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有机电致发光材料及器件的研究

作　者: 曹湖军
导　师: 雷钢铁
学　校: 湘潭大学
专　业: 物理化学
关键词: 有机电致发光器件 OLED Zn配合物电致发光材料 红色磷光材料 Ir配合物 白色有机电致发光器件
分类号: TN383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


有机电致发光器件（OLED）因具有低驱动电压、高发光亮度、宽视角、快响应速度而被称之为“第三代显示器”,又有“魔幻显示器”之称。是当前首选的绿色显示及照明器件。目前阻碍其前进的主要因素是发光效率低、使用寿命短、稳定性差等,虽然商品化OLED产品已经很多,但都是集中在小尺寸显示上,大尺寸面板显示器件有待进一步发展完善。本论文主要介绍了OLED的研究进展,有机电致发光器件的结构、发光原理,简单讲述了有机电致发光器件中所使用的材料:电极材料、发光材料、空穴传输材料、电子传输材料及缓冲材料的发展状况和使用要求;合成了黄色有机电致发光材料Zn（ODZ）q、对其分子结构进行了相关表征分析、Zn（ODZ）q材料的光电性能通过制备OLED器件来表征;研究了红色磷光器件的制作及优化,分别用三种新合成的Ir的配合物制备了红光器件并对其进行了浓度优化;与此同时也进行了器件结构的更改与优化:加入Alq3作为电子传输层来提高器件中电子-空穴对的注入平衡,从而提高器件性能;利用上述中的一种Ir配合物材料制备了白色OLED器件,并对其进行了相关研究。主要结论如下:1.通过用8-羟基喹啉、2-（2-羟苯基）-5-苯并噁二唑与醋酸锌反应,合成了一种新型的有机电致发光材料,其结构通过核磁共振谱图、红外谱图证实;电致发光性能通过器件:ITO（120 nm）/NPB（40 nm）/Zn（ODZ）q（60 nm）/Al（150 nm）得以证实;最终确定8-羟基喹啉[2-（2-羟苯基）-5-苯并噁二唑]合锌Zn（ODZ）q是一种优异的黄光电致发光材料,发光峰值588 nm,最大亮度1290 cd/m2,在驱动电压14 V时获得;最大电流效率1.49 cd/A,则在电流密度21.8 mA/cm2时获得。2.选用（（Piq）2Ir（Ph6Pic）、（Piq）2Ir（TPAPh6Pic）、（Piq）2Ir（OXD6TPAPh6Pic））三种新型的Ir配合物为磷光掺杂客体,掺杂到PVK:PBD（重量比7:3）的主体中制备了两组不同结构的聚合物电致发光器件:A:ITO/PEDOT:PSS（40 nm）/Sample（80 nm）/Ca（10 nm）/Al（150 nm）;B:ITO/PEDOT:PSS（40 nm）/Sample（80 nm）/Alq3（10 nm）/Al（150 nm）。从器件的性能数据分析,可知三种Ir配合物Sample 1、2、3的器件性能都是B结构优于A结构;其中Sample 3的数据变化最大,其中两种器件结构的最大亮度相比相差6倍,电流效率相差7倍;其原因是B结构中引入了具有电子传输性能的Alq3,Alq3的引入有利于电子的注入,从而提高了空穴与电子的注入平衡,增加了激子的复合概率,提升了器件的光电性能。从各种结构器件的EL光谱来看,Alq3的引入对器件的发光光谱影响不大。三种Sample的EL发光峰大致相同,这是因为它们的能隙Eg基本一致。因而我们在器件的制备中可以引进极薄的电子传输层或空穴阻挡层来改善空穴-电子对的平衡注入,优化器件的性能。3.研究表明,简单的把（Piq）2Ir（Ph6Pic）掺杂到PVK主体中是不可能获得白光的,而且PVK与（Piq）2Ir（Ph6Pic）之间几乎无能量传递,（Piq）2Ir（Ph6Pic）的发光是直接通过捕获载流子的形式进行的。为了获得白光,在器件上蒸镀绿色荧光材料Alq3,这是一种方便快捷的获取白光器件的方式。通过固定绿光材料的厚度来调节（Piq）2Ir（Ph6Pic）的掺杂浓度（实验组1）,或是固定掺杂浓度来调节Alq3的厚度（实验组2）均可以获得与标准白光（色坐标为（0.33,0.33））相接近的白光。实验组1得到的白光器件的色坐标是（0.32,0.33）;实验组2得到的白光器件的色坐标是（0.33,0.33）。另外从实验组1与实验组2的对比可知,实验组2的效果比实验组1要好,其原因是随着Alq3膜厚的增加,Alq3兼具电子传输性能的同时发光作用也增强了,所以实验组2的亮度高达5320 cd/m2,而实验组1的最好亮度却只有2740 cd/m2,差不多是实验组2的一半;另外实验组1的电流效率是0.96 cd/A,而实验组2的是1.43 cd/A,约是实验组1的1.5倍。总之,本实验通过调节（Piq）2Ir（Ph6Pic）掺杂到PVK的浓度和调节Alq3的厚度,获得了色纯度很好的白光,充分利用了Alq3具有绿色发光和电子传输的特性。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-23
  1.1 有机电致发光二极管的发展史  11-12
  1.2 OLED 的产业状况  12-13
    1.2.1 国际状况  12-13
    1.2.2 国内发展现状  13
  1.3 有机电致发光材料  13-18
    1.3.1 电极材料  13-14
    1.3.2 载流子传输材料  14-16
    1.3.3 发光材料  16-18
    1.3.4 缓冲材料  18
  1.4 有机电致发光二极管的发光机理  18-20
  1.5 有机电致发光二极管的结构  20-21
    1.5.1 单层器件结构  20
    1.5.2 双层器件结构  20-21
    1.5.3 多层器件结构  21
  1.6 本论文研究内容及意义  21-23
第二章 实验部分  23-32
  2.1 实验仪器与试剂  23-25
    2.1.1 实验所用主要试剂及生产厂家  23-25
    2.1.2 实验所用主要仪器及生产厂家  25
  2.2 OLED 器件的制作工艺  25-28
    2.2.1 基片的清洗与预处理  25-26
    2.2.2 ITO 刻蚀  26
    2.2.3 ITO 的表面处理  26-27
    2.2.4 小分子有机材料的蒸镀  27
    2.2.5 聚合物旋转涂布成膜  27-28
    2.2.6 金属阴极蒸镀  28
  2.3 表征OLED 的性能参数  28-30
    2.3.1 发光亮度  28
    2.3.2 发光光谱  28-29
    2.3.3 发光色度(CIE 坐标)  29
    2.3.4 发光效率  29-30
    2.3.5 寿命  30
    2.3.6 功耗  30
    2.3.7 电流密度-电压关系  30
    2.3.8 亮度-电压关系  30
  2.4 测试条件及仪器  30-32
    2.4.1 核磁共振光谱仪1H NMR  30
    2.4.2 傅立叶变换红外光谱测试(FT-IR)  30-31
    2.4.3 热失重测试(TGA)  31
    2.4.4 PL 光谱测试  31
    2.4.5 循环伏安特性测试  31
    2.4.6 器件性能测试  31-32
第三章 一种新型8-羟基喹啉[2-(2-羟苯基)-5-苯并噁二唑]合锌Zn(ODZ)q 的合成及OLED 器件制作与表征  32-41
  3.1 研究背景  32
  3.2 实验部分  32-34
    3.2.1 噁二唑的合成  32-33
    3.2.2 邻羟基苯甲酰肼的合成  33
    3.2.3 N,N’二酰基肼化合物的合成  33
    3.2.4 2-邻羟基苯基-5-苯基-1,3,4-二唑(ODZ)的合成  33-34
    3.2.5 8-羟基喹啉[2-(2-羟苯基)-5-苯并噁二唑]合锌 Zn(ODZ)q 配合物的合成  34
  3.3 结果与讨论  34-37
    3.3.1 Zn(ODZ)q 配合物的红外表征  34-35
    3.3.2 Zn(ODZ)q 配合物的PL 特性表征  35-36
    3.3.3 Zn(ODZ)q 配合物的电化学特性表征  36
    3.3.4 Zn(ODZ)q 配合物的热学性能表征  36-37
  3.4 Zn(ODZ)q 的OLED 器件制作及表征  37-40
    3.4.1 Zn(ODZ)q 的器件结构  37
    3.4.2 Zn(ODZ)q 的器件制作  37-38
    3.4.3 Zn(ODZ)q OLED 器件性能  38-40
  3.5 小结  40-41
第四章 Ir 配合物红色磷光小分子的器件性能研究  41-57
  4.1 引言  41-42
  4.2 Ir 配合物掺杂到PVK 主体中的器件制作及表征  42-49
    4.2.1 Sample 1 的A 结构器件性能  43-45
    4.2.2 Sample 2 的A 结构器件性能  45-47
    4.2.3 Sample 3 的A 结构器件性能  47-49
  4.3 器件性能的优化  49-55
    4.3.1 Sample 1 的B 结构器件性能  49-51
    4.3.2 Sample 2 的B 结构器件性能  51-53
    4.3.3 Sample 3 的B 结构器件性能  53-55
  4.4 小结  55-57
第五章 白色有机电致发光器件的制作  57-69
  5.1 研究背景  57-58
  5.2 材料的确定  58-61
  5.3 掺杂浓度的确定  61-67
  5.4 小结  67-69
第六章 总结与展望  69-72
  6.1 总结  69-70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
个人简历  78-79
附录  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 发光器件 > 场致发光器件、电致发光器件
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