界面與傳輸層對(duì)有機(jī)發(fā)光器件性能影響的研究

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1、南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論的OLED顯示器，隨后更大尺寸的OLED面板相繼被報(bào)道出來。2013年2月，LG公司對(duì)外宣布量產(chǎn)成功，并且已經(jīng)開始銷售全球第一款55英寸的OLED電視，同時(shí)在2013年的國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)（InternationalConsumerElectronicsShow，CES）上展出了多達(dá)20款的OLED產(chǎn)品。圖1.1展示了該企業(yè)的部分產(chǎn)品。國內(nèi)顯示公司也表現(xiàn)不俗，創(chuàng)維公司在2013年12月推出了國內(nèi)最早的OLED電視—?jiǎng)?chuàng)維“天賜”系列，并且在2014年7

2、月舉行了“4色4K”O(jiān)LED電視55E980S的產(chǎn)品品鑒會(huì)，如圖1.2所示，這些都是OLED顯示照明技術(shù)將要全面走進(jìn)大家生活的重要一步。圖1.1LG產(chǎn)品圖1.2創(chuàng)維產(chǎn)品可以看出OLED因其擁有自發(fā)光，亮度高，視角寬等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起顯示行業(yè)和照明行業(yè)巨大興趣，但要在顯示照明領(lǐng)域更加普及的使用，OLED的效率與壽命還需要繼續(xù)提高和改善。為了進(jìn)一步的提升OLED的性能，我們首先要了解有機(jī)電致發(fā)光的原理、器件的基本結(jié)構(gòu)和其基本參數(shù)等知識(shí)，從而找到解決問題的關(guān)鍵所在。2萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論

3、文第一章緒論1.2OLED器件的工作原理OLED本質(zhì)上是一種電致發(fā)光器件(EL)，它是以有機(jī)材料為活性層的雙注入型器件，電子和空穴的注入和傳輸是基本的物理過程。OLED的發(fā)光可以簡單地分為以下五個(gè)過程[12,13]，如圖1.3所示：陽極空穴注入①空穴傳輸②空穴電子復(fù)合形成激子③電子傳輸②陰極電子注入①激子遷移④激子復(fù)合發(fā)光⑤圖1.3有機(jī)電致發(fā)光過程示意圖①載流子的注入：分別從陰極和陽極通過外加電場，向有機(jī)層注入電子和空穴。由于有機(jī)材料電極材料之間勢壘較大，因此有機(jī)材料與金屬材料的接觸通常會(huì)表現(xiàn)為

4、非歐姆接觸，阻礙載流子的注入，而通過不同方法修飾電極界面可以降低勢壘。②載流子的傳輸：在器件兩極施以外加電場，電子和空穴從兩極注入，然后分別向發(fā)光層方向遷移。載流子的傳輸能力主要與材料的遷移率有關(guān)，空穴于電子的傳輸平衡對(duì)器件效率有很大的影響，所以在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要選擇合適的載流子傳輸材料。③激子的形成：電子和空穴相遇形成激子。電子與空穴相遇時(shí)，因?yàn)閹靷惲Φ淖饔茫瑫?huì)被束縛在一起，形成激子。根據(jù)其旋轉(zhuǎn)方向來分，可以分為單線態(tài)(熒光)激子與三線態(tài)(磷光)激子。④激子的遷移：在外加電場的作用下激子會(huì)進(jìn)行

5、遷移，能量會(huì)傳遞給有能力發(fā)光的分子，并且激發(fā)電子，使其從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。⑤激子輻射復(fù)合發(fā)光：通過輻射躍遷，激發(fā)態(tài)激子釋放出能量躍遷到基態(tài)(So)，產(chǎn)生光子，該過程稱為“激子復(fù)合發(fā)光”。如圖1.4所示，能量在S1以上的所有激子都會(huì)經(jīng)振動(dòng)弛豫到最低振動(dòng)狀態(tài)S1，從S1到S0發(fā)出的光稱為“熒光”；激子從單線態(tài)經(jīng)系間穿越到T1，再通過T1上的振動(dòng)弛豫到最低振動(dòng)態(tài)，然后輻射躍遷到So，這個(gè)過程發(fā)現(xiàn)出的光稱為“磷光”。3萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論圖1.4Jablonski圖1.3OL

6、ED器件的結(jié)構(gòu)有機(jī)電致發(fā)光器件的分類方法不同，器件的名稱也有所不同。接下來，我們來介紹幾種不同的分類方法。(1)按照器件功能材料層數(shù)分類夾層式結(jié)構(gòu)常被用于OLED器件的制備，氧化銦錫(ITO)由于其功函數(shù)、透明度較高，常被用作陽極，金屬材料(如Mg、Li、Ca、A1等)的功函數(shù)相對(duì)較低常被用作陰極[13]，并且在陽極和陰極之間加入各種功能層材料。由于夾在兩極間的功能材料層數(shù)不統(tǒng)一，研究人員選擇需要的材料并進(jìn)行搭配，從而制備高效并且穩(wěn)定的OLED器件[2,3,8]。首先根據(jù)功能材料層數(shù)量不同進(jìn)行分

7、類。(a)單層器件單層器件結(jié)構(gòu)是最簡單的OLED器件結(jié)構(gòu)，是在器件的兩極間僅插入一層有機(jī)發(fā)光層。如圖1.5所示。如果器件的發(fā)光位置靠進(jìn)電極側(cè)，會(huì)引起激子淬滅，而在單層器件中，注入到發(fā)光層的電子和空穴數(shù)量常常很不平衡，這是由于大多數(shù)有機(jī)材料只具有空穴、者電子傳輸特性中的一種，發(fā)光區(qū)域會(huì)根據(jù)材料性質(zhì)向電極偏移，這對(duì)器件的性能會(huì)造成十分大的影響[14]，所以這種器件結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能往往不高。但是單層器件的制備流程簡單、投入成本小，如果能夠解決單層器件載流子平衡問題，并控制發(fā)光區(qū)遠(yuǎn)離電極，有效提高器件的各

8、項(xiàng)性能，那么單層器件將成為OLED產(chǎn)業(yè)化的主力。4萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論圖1.5單層發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖1.6雙層發(fā)光器件結(jié)構(gòu)(b)雙層器件1987年，C.W.Tang等人通過加入空穴傳輸層、電子傳輸層制成了新一代雙層0LED器件[4]，雙層器件的引入通過平衡電子和空穴注入問題，從而提高了OLED器件的性能。如圖1.6所示，這種器件將ETL插入在EML與陰極之間，或?qū)TL插入在EML與陽極之間，這樣可以增加載流子的注入，從而平衡發(fā)光層中的載流子。(c)三層器件為了提升發(fā)光層