溶液法制备基于混合主体结构的蓝色有机发光二极管的性能及工艺研究

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目前,有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)技术得到了快速发展,并在固态照明和显示领域中具有极大的应用价值。与高成本的真空蒸镀方法相比,低成本且工艺简单的溶液制备方法推动了OLED器件的产业化进程。本论文采用溶液法制备磷光有机发光二极管(PHOLED),对其在制备过程中影响成膜厚度的关键工艺——旋涂工艺进行了优化。并且对目前在各方面性能还有待提升的蓝色PHOLED,引入混合主体结构体系以进一步提高器件的发光效率。通过一系列实验和对其实验结果的分析,进一步对PHOLED的发光机制进行了深入的探讨。主要内容包括:(1)溶液法制备了以蓝色磷光材料FIrpic为客体材料,CzSi为主体材料的蓝色PHOLED,分别对客体材料的掺杂浓度和功能层层厚进行了深入研究。结果表明,PHOLED器件中客体材料的掺杂浓度和各功能层(即同时具有空穴注入及传输作用的PEDOT:PSS层和发光层)厚度会直接影响器件的发光性能。其中功能层的厚度可以通过优化制备过程中的旋涂工艺,包括旋涂速度和时间来控制。最终形成理想的制备参数:客体FIrpic的掺杂浓度为14 wt%,PEDOT:PSS旋涂工艺参数为3000 r·min-1旋涂60 s,发光层旋涂工艺参数为3000 r·min-1旋涂30 s。得到器件的最大亮度(B)为4163 cd·m-2且最大电流效率(CE)为10.26 cd·A-1。(2)基于上述优化得到的客体材料的掺杂比为14 wt%的单主体器件,在发光层中掺杂了主体材料TcTa,制备了以TcTa和CzSi为混合主体的器件。对两个主体材料之间的掺杂比例及电子传输层材料种类(Tm3Py P26Py B、Tm Py PB和TPBi)和厚度进行了优化,进而得到了高效的蓝色PHOLED。最终形成了理想的制备参数:TcTa和CzSi的掺杂比例为6:1,电子传输层材料为TPBi且其厚度为70 nm。得到器件的最大亮度为6662 cd·m-2且最大电流效率高达39.40 cd·A-1。相比于以CzSi为单主体器件4163 cd·m-2的最大亮度和10.26 cd·A-1的最大电流效率,混合主体器件的亮度得到了提升,并且效率是单主体器件的3倍以上。同时,为了进一步研究不同主体材料的混合主体结构对器件发光性能的影响,在同一客体材料的基础上制备了以TcTa和26DCzPPy为混合主体的器件。在对其客体材料掺杂浓度、两个主体材料之间的掺杂比例及电子传输层材料种类和厚度进行优化后,与CzSi和TcTa混合主体器件进行比较,发现由于混合主体结构体系中主体材料的不同特性,会影响器件的发光性能。
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