新疊層有機(jī)發(fā)光器件研究

曲大龍

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 信息學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130052）

新疊層有機(jī)發(fā)光器件研究

曲大龍

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 信息學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130052）

文章設(shè)計(jì)并制備了以 Bphen：LiF/TCTA：Mo Ox作為電荷產(chǎn)生單元的疊層白光有機(jī)電致發(fā)光器件。這個(gè)電荷產(chǎn)生單元有著優(yōu)良的電學(xué)和光學(xué)性能，可以允許電子和空穴注入到相應(yīng)的發(fā)光層中。

OLED；疊層結(jié)構(gòu)；白光器件

現(xiàn)代社會(huì)飛速發(fā)展，對(duì)發(fā)光和顯示器件的需求越來(lái)越多，對(duì)其性能的要求越來(lái)越高。有機(jī)電致發(fā)光器件由于具有重量輕、高亮度、視角廣、響應(yīng)速度快、主動(dòng)發(fā)光、能實(shí)現(xiàn)全色顯示和柔性顯示等眾多優(yōu)點(diǎn)在新一代顯示和照明領(lǐng)域有著巨大的作用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，該類(lèi)器件已從實(shí)驗(yàn)研究逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品開(kāi)發(fā)的階段。為適應(yīng)其工業(yè)化生產(chǎn)的要求，需在器件的效率和壽命等方面做進(jìn)一步改善。疊層有機(jī)電致發(fā)光器件具有在較低的電流密度下實(shí)現(xiàn)高亮度和高效率的特征，是對(duì)上述要求的解決方法之一。而高效的電荷產(chǎn)生單元是實(shí)現(xiàn)高性能疊層有機(jī)電致發(fā)光器件的關(guān)鍵之一。本課題組著重研究了基于新型電荷產(chǎn)生單元的高效疊層白光有機(jī)電致發(fā)光器件。與傳統(tǒng) OLED結(jié)構(gòu)相比，疊層OLED是指通過(guò)電荷產(chǎn)生單元（Charge Generation Unit，CGU）的結(jié)構(gòu)將OLED發(fā)光單元連接起來(lái)的OLED。OLED的發(fā)光過(guò)程是載流子的注入、傳輸及激子復(fù)合發(fā)光的過(guò)程，在疊層OLED中，由于電荷產(chǎn)生單元的作用，注入的一對(duì)空穴——電子可以形成兩對(duì)或多對(duì)激子，因此，相比于傳統(tǒng)的OLED，疊層OLED能夠獲得更高的發(fā)光亮度和效率，這就使疊層OLED往往在較低的電流密度下便可獲得實(shí)用化的亮度和效率。眾所周知，在過(guò)量電流密度下產(chǎn)生的熱損壞會(huì)導(dǎo)致OLED的老化。疊層OLED能提高其穩(wěn)定與壽命的性能。此外，疊層OLED中有兩個(gè)或多個(gè)OLED單元，因此可以非常容易地通過(guò)不同顏色的發(fā)光單元（紅、綠、藍(lán)三基色光）實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。由于白光OLED在全色顯示以及固態(tài)照明等方面的巨大潛力，結(jié)合疊層OLED高效率長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì)，疊層白光OLED將極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)

氧化銦錫（ITO）因具有較高的電導(dǎo)率、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、對(duì)可見(jiàn)光透過(guò)率高等優(yōu)點(diǎn)，故目前絕大多數(shù)底發(fā)射OLED均選用ITO作為陽(yáng)極材料。ITO與有機(jī)材料的界面接觸特性對(duì)器件性能影響很大，因此在制備OLED之前需要對(duì)ITO進(jìn)行表面處理。本實(shí)驗(yàn)采用的是商業(yè)生產(chǎn)的ITO玻璃，ITO薄膜厚約150nm，方塊電阻為10Ω，基底玻璃厚度0.55mm，使用前ITO被腐蝕成25mm×5mm的矩形條狀。ITO玻璃具體處理步驟如下：首先用丙酮和乙醇棉球反復(fù)擦拭ITO玻璃，直至表面無(wú)灰塵、顆粒、油膩等污漬，接著用大量去離子水沖洗去除玻璃表面的有機(jī)溶劑，然后再用壓縮空氣將ITO玻璃表面吹干，放置到溫度為150℃的烘箱中烘烤10min，之后轉(zhuǎn)移到氧等離子體處理室進(jìn)行表面處理，用于提高ITO的功函數(shù)，降低空穴的注入勢(shì)壘。最后將處理好的ITO玻璃放入有機(jī)真空室，準(zhǔn)備下一步的實(shí)驗(yàn)。為了初步了解電荷產(chǎn)生單元（CGU）對(duì)疊層器件性能的影響，首先制備了一組由藍(lán)光、黃光互補(bǔ)色磷光發(fā)光單元組成的疊層白光器件，器件中采用不同的電荷產(chǎn)生單元將這兩個(gè)發(fā)光單元“連接”起來(lái)。如圖1所示，器件A1中CGU為Bphen:Li F/TCTA:MoOx；器件A2中CGU僅有p型摻雜層TCTA:MoOx；器件A3中CGU僅有n型摻雜層Bphen: LiF；器件A4僅將兩個(gè)發(fā)光單元堆疊起來(lái)，并沒(méi)有CGU。藍(lán)光磷光發(fā)光單元中m-MTDATA作為空穴傳輸層，Ir（ppz）3作為電子/激子阻擋層，而發(fā)光層則采用母體材料MCP中摻入體積分?jǐn)?shù)為10%的藍(lán)光染料FIrpic，Bphen作為電子傳輸層。而黃光磷光發(fā)光單元，則由空穴傳輸層TCTA，電子/激子阻擋層 Ir（ppz）3發(fā)光層 CBP:PO-01，電子傳輸層Bphen組成。器件A1，采用Bphen：LiF/m-MTDATA：MoOx作為電荷產(chǎn)生單元，有兩個(gè)主發(fā)光峰，這來(lái)自于EL-B1和EL-Y1發(fā)光單元的發(fā)光。相對(duì)地，器件A2中僅僅有來(lái)自EL-Y1單元的發(fā)光，器件A3的發(fā)光較弱。值得指出的是，含有p型摻雜層m-MTDATA：MoOx的器件（器件A1和A2）中，黃光發(fā)光單元（EL-Y1）的發(fā)光很強(qiáng)，這表明m-MTDATA:MoOx層對(duì)電荷的產(chǎn)生過(guò)程起著重要的作用，同時(shí)由電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的空穴可以比較容易到注入到EL-Y1單元中。然后由于缺少n型摻雜層Bphen:LiF，電子不能有效地注入到EL-B1單元中，所以在器件A2中僅觀察到EL-Y1單元的發(fā)光。缺少有效的電荷產(chǎn)生與分離單元，器件A3和A4的發(fā)光很弱，這結(jié)果可能是由于電子被束縛在EL-Y1單元中，同時(shí)當(dāng)空穴在EL-B1中傳輸時(shí)被捕獲這一原因?qū)е碌摹?/p>

圖1

2 結(jié)語(yǔ)

筆者設(shè)計(jì)并制備了以Bphen：LiF/TCTA:MoOx作為電荷產(chǎn)生單元的疊層白光有機(jī)電致發(fā)光器件。這個(gè)電荷產(chǎn)生單元有著優(yōu)良的電學(xué)和光學(xué)性能，可以允許電子和空穴注入到相應(yīng)的發(fā)光層中。更重要的是，電荷生成單元中所采用的摻雜劑在空氣中是穩(wěn)定的，這就避免了通常所報(bào)道的電荷產(chǎn)生單元中處理活潑金屬的復(fù)雜問(wèn)題，只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的熱蒸發(fā)的方式制備。

［1］黃維，密保秀，高志強(qiáng).有機(jī)電子學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2011.

［2］Bernanose A.Electroluminescence of organic compounds［J］.British Journal of Applied Physics，1955，6（s4）：S54-S55.

［3］Gurnee E F，F(xiàn)ernandez R T.The Dow Chemical Company,Organic Electroluminescent Phosphors［P］.US Patent，1965.

［4］Pope M，Kallmann H P，Magnante P.Electroluminescence in organic crystals［J］.TheJournal of Chemical Physics，1963，38（8）：2042-2043.

［5］Park Y，Choong V，Gao Y，et al.Work function of indium tin oxide transparent conductor measured by photoelectron spectroscopy［J］.Applied Physics Letters，1996，68（19）：2699-2701.

［6］Wu C C，Wu C I，Sturm J C，et al.Surface modification of indium tin oxide by plasma treatment：An effective method to improve the efficiency，brightness，and reliability of organic light emitting devices［J］. Applied Physics Letters，1997，70（11）：1348-1350.

吉林工程技術(shù)師范學(xué)院?？蒲邪l(fā)展基金（X2016031）支持。

曲大龍（1976-），男，碩士研究生，講師，主要研究方向：微電子學(xué)與固體電子學(xué)。