溶液法制备的空穴传输层和注入层对有机电致发光器件性能的影响
有机电致发光器件(OLED)在显示和照明等领域具有广泛的应用前景。虽然其在很多方面都具有优异的性能，但器件性能的进一步提高和器件机理的深入探索仍然是研究者努力的方向。空穴注入和传输能力是影响器件性能的重要因素，溶液法制备的空穴功能层可以简化器件的制备工艺并节省大量的能源。本论文系统研究了溶液法制备的V2O5、CuTCPc和PCDTBT空穴注入层或传输层对有机电致发光器件性能的提高及其原因，主要工作内容如下: 1、研究了利用V2O5饱和水溶液处理ITO对器件空穴注入能力的影响，并对器件性能提高原因的进行了探索。与紫外臭氧处理的器件相比，V2O5饱和水溶液处理后器件的电流密度和亮度相对较低，但其效率得到了提升。这主要是源于V2O5的存在对电荷传输平衡的影响，即V2O5在一定程度上增加空穴的注入，又防止空穴过度注入而造成的载流子不平衡。另外，交流阻抗测试表明，饱和V2O5水溶液浸泡处理ITO后器件的串联电阻明显变大，大于未做任何处理的器件以及紫外臭氧处理的器件。串联电阻的增大导致V2O5层分担了器件中的一部分电压，有利于空穴的隧穿注入。 2、研究了2，9，16，23-tetracarboxylic copper phthalocyanine(CuTCPc)空穴传输层对NPB/Alq3结构的有机电致发光器件性能的影响。CuTCPc空穴传输层的插入，不但提高器件了空穴的注入和传输能力，增加了器件的电流密度和亮度，还提高了器件的效率。一般认为，在NPB/Alq3结构的器件中，空穴载流子是多数载流子，空穴的增加将导致载流子不平衡从而降低器件效率;但是在此处采用CuTCPc器件中，增加空穴却仍然能提高器件的效率，这主要是由于器件驱动电压的降低。 同时，为了进一步探明电子或空穴注入对NPB/Alq3结构的有机电致发光器件性能的影响，我们利用一系列结构为NPB/Alq3:C545T/Alq3的器件，研究了器件中载流子复合区域的变化。结果发现，器件的发光没有出现光谱的变化，这表明注入的电子和空穴能较好的在掺杂层复合。并且发现不论增加电子注入，还是增加空穴输入，或者电子和空穴的注入都增加，都能提高器件的效率。 3、研究了PCDTBT作为空穴功能层材料在有机电致发光器件中的作用。PCDTBT为有机太阳能电池中常用的给体材料，利用PCDTBT:PVK作为空穴传输层，大幅度的提高PVK层的空穴传输能力，显著提高了器件的发光亮度，并且明显降低了器件的启亮电压。与未掺杂的器件相比，相同电流密度下器件亮度的提高达5倍之多。PCDTBT: PVK空穴传输层对器件的光谱有一定的影响，随着掺杂浓度的提高，器件中PCDTBT中发光峰的相对强度逐渐增强。并且，研究了PCDTBT掺杂PVK对有机电致发光器件中电场分布的影响，发现PCDTBT的掺杂不但增加了器件的电流，还减小了有机层中的电场强度。空穴的注入增多和器件中电场强度的降低，同样有利于器件效率的提高。 为了防止PCDTBT发光峰对器件性能的影响，又制备了ITO/PCDTBT/NPB/Alq3/LiF/Al结构的器件。当PCDTBT浓度较低时可以增加器件的电流密度和亮度，但是当其浓度过高时器件的电流密度和亮度下降。低浓度的PCDTBT修饰ITO导致器件电流增高是因为PCDTBT的能级结构可以形成阶梯势垒，有利于空穴的注入;高浓度PCDTBT修饰导致器件电流下降是由于PCDTBT迁移率相比于NPB要低，导致器件电阻变大不利于器件空穴的传输。
有机电致发光器件;溶液法;空穴注入层;空穴传输层;载流子平衡;迁移率
北京交通大学
博士
光学工程
徐征
2013
中文
TN383
119
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）