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有机电致发光器件是载流子注入型电致发光器件,器件中载流子注入、传输及其平衡,制约载流子辐射复合效率,决定了有机电致发光器件的效率与寿命,对上述相关问题的研究对于理解器件物理、实现高性能器件具有重要意义。
本论文在有机电致发光器件中利用无机材料作为新型薄功能层,设计和制备了具有新型薄功能层的有机电致发光器件,系统研究了新型薄功能层对器件中载流子注入、传输及其平衡以及器件性能的影响,研究结果表明优化的新型薄功能层可调控器件中载流子注入、传输及其平衡,明显改善器件的发光效率和寿命。本论文发展了无机材料在有机电致发光器件中新的应用,有利于加深对有机电致发光器件中物理过程以及无机材料与有机材料相互作用机制的理解,为解决器件中载流子不平衡问题、提高器件性能提供了新思路,并具有结构、工艺简单的特点。
本论文的主要研究内容如下:
(1)在有机电致发光器件的发光层与电子传输层间利用无机材料,如LiF或Cs2CO3,作为空穴阻挡/激子限制层,用以阻挡发光层中未复合的过剩空穴以减小漏电流,并将空穴、电子的复合(激子形成)和发光(激子辐射跃迁)区域限制在远离金属阴极界面处。研究结果表明:上述两种无机材料空穴阻挡/激子限制层明显提高了以NPB为空穴传输层、Alq为发光层双层器件的发光效率和寿命。
(2)在有机电致发光器件的空穴传输层中利用无机材料LiF、典型空穴阻挡材料TPBI、典型电子传输材料Alq,作为空穴阻挡层,用以阻挡空穴传输,并抑制空穴注入,减少进入发光层的空穴,提高器件发光层中载流子平衡及其辐射复合效率。研究结果表明:上述空穴阻挡层不仅明显提高了Alq为发光材料的有机电致荧光器件的发光效率,也明显提高了Ir(ppy)3为发光材料的有机电致磷光器件的发光效率。
(3)研究了MoO3薄膜作为空穴注入层和作为空穴传输层对器件光电性能的影响。研究结果表明:M003层在器件阳极界面、空穴传输层中作为空穴注入层或传输层,可明显提高器件的空穴注入、传输和器件寿命。
(4)利用MoO3掺杂的空穴注入、传输层,Cs2CO3掺杂的电子注入、传输层,制备了具有电学掺杂载流子注入、传输层的、低驱动电压的有机电致荧光和磷光器件。为抑制电学掺杂剂扩散、淬灭激子,在器件的发光层与Cs2CO3掺杂的电子注入、传输层间利用一定厚度的Cs2CO3薄层阻挡Cs2CO3掺杂剂向发光层扩散,改善了器件的发光效率。