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可溶性有机小分子电致发光器件制备与性能研究

作　者: 李春
导　师: 彭俊彪
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 可溶性有机小分子平板显示新型阴极结构高功函数金属空穴传输层掺杂
分类号: TN383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,基于溶液加工的小分子有机电致发光材料及器件的研究日益受到重视,一方面是由于有机小分子相比聚合物可用常规有机分离纯化方法方便的将其进行提纯;另一方面,溶液加工工艺相对蒸镀工艺在制备大面积器件时具有明显的成本优势;此外,相对聚合物而言,小分子的粘度相对较低,有望充分发挥喷墨打印方式制备大面积器件的优势,具有良好的应用前景。在本论文中,我们主要以可溶液加工的红色小分子电致发光材料1、2以及空穴传输材料CBP为研究对象,分别在小分子发光材料器件性能优化、新型阴极结构、小分子制备工艺对器件性能影响、空穴传输层结构优化等方面展开研究,并对相应器件性能改善机理进行了分析和讨论。材料的共混(掺杂)经常应用于发光器件的性能优化。通过选择合适的主体材料或载流子传输材料可以有效提高器件性能。在本论文的工作中我们通过在材料1中掺杂少量的主体材料MEH-PPV获得了低压、高效、单层结构的深红光电致发光器件,器件起亮电压由原来的4.9V降低到2.4V,外量子效率由先前的0.66%提高到2.56%,器件色坐标为(0.70, 0.30),该工艺对于制备广色域显示器件具有一定的意义。有机电致发光器件属于注入型器件,通常,需要采用低功函数金属作为阴极,这给器件的制备工艺及稳定性带来挑战。在本论文的工作中,我们提出了新型的TPBI(～40 nm)/Ag阴极结构,以小分子材料2为发光层的器件中,TPBI/Ag电极的器件外量子效率较传统Ba/Al电极器件提高了57%,其性能与采用TPBI/LiF(1～2 nm)/Al(OLED常用结构)结构的器件一致。采用有机层结合高功函数金属(TPBI(～40 nm)/Ag)的阴极结构为解决器件效率与稳定性之间的矛盾提出了新的解决方案。对于可通过溶液及蒸镀工艺加工的小分子发光材料而言,不同加工工艺对制备器件性能的影响鲜有报道,我们对比研究了小分子材料1通过旋涂及蒸镀方式制备的薄膜质量及其器件性能,采用蒸镀制备的器件其最大外量子效率达到了2.2%,比通过旋涂工艺制备的器件其器件性能提高了230%,最大发光亮度也有了显著的提高。研究表明,对于材料1而言,蒸镀工艺制备的薄膜其致密度及分子结构发生了变化并最终导致器件性能的巨大差异。针对溶液加工工艺制备聚芴类及宽带隙发光材料器件对PVK空穴传输层的依赖性,我们首次采用可溶性小分子材料CBP对PVK空穴传输层进行掺杂,有效降低了器件的电压,改善了器件性能。结果表明,掺杂30%的CBP后,器件亮度较未掺杂器件提高了240%,器件效率提高了100%。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
第一章绪论  14-37
  1.1 引言  14
  1.2 有机电致发光的发展概况  14-17
  1.3 有机电致发光的基本原理  17-18
  1.4 器件的基本结构与物理过程  18-28
    1.4.1 基本结构  18-20
    1.4.2 有机电致发光器件的物理过程  20-28
  1.5 典型的有机电致发光材料  28-37
    1.5.1 引言  28-29
    1.5.2 蒸镀型小分子发光材料  29-30
    1.5.3 溶液加工型小分子发光材料  30-37
第二章器件制备、性能参数及其测试  37-51
  2.1 引言  37
  2.2 实验设备  37-38
  2.3 器件制备流程  38-42
    2.3.1 溶液配制  38-39
    2.3.2 基片制备  39-40
    2.3.3 发光层及其他功能层的制备  40
    2.3.4 器件电极的制备  40-41
    2.3.5 器件的封装  41-42
  2.4 材料、器件性能参数与测试  42-51
    2.4.1 性能参数  42-47
    2.4.2 薄膜物理特性测试  47-50
    2.4.3 电致发光器件电学特性测试  50-51
第三章溶液加工深红色小分子电致发光器件研究  51-72
  3.1 引言  51
  3.2 实验材料  51-52
  3.3 实验结果与讨论  52-70
    3.3.1 化合物1 的物理和化学性能  52-54
    3.3.2 化合物1 载流子注入和传输特性  54-56
    3.3.3 基于MEH-PPV、P-PPV 作为主体材料的共混器件  56-63
    3.3.4 器件结构及性能进一步优化  63-70
  3.4 本章小结  70-72
第四章基于溶液加工小分子红光器件阴极结构研究  72-84
  4.1 引言  72-73
  4.2 实验材料与器件制备  73-75
  4.3 实验结果与讨论  75-83
    4.3.1 器件性能比较  75-81
    4.3.2 器件的光伏特性  81-83
  4.4 本章小结  83-84
第五章发光层制备方式对器件性能影响  84-89
  5.1 引言  84
  5.2 器件性能  84-86
  5.3 实验结果与讨论  86-88
    5.3.1 薄膜致密度  86
    5.3.2 材料结构  86-88
  5.4 本章小结  88-89
第六章空穴传输层掺杂制备高效蓝光器件研究  89-95
  6.1 引言  89
  6.2 实验材料  89-90
  6.3 实验结果与讨论  90-94
    6.3.1 MDPM 的光致发光特性  90-91
    6.3.2 空穴传输层不同掺杂比例器件性能  91-94
  6.4 本章小结  94-95
结论  95-97
参考文献  97-108
攻读博士学位期间取得的研究成果  108-111
致谢  111-112
附件  112

可溶性有机小分子电致发光器件制备与性能研究

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