聚合穆惑致爱纛瓣耧藏簧蹇疆霓类：聚苯撑瑟爝类、聚乙炔嫠、 聚对涨类、聚骥盼类、浆芴类和其它聚合物啦致发光树料。 1 s 有搬电致擞光的畿光原建 l m 0 砒 豳1 5 谢枧电致发光器馋匏王俘艇理嬲 寄 葶4 ”卧 量盍 簿l ；巷擎艨餐瓤逡敬爱巍黎籍痨羲缓粼 黧率诚獭矗瓯势豢建拭瓣禳藏入秽献蒂援注入鲻裔秘耱辩麓静垒，矗露。翘霄褫 辫黼漱子亲拳姆；幻霸1 丸g 分别为费激然级到粪燮憋级熟距掰；溉( 酗t t i n g 貅t e r i a ll a y e r ) 舞袭毙掰辩释。 魄致蓑燹楚撩笈巍穗瓣张憩场熬黎麓下，受到惑滚露魂耪黪激发嚣茇嚣嚣魏黎， 它怒个将电栽赢撩转纯为滟能盼种发撼越程。脊桃电致发光器件是载流子墩漆人 型嚣佟，电予秘空穴巍终i 基燧瓣捧用“f 注入、迁移、篾会聪发光。 誊魏瘫羧茇燕过程逶零交竣- 9 5 4 骑羧突藏。 l 。载漉予麴渡入；电子瑚黧穴分嬲注入魏l 有枫辩料的最低来占锻髓子轨道( l o w e s t u n o c c t r p i t e d m o l e c u l a r o r h l t , l u m o ) 和簸糍蠢宥分予孰邋( h i g h e 罐o c c u p i e d m o l e c u l a r o r b i l u m o ) 。 鼗流子注入帮羲露是簌熬疆注天溱予，影建受载滚予t 获菱疆谨鼗毫予瑟滋天窑 代，耀成正载溉予。擞有机器件中，内乎谢机分子姆难负两极的能缴不匹配，存槛能 缓熬，霉致霄辘凝黎魄叛之瓣黪壤器露势爨，黧匿1 , 6 爨零。霾魏，瞧予帮空穴瀚注 入篱鬻竟鼗爨颡势垒，君驻邋入蓑惫器。鸯辍分子粒愈辍阀魏势垒，逶影鹃羧滚予注 氏，霄撬器襻急魄特链翡筵辫瓣素。荚予澈流子注入聪熊，爨籍富辩耱壤埝：一耱为 隧邋搽穿机制，熊效鬻取决于界面势照的湖低；另种为空间电荷斛制热电予发射桃 裁，密麓鼗率裴涤予器嚣瞧耱麟获繁潮删+ l 隧邋赘穷魏铡 瓣予蘧遵嚣窍糗潮，宽激髓豢努垡搜裁滚予注入黼攥跫够褒懿濑糯强发壤避濑淀 入散察受铡予电场强度；在步 电场躺作用下辩提高载溅予瓣注入效攀，接触势怒越低 慧簿。蓬囊蓉舔髂粒受逮爨稳翡嚣数簸褪瓣终褒羧，藩穗蘧羧戆瓣繇终鬻羧，遮撵孝 能降低载流予注入的髓带势融，从而降低工作电压。 ( 2 ) 空剃魄饕浆剿热魄警发辫枫铡 斑间电荷限制热电子发射机制认为，隧道贯穿模型不适用于共轭高分予。由于有 规材料的载流子迁移率较低，容易引起载流予的局郝堆积，腿止载流子静进一步注入， 因此聊以认为载流予的注入怒由空间电荷控制，电予的注入程低电獯下是由陷阱控制， 当陷阱被填满后，电子注入才转变为宅间电荷限制，这时器件的注入电流密度较大。 裔机电致发光器件的发光效率不但取决子载流予的有效注入，褥且取决于注入的 电子和空穴怒否平衡。为实现注入平衡，要求两种载流子以同样的速率注入。否则， 一稀载流子浚入多，笳一种载流子注入少。这种情况下，不僵载赢予复合几率，j 、，箍 且复念不是发生在发光中心，而是偏向电极侧。为解决载流子的注入平衡，通常在 金属嗽极窝笈先层之阙弓l 入电子亲秘势和离仡势帮较大翡毫予传输朦帮在发光层与粥 极之间引入电子亲和势和离化势小的宅穴传输层。 2 载漉予煞透移：载滚予分囊簸毫子簧输篡窝臻穴蒋辕层淘赘党篡迁移。 猩外电场作用下，注入的电子和空穴分别向正檄和负极迁移，这个动态过程被认 蔑是载滚子转簸。荣泡载滚予瓣迂移胃戆发生三秘壤况：a 掰耪载浚子相逐；b 。嚣耱载 流予不相遇；c 载流予被杂质绒缺陷俘获而失活。显然只有难负载流予相遇才有可熊复 会恧发龙。 裁流子的传输机理有以下几种模型【2 5 1 1 2 7 l 筑豢模型，隧穿模型，雾跃模型。 ( 1 ) 能带模型怒以半导体能带理论为基础，采用单电子近似，将电子与品格的碰撞、 褒化镣捆互馋用终为微扰处理。由予有规材料大多怒非晶态搴孝辩，没有确定的晶格缕构 和能带结构，藏流子的迁移率比较低，不适用能带模型来描述。但它靛合理地解释很多重 要的输运现象，如有枫晶体中电导率和迁移率的各内异性，迁移率的温度关系以及反 常霍耳效应等。 ( 2 ) 对予隧穿模型，耳分子轨道中的电子被激发到较磁的能级时，就能隧穿辨垒 进入一个邻j 瑷分子的来占据态。在离电场下，处在激发态t 的电子隧穿到邻近分予的 几率通常比返回到它的基态的几率大，如果激发态处于三线态，则隧穿几率就更大。 在隧穿内界瑟的过程中分子闻的势垒被看作方势垒残三角势垒，蜀螽者更接近予安际 情况，因为隧穿电予经受的势垒等于被激发的隧穿电子离开后剩下的正电荷对该电子 酶库仑势与藤中心分子豹龟予亲鞠势之霹，激发态窀子繇处豹戆级越高，势垒窕爱虢 会越小，因此在现有的研究中三角势垒隧穿模型较为合理，足被人们广泛接受的一种 理论模垄。稳隧穿模麓不蔻麓释迂移率懿受滚度关系及电子帮空穴：i 毫移率之溺煞差髯。 ( 3 ) 跳跃模型比较适用于载流子迁移率很低的情况，它是指一个激发态电子跳过 势垒瓣麸一令分子运动弱萎令分子，萁过程可壤麴结为鬣往一还漾链靛转播，帮把 分离的分子或其中的某基团精作载流子跳跃的格位，当一分子或其中的某簇团从邻近 靛菜令分子域其审熬菜令蒸溺褥到一令电予嚣被还缀秀中憾辩据当予空穴麸这令橇位 跳到另一个格位。同样，当这个分予或其中的某个旗团将一个电予给予邻避的某个分 子或其孛熬纂令基弱嚣玻氧织成隽巾性分予瓣，郄鞠当予墩子鼓一个撂位髋到另一个 格位。跳跃模型认为栽流子的跳跃躐离对载流子复合效率有较大影响。 3 + 载漉予复合与激子形成：空穴积电予在发光艨中相遇、复合、形成激子。 程外电场作用下，注入的电子和空穴相遇配对，形成“电子一斑穴对”。它具有一 定的淹命，约在皮秒歪纳秒数量级。这样的“电子一空穴对”被称为“激予”。激予可 分为单重态激子和三熏态激子。在裔视电致发光过程中，荦重态激子和三蹩态激予被 认为怒同时产生的。载流子的复合区域有两种情况；a 若裔机发光材料与两极的能带 势垒离度基本相瞬或籀近，赁| j 载流予复合区域集中程发光艨黼近；b 若垂鬣老板两极 的能带势垒高度相差较大，载流子复合与激子形成区域则远离发光中心，靠近正极或 受辍辩近。这一区域w 能其蠢各耱缺陷整错，容易浚残激子淬灭，鼯致发炎效率酶低。 有机材料中的载流子复合不同予无机半导体中的复合。通过从接触电极的电子和 空穴发射过黎嚣注入戮有耱i 警导体巾匏载滚予或者鬻辩遮缪获在孬获中心，或者逶过 复合中心永久地消失，因为不存在究美的完全没有缺陷的有机材料，所以朗前的裔机 榜辩舔会有是域态，这些定域态霉撩羧刳奁貘粳不瀵戆分巍簸级内线分毒旌禁豢筑骧 内，形成所谓的俘获和复合中心。可以将俘获认为是通过使电子和空穴定域在空间 定位鬟上默嫒阻盘它织叁由运动造成豹毙量贮存过程。这浆受磐获豹电子秘空穴弼班 通过吸收足够的热能或光能而再次释放成为自由的，或者通过复合放弃它们贮存的能 量恧瀵失。镁舞由定域态形成豹，能够缮获载漉子豹中心称为“黪黪”或“俘获孛心”。 4 激子的迁移：激子在电场作用下迁移，将能髓传递给发光材料，并激发电予从 基态跃迂到激发态； 5 电致发光：激发态能鬣通过辐射失活，产生光子，释放出光能( 如图1 7 ) 。 激子通过辐射衰减跃迁到基态，释放出能量，即观察到发光。有机材料的电致发 光器件通过矫电场作用，使电子和窝穴分剐注入刮有机层的导带( 爱键轨道) 和价带 ( 成键轨道) ，然后复合导致电致发光。一般来说，能量转移、浓度滓灭、杂质淬灭等， 直接造成激予非辐射跃迁，释致发光效率降低。 1 2 激发过程，振动缝级退激发， 内转换，荧光， 无辐射跃迁， 系闻窜越，碡 光， 无辐射跃迁，s 单重态，t 三重淼。 鹈l t 7 鸯辘分予瓣裁缓和邀子获迂过程示意强 1 。8 有机电致发光器件主要性能参数 露规电致发光器l 牟性能耐以从发光性熊鞠电学性能两个方面来评价。发光性能主 要包括：发光亮度、发光效率、发射光谱、发光色度和寿命；电学性能包括电流密度 与电聪的关系、发光亮度与电压的关系等，这些都怒衡量有枫e l 器件性能的重臻参 数，对于发光的基础理论研究和技术应用都极为重骚。 1 发光亮度 发光亮畿是衡羹发竞穆的表瑟鞠亮程痰懿竞技零量。发光亮度的单位愚e d m z ，表 示每平方米的发光强度。1 9 7 9 年在融黎举行的第十六届国际度量衡会议上作出了如下 决定：若一令光源奁一给定方淘土发瓣出颓率惫5 4 0 1 0 投h z 豹苇色辐爨，量箕辎射 强度为1 6 8 3 瓦每球面度，则该光源在这方向上的光强为l e d 。发光亮度般用备种 亮凄诗来溅爨，亮度诗熬王绍藩理主要是测量被溅强添表甏熬豫袭兜电器传表瑟瑟产 生的光照度，则该像表面照度应正比于光源的亮度，而不随着亮度计和发光物体之闻 距离瓣变纯聪变纯。巍疫谤主要由秘镜、滤毙冀、毙毫探头强灵敏毫渡计簿组或，滤 光片和光电探头必须适配，使接收的光谱灵敏曲线与人眼的光谱效率函数保持一致。 2 发龙效搴 有机电致发光器件的效帮可以用量子效率、功率效率和流明效率三种方法表承： 量子效率是攒器 牛囱处发出的光子数与注入的电子空穴对数乏比。 麓子效率又分为内量子效率和外量子散率。内鬃子效率r l | 呲燕指器件中产生的所 有光予数( 锶括征产生后被器件本兜吸收以及被器件表面所反射出来的光子) 与淀入 的电子空穴j c 重数蕊之鞋：。由予器件内部产生辐射，在向袭面传播的进程巾，要有一部 分被吸收，磁剃达表巍后，出于器件材料与周固奔璇的折射率不厨，在嚣愆处还要有 一部分被反射。最终，器件的发光效率由外墩子效率r l e x t 来反映。外量予效率是攒在 莱一方薅上巍枫发光器件发射如来的光予数与注入的魄子空穴对豹数量之比，或毳定 义鸯鸯瓤发煮嚣掌 奁全窒蠢发射爨寨戆龙子数套谤等没入转窀子魏穴对数爨n c 之爨。 内量予效率爱浚静怒凌漉予谯器箨内藩形成激子，并鬟含发光的效率，阐述豹是嚣终 内部鹣物理枫懋，褥外量子效率爱姨了器件辩外的发畿效率。 n 。 2 吉 ( 1 - 1 ) v c 争r 2言(1-2) 壤。i ( 1 3 ) r ， 功率效率碍p ，又髂荛麓基效搴，楚指翁缝豹毙功率馨与鞍入靛邀功率置之毖， 垂手久聚只戆感爨粪霹觅鬼，嚣嚣黠不嚣波长豹零冤毙瓣敏感程褒氇愚举瓣筋熬，它 藏波长悉交能。功率效率攫离懿菠毙嚣乎 发窭匏怒，入暇羲起来蚕觅得摄巍。霆戴， 用人眼来衡墩个发光器件的功能时，多用流明效鬻这个参量。流明效率牲，也叫光度 效率，是发龛雪豹您逶囊l ( 黻流鞠魏攀链) 与输入壤麓搴奠之毙。 3 发射光谱 发翦竞谗又霹分兔菱巍梵谱城者磷囊蠢灌，表瀑禳搿笈瓣篓荧先豸l 豢磷毙孛器释 组成的相对溅发陡波长的分稚。在衡机电致发光领域巾，发光光蠹通常商两种；电致 发必秘毙致靛搬。患致发光必港测用豹邀源激发，嬲嚣 串在不露豹驱动电筮下鸯不 同的电致发光光谱；而光致发光光谱是利用光能激缴。电致发光光谱由于光强较大， 髂号迎较甥爨，琴鬟要使弱馈号敦太设备赦大发光馈鼍，赦霹以妻接采用搬谱辐射诗 或考荧巍嚣囊投簿浚蚕壹谈溅量巍灌。光致发竞燕港磐皋巍致发瓷貔强璇较薅，繁号 不暖蒙，有鲢则游要通过一个含存傣学放大功麓静爽簸系统来完成测量。 4 发光色度 由于人瞰对不周颜色的感觉会谢不同的心理物溅反成，所以人眼不能用于测量 颜色，仅麓翔断灏毪裙等豹程度。菇了麓颜穗有客躐後驰攒述窝溺蹩，1 9 3 t 年国鞲照 臻委员会( c i e ) 建意了标准色度系统，这静系统推荐了标准照明勃秘标准躐察者，逶过 溆量黪薅藤色瓣三三裁激蘧) ( ，y ，粉残色晶嫩韦惑x ，y ，站寒确定颓毪。丈傣上讲，x ， y ，z 分别由瓤、缎、蘸三色比例决定。红绿栩加混合成黄色，绿蓝榴混得菔绿色( 青色) ， 蕊紫色或晶红色) 蔗囊蓝色鞠红色鞠渥掰产象静。避鬻璃x ，y 嚣令色品嫩栎裁霹袭注 颜色。 鑫。发毙寿翕 1 4 发光寿命定义为亮度降低到初始亮度的5 0 所需的时间。冷阴极管在工作温魔为 o 5 0 、环境湿度为2 0 9 0 孵，不结褥的寿命为1 0 0 0 0 小聪，即连续使用可达 一年以上。对乎投入市场的有机e l 器件要求在连续操作下使用寿命达到1 0 0 0 0 小时 以上，储存寿命要求5 年。目前，绿色的露机e l 器件在憾电流和1 0 0 e d m 2 韵初始 亮度下，已缀达到了实用纯的要求。在研究中发现影响有梳e l 器件寿命的因素之一 是水分子和氧气的存在使有机e l 材料有光氧化作用，特别是水分予起了缀大的作用。 因诧需要将嚣件封装以隔绝承和氧分子的破环作用。 6 。电流密度一电压关系 在骞辊e l 器转审毫滚密度疆壤压豹交键莛线瘦浃了嚣俘豹毫学性震，它与发建 二极管的电流密度电压的关系类似，具有熬流效应，即只在正向偏压下有电流通过， 在羝魄压露，毫滚密度蕤羞瞧歪魏璞麓夏缓慢增热，当超过定豹邀匿电滚密度会急 剧上升。 7 蹇发一电疆关系 嶷度电服关系鞠线反映的是有机e l 嚣件的光电性质，与器件的电流电压关系 有着相似的麴线，即在低电愿下，电流密度缓慢增加，亮度也缓慢增加，提高电聪驱 动时，亮度伴随着窀流密度的急尉增加而快速增加。从亮魔一电压的关系曲线中，述可 以得到开启电压的信息。开启电压一般定义为亮度为l c d m 2 的电愿。 1 7 本论文的生要研究工作 有机发光器件及应用技术是目前显示技术领域中具有发展前景的热门课题，缩合 学辩懿沿惫镣解袅靛褥学与技术阉嚣，舞震了有辊壤致发必器佟豹光学效疲及器耱效 率优化的研究。本论文的主鬻工作包括： 1 有极惫数发光嚣俸豹壤论与痰建基礁；骞掇发建器转懿基本瑷论、技零、发震爱 其应用技术；光学薄膜的基础理论； 2 。弱檄黢效瘦豹基本理论及其应用：基手走学徽艟豹蒸本理谂，透过f o r t r a n 程序模拟研究普通底发射器件中弱微腔效应对器件性能的影响，包括对发射光谱、正 囱光媛、墓巍强霸各穗模式毙麴分露豹影嚼； 3 空穴传输层厚度对器件效率及光谱的影响：从实验和瑷论上研究空穴传输层厚度 和嚣 孛性能闽的关系，包括不同厚发窆穴馁输层对器件发射光谱的变化和对器件效率 的影响，给出了提高器件效率的新途径。 第二章薄膜光学经典理论 麓不多敷骞豹必学薄膜鹊特性郝是基于薄貘内豹于涉效应。肥皂泡和水嚣上的油 污层的颜色交是单层膜中的干涉效应的最好的例子。从肥皂膜的内外表面反射的光荣， 如果它雷 之斓的光程麓是波长熬整数倍就产生相长予涉；如祭光程藏是半波长的奇数 倍就产生相消干涉。由于这两束光线之间的光程差决定于薄膜的厚度和入射角，所以 肥皂膜或者油膜上的颜色随麓膜厚度的改变釉观察角的不同褥变化。光学薄膜系统有 着类似的干涉效应，但由于涉及到狠多的膜朦，变化更为复杂。正躐为如藏，藉用光 学干涉薄膜可得到各种各样的光学特性。它w 以减少表面的反射率，增加元件的透射 率；或者增加表丽反射率，减少透射率；或者在一个波段内给出离懿反莉搴，低的透 射率，而在其余的波段则有低的反射率，高的透射率；也可以使不同的偏搬平面有不 同静特性等等。 猩一个薄膜系统中，光束将在每个界碱上多次反射，因此涉及到大爨光束的午 涉。翔栗薄簇内存在毅毂，鬟g 馈凝将雯复杂。懿栗巍接基予多光束予涉豹懿往来计算 异乎碍常的繁琐，因此这种裳型的薄膜系统的计算雾是采用矩阵连乘的特镊导纳的矩 阵法，其孛每令 或稼为p 一镶震波； 一n oc o s o o 尹 菲涅尔公式对予第二介质是吸收介质也是有效的。此h 寸这种介质的拼射率m 为复 l 蠢 数，n i = 一i k l ，由斯涅耳邂律