基于DSA-Ph高效率色穩(wěn)定的藍(lán)色熒光有機(jī)電致發(fā)光器件

汪 津，王 雙，王 宇，孫冬舒，楊珊珊，姜文龍

(1.吉林師范大學(xué) 功能材料物理與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 四平 136000;2.吉林師范大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，吉林 四平 136000)

基于DSA-Ph高效率色穩(wěn)定的藍(lán)色熒光有機(jī)電致發(fā)光器件

汪 津1，2，王 雙1，2，王 宇1，2，孫冬舒1，2，楊珊珊1，2，姜文龍1，2

(1.吉林師范大學(xué) 功能材料物理與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 四平 136000;2.吉林師范大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，吉林 四平 136000)

采用藍(lán)色熒光有機(jī)染料DSA-Ph作為客體材料，將其摻入主體材料BUBH-3中，制備了高效率色穩(wěn)定的單發(fā)光層摻雜結(jié)構(gòu)的藍(lán)色有機(jī)熒光器件．當(dāng)DSA-Ph摻雜質(zhì)量比為3 wt.%時(shí)，器件的最大電流效率4.17 cd/A，對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)為(0.161,0.286)，亮度為5 038 cd/m2．當(dāng)電壓為14 V時(shí)，器件的最大亮度為16 160 cd/m2．另外，亮度從907 cd/m2增加到14 680 cd/m2過(guò)程中，其色坐標(biāo)從(0.163，0.287)到(0.159，0.281)，變化量ΔCIExy僅為(0.004,0.006)．

有機(jī)電致發(fā)光；熒光；藍(lán)光

0 引言

有機(jī)電致發(fā)光器件(OLEDs)在平板顯示和固態(tài)照明等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值[1-5]．近年來(lái)，紅光和綠光OLEDs的性能已達(dá)到實(shí)用化的標(biāo)準(zhǔn)，而藍(lán)光OLEDs的壽命、穩(wěn)定性和色純度等方面仍需進(jìn)一步研究[6-7]．盡管部分藍(lán)色磷光OLEDs能夠充分利用單線態(tài)和三線態(tài)激子發(fā)光達(dá)到較高的發(fā)光效率，但由于其在高亮度下效率衰降明顯且壽命也較短，而藍(lán)色熒光染料的壽命和穩(wěn)定性均較好[8-9]．本文采用高量子產(chǎn)率的藍(lán)色熒光有機(jī)染料DSA-Ph作為發(fā)光染料，將其摻入有機(jī)染料BUBH-3中，制備了高效率、色穩(wěn)定的藍(lán)色有機(jī)發(fā)光器件．當(dāng)摻雜質(zhì)量比為3%時(shí)，器件的最大電流效率4.17 cd/A，對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)為(0.161,0.286)，亮度為5 038 cd/m2．器件的最大亮度為16 160 cd/m2．亮度從 907 cd/m2增加到14 680 cd/m2過(guò)程中，其色坐標(biāo)從(0.163,0.287)變化為(0.159,0.281)，變化量?jī)H為(0.004,0.006)．

1 實(shí)驗(yàn)

在相同實(shí)驗(yàn)條件下，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/m-MTDATA/NPB/BUBH-3:xwt.% DSA-Ph(30 nm)/TPBi(30 nm)/LiF(0.6 nm)/Al，其中，x=1,2,3,5 wt.%，對(duì)應(yīng)器件分別為A～D．器件中m-MTDATA為空穴注入層，NPB和TPBi分別為空穴傳輸層和電子傳輸層，BUBH-3:DSA-Ph為發(fā)光層，LiF/Al為復(fù)合陰極．

圖1 器件發(fā)光層所使用的BUBH-3和DSA-Ph的化學(xué)結(jié)構(gòu)和器件A～D結(jié)構(gòu)示意圖

實(shí)驗(yàn)中將ITO基底經(jīng)由丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗、干燥等過(guò)程處理之后，放置到有機(jī)氣相沉積腔室中，室內(nèi)的真空度優(yōu)于5×10-4Pa．器件中有機(jī)層的蒸鍍速率約為0.1～0.2 nm/s，LiF的速率約為0.01 nm/ s，之后將器件移至蒸鋁室內(nèi)蒸鍍陰極Al，室內(nèi)真空度優(yōu)于5×10-3Pa．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)FTM-V型石英晶體膜厚儀分別在線測(cè)量有機(jī)功能層及LiF層的厚度．有機(jī)器件的發(fā)光面積約為2×2 mm2．由計(jì)算機(jī)控制的吉時(shí)利2400 和光譜掃描光度計(jì)PR655所組成的器件光電性能測(cè)試系統(tǒng)對(duì)器件的亮度—電壓—電流、發(fā)光光譜、發(fā)光色坐標(biāo)等進(jìn)行測(cè)試．實(shí)驗(yàn)所有測(cè)量均在室溫、大氣環(huán)境條件下進(jìn)行．有機(jī)器件發(fā)光層所使用的BUBH-3和DSA-Ph的化學(xué)結(jié)構(gòu)和器件A～D結(jié)構(gòu)如圖1所示．

2 結(jié)果與討論

從圖2中器件A～D的歸一化電致發(fā)光光譜可以看出，四個(gè)器件主發(fā)光峰均位于468 nm處，并且在492 nm和536 nm處伴有肩峰，為客體材料DSA-Ph的特征發(fā)光峰[10]．BUBH-3薄膜的電致發(fā)光峰分別位于444 nm和545 nm．DSA-Ph的吸收峰位于410 nm附近[11]，與BUBH-3的發(fā)光峰存在部分重疊，表明在BUBH-3:DSA-Ph摻雜體系中存在F?rster能量轉(zhuǎn)移．器件A～D均未見(jiàn)BUBH-3的發(fā)光峰，說(shuō)明主體材料到客體材料存在有效的能量轉(zhuǎn)移．器件A在436 nm處有一弱發(fā)光峰，主要是由于電子越過(guò)發(fā)光層與NPB層的空穴復(fù)合發(fā)光．

圖2 器件A～D在電壓為7 V時(shí)的歸一化電致發(fā)光光譜

圖3插圖是器件A～D的電流密度—電壓特性曲線．DSA-Ph摻雜濃度從1 wt.%增加到2 wt.%，器件A、B的電流密度曲線相似．繼續(xù)增加DSA-Ph摻雜濃度到 5 wt.%，在相同電壓下，器件B～D的電流密度逐漸減小，表明客體材料DSA-Ph俘獲部分載流子使器件的電流減弱．因此，DSA-Ph發(fā)光是BUBH-3到DSA-Ph能量轉(zhuǎn)移和DSA-Ph俘獲載流子發(fā)光共同作用的結(jié)果．從圖3中器件A～D的亮度—電壓特性曲線可以看出，器件A～C的亮度曲線相似，而在相同電壓下器件D的亮度略低．

圖4為器件A～D的電流效率—電流密度特性曲線．在低電流密度下(J<70 mA/cm2)，器件A、B的電流效率曲線相似．在高電流密度下(J>70 mA/cm2)，相同電流密度下器件B的電流效率略高．在相同電流密度下，器件C的電流效率最高，器件D的最低．器件D效率較低主要是DSA-Ph激子濃度淬滅導(dǎo)致的結(jié)果．器件A的最大電流效率4.17 cd/A，對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)為(0.161,0.286)，電流密度為120 mA/cm2，亮度為5 038 cd/m2．器件的最大亮度為16 160 cd/m2．

圖3 器件A～D的亮度—電壓特性曲線，插圖為器件A～D的電流密度—電壓特性曲線

圖4 器件A～D的電流效率—電流密度特性曲線

圖5是器件C在不同電壓下的歸一化電致發(fā)光光譜．隨外加電壓從7 V升至13 V，器件C電致發(fā)光光譜長(zhǎng)波長(zhǎng)部分相對(duì)有所增強(qiáng)，該現(xiàn)象主要與分子間偶極-偶極相互作用有關(guān)[12]．亮度從 907 cd/m2增加到14 680 cd/m2過(guò)程中，其色坐標(biāo)從(0.163,0.287)變化為(0.159,0.281)，變化量?jī)H為(0.004,0.006)．

圖5 器件C在不同電壓下的歸一化電致發(fā)光光譜

3 結(jié)論

制備了高效率色穩(wěn)定的單發(fā)光層摻雜結(jié)構(gòu)的有機(jī)藍(lán)色熒光器件．研究結(jié)果表明，當(dāng)DSA-Ph摻雜質(zhì)量比為3 wt.%時(shí)，器件的最大電流效率4.17 cd/A，對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)為(0.161,0.286)，亮度為5 038 cd/m2．器件的最大亮度為16 160 cd/m2．亮度從907 cd/m2增加到14 680 cd/m2過(guò)程中，其色坐標(biāo)變化量ΔCIExy僅為(0.004,0.006)．

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HighlyEfficientandColor-stableBlueFluorescenceOrganicLight-emittingDiodesBasedonDSA-Ph

WANGJin1，2,WANGShuang1，2,WANGYu1，2,SUNDong-shu1，2,YANGShan-shan1，2,JIANGWen-long1，2

(1.Key Laboratory of Functional Materials Physics and Chemistry of the Ministry of Education,Jilin Normal University,Siping 136000,China;2.College of Information Technology,Jilin Normal University,Siping 136000,China)

Highly efficient and color-stable blue fluorescent organic light emitting diodes (OLEDs) were fabricated with 1-4-di-[4-(N,N-di-phenyl)amino]styryl-benzene(DSA-Ph) as blue emitting dopant which was doped into 4,4′-di[10-(naphthalen-1-yl)anthracen-9-yl]biphenyl(BUBH-3) host.The maximum current efficiency of 4.17 cd/A with a 1931 Commission Internationale d’Eclairage(CIEx,y) coordinates of (0.161,0.286) at 5 038 cd/m2was obtained in the 3 wt.% DSA-Ph-doped device.The white OLEDs exhibited a maximum luminance of 16 160 cd/m2at 14 V.In addition,the CIEx,ychanged from (0.163,0.287) to (0.159,0.281) and the variation of CIExywas anly(0.004,0.006) when the luminance increased from 907 to 14 680 cd/m2,which showed a very stable blue emission.

organic electrochemiluminescence;fluorescence;blue light

郎集會(huì))

2014-05-11

吉林省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20101512，201215221)

汪 津(1972-)，滿族，男，吉林省東豐縣人，現(xiàn)為吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院教授，博士，碩士生導(dǎo)師．研究方向：有機(jī)半導(dǎo)體器件物理．

TN27

A

1674-3873-(2014)03-0029-03