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利用载流子产生层提高串联式有机电致发光器件性能的研究

作　者: 毕文涛
导　师: 华玉林; 吴晓明
学　校: 天津理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 串联式有机发光二极管串联式白光有机发光二极管载流子产生层电子注入层电流效率功率效率 CIE色坐标
分类号: TN383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

串联式有机发光二极管(Tandem OLED)是将多个发光单元通过载流子产生层串联起来并且由一个外电源控制的有机发光二极管,以其具有高亮度,低电流密度,高电流效率和长寿命等优势,已经成为提高有机发光二极管性能的最有效结构。然而,串联式有机发光二极管目前还存在着由于工作电压高而导致的难以提高其功率效率等难题,还包括很多载流子产生层被运用到白光串联器件中时,被分离出来的自由电子和空穴之间不平衡,导致最终不能得到稳定的白光发射等问题。.鉴于以上问题,本论文的工作主要是围绕制备高性能的载流子产生层来展开,以实现提高串联器件的功率效率并且在串联白光器件中得到了稳定的白光发射。主要研究内容如下：1.在传统单发光单元器件中引入无机盐类空穴阻挡层,将其插入到空穴传输层中间位置来控制空穴的传输,使得进入到发光层中的空穴和电子的数量达到平衡,从而有效地提高了器件的发光效率。并将此方法运用到了蓝光器件中,验证了它的普遍有效性。2.采用C6o/NPB:Mo03作为串联式蓝光器件中的载流子产生层,其在可见光范围内的透光率高达90%以上,并且组合LiF/Ca作为电子注入层来促进从载流子产生层中分离出来的电子注入到电子传输层中。然后将LiF/Ca/C60/NPB:MoO3/MoO3这个组合结构运用到了以MADN:DSA-ph为发光层的双发光单元串联式蓝光器件中,器件的最大电流效率高达33.8cd/A,并且功率效率达到了9.71m/W,电流效率相对于传统单发光单元器件提高了250%,并且功率效率也提高了126%。3.利用C60和Rubrene两种高载流子迁移率的半导体材料混合的方法组成体异质结构作为串联器件的载流子产生层,有效地避免了掺杂金属所引起的扩散问题,并且这种体异质结载流子产生层相比于双层结构的载流子产生层能够很大程度上提高激子分离界面的面积。首先我们将C60:Rubrene载流子产生层运用在串联蓝光器件中。通过优化C60和Rubrene混合的最佳比例,成功地实现了串联蓝光器件的电流效率随着串联器件中堆叠起来的发光单元数量的增加而成倍增长。然后我们又将C60:Rubrene载流子产生层运用到了串联白光器件中,此时从Rubrene分离出来的自由电子和空穴分配非常均衡,器件亮度从100cd/m2增强到1000cd/m2时,CIE色坐标仅从(0.40,0.35)变化到(0.36,0.34),而且器件的最大亮度和电流效率分别达到了28,000cd/m2和17.4cd/A。4.对采用C6o/NPB:Mo03和C60:Rubrene作为载流子产生层来实现Tandem OLED性能提升的工作进行了总结,并对下一步工作提出了设想及安排。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 有机发光二极管(OLED)简介  10-13
    1.2.1 OLED简介  10
    1.2.2 OLED的技术特点  10
    1.2.3 OLED与无机发光二极管(LED)的比较  10-11
    1.2.4 OLED与液晶显示器LCD的比较  11
    1.2.5 有机发光二极管的基本结构  11-12
    1.2.6 有机发光二极管的基本工作原理  12-13
  1.3 OLED性能的主要参数  13-14
    1.3.1 发射光谱  13
    1.3.2 光强和亮度  13
    1.3.3 发光效率  13
    1.3.4 色温和显色指数  13
    1.3.5 发光寿命  13
    1.3.6 电流密度和电压的关系(I-V特性)  13-14
    1.3.7 亮度和电压关系  14
  1.4 串联式有机发光二极管(Tandem OLED)  14-19
    1.4.1 Tandem OLED简介  14-15
    1.4.2 载流子产生层(连接层)的类型和研究现状  15
    1.4.3 n型掺杂的有机物/无机金属氧化物类载流子产生层  15-16
    1.4.4 n型掺杂的有机物/有机物类载流子产生层  16-17
    1.4.5 n型掺杂的有机物/p型掺杂的有机物类载流子产生层  17-18
    1.4.6 非掺杂型类载流子产生层  18-19
    1.4.7 Tandem OLEDs目前存在的问题以及挑战  19
  1.5 本论文的主要研究工作  19-21
第二章采用MgCl_2超薄层作为空穴阻挡层来提高蓝光OLED效率的研究  21-28
  2.1 引言  21
  2.2 实验部分  21-23
  2.3 实验结果与讨论  23-27
    2.3.1 空穴传输层中插入不同厚度的MgCl_2超薄层对OLED器件效率的影响  23-26
    2.3.2 将最优化的MgCl_2厚度用于提高蓝光OLED器件效率的研究  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 C_(60)/NPB：MoO_3载流子产生层对串联式OLED器件性能影响的研究  28-38
  3.1 引言  28-29
  3.2 实验部分  29
  3.3 DSA-ph作为荧光掺杂染料的OLED器件性能研究  29-32
    3.3.1 发光层的主体和客体材料的选择  29-30
    3.3.2 MADN掺杂DSA-ph单层高效蓝光OLED性能的研究  30-32
  3.4 基于C_(60)/NPB：MoO_3载流子产生层的串联蓝光OLED器件性能的研究  32-37
    3.4.1 器件结构设计  32-33
    3.4.2 实验结果与讨论  33-35
    3.4.3 载流子产生层的工作机制分析  35-36
    3.4.4 Tandem blue OLED的电致发光光谱的研究  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章 C_(60)：Rubrene体异质结载流子产生层对串联式OLED器件性能影响的研究  38-51
  4.1 引言  38-39
  4.2 实验部分  39
  4.3 实验结果与讨论  39-50
    4.3.1 在串联式蓝色荧光OLED中引入C_(60)：Rubrene载流子产生层对器件性能影响的研究  39-41
    4.3.2 C_(60)：Rubrene有机体异质结作为载流子产生层的透光率  41
    4.3.3 机制分析  41-42
    4.3.4 DCJTB作为荧光掺杂染料的OLED器件性能研究  42-43
    4.3.5 荧光互补色白光有机发光二极管  43-46
    4.3.6 基于C_(60)：Rubrene体异质结载流子产生层的Tandem WOLEDs性能研究  46-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章全文总结与展望  51-53
  5.1 全文总结  51-52
  5.2 后续工作展望  52-53
参考文献  53-58
发表论文和科研情况说明  58-59
致谢  59

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