倒置OLED电子注入与光耦合特性研究

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1、Ｉ０７０８论文分类号：２学号：１６０９００４ｍ＾＾＾ｋＡＡＡＡｌＯＬＯＧＹＳＨＡＡＮＸＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＩＵＮＩＶＥＲＳ硕士学位论文’ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ倒置ＯＬＥＤ电子注入与光耦合特性研究聂屈洋指导教师姓名：张方辉学科名称：信息功能材料与器件论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：倒置OLED电子注入与光耦合特性研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：

2、电气与信息工程学院硕士生：聂屈洋导师：张方辉2018年5月STUDYONELECTRONINJECTIONANDLIGHTCOUPLINGCHARACTERISTICOFINVERTEDOLEDAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByQuyangNieSupervisor:Prof.FanghuiZhangMay20

3、18倒置OLED电子注入与光耦合特性研究摘要经过长期深入的研究和发展，有机电致发光二极管（OrganicLight-emittingDiode,OLED）已经实现了从研究阶段到实用阶段的转变，其在显示和固态照明等领域已经得到了实际应用。然而要实现OLED的高性能依然存在着诸多问题，例如载流子注入失衡、外量子效率过低等缺陷会导致其发光性能和稳定性得不到保证，严重阻碍了OLED的进一步发展。针对目前OLED存在的上述问题，本文以倒置OLED为研究对象，通过引入新型电子注入层、掺杂的电子传输层、发光间隔层和光萃取散射层对倒置底发射型OLED的电子注

4、入传输和光提取进行了改善，提高了倒置器件的光效，主要工作如下：（1）研究了ITO/Al/LiF新型复合阴极中不同Al层厚度对倒置OLED电子注入及发光性能的影响。研究表明Al层的加入可以显著提高器件的电子注入水平，而且当Al层的厚度为3nm时器件表现出较低的驱动电压和较-1高的电流效率，当驱动电压7V时电流效率达到了19.75cd·A，分别是同电压下Al层厚度为2nm、4nm和5nm器件电流效率的1.24、1.17和17.03倍，同时器件性能也达到了对应非倒置器件的水平。（2）研究了不同掺杂比的Bphen:Li2CO3作为电子传输层对倒置OL

5、ED电子注入与传输的影响。研究表明采用Li2CO3对电子传输层材料Bphen进行掺杂，可以显著提高电子注入到发光层的水平，平衡电子和空穴的复合，从而改善倒置器件的光电性能。相对于未引入Li2CO3掺杂材料的单电子器件来说，采用Li2CO3掺杂可以增大同驱动电压下的电流密度；通过在倒置全器件中改变Li2CO3的掺杂比例，发现随着掺杂比例的增加，器件的电流效率出现了先增大再减小的情况，当掺杂体积浓度为13%时，器件获得了-1最大电流效率23.99cd·A，已达到相应结构传统非倒置器件的水平。（3）研究了使用p-n结作为电子注入层对倒置OLED电子

6、注入和光效的影响。研究表明采用HATCN/Bphen:Li或HATCN/Bphen:Mg的p-n结结构作为倒置OLED的电子注入层，可以利用施加反偏压的p-n结界面向外产生载流子的方式将电子注入器件中，改变了以往只能通过热电子发射和隧穿效应注入电子的方式。利用新型的p-n结作为电子注入层制备的倒置器件的电I流效率均超过了相应的正置器件，其中使用Bphen:Li的器件的最大电流效-1率达到了24.8cd·A，比正置器件提升了26%。（4）研究了不同发光间隔层对倒置双发光层OLED载流子注入传输和器件性能的影响。研究表明采用BCP、Bphen和T

7、CTA间隔层的倒置OLED具有比CBP间隔层器件更好的性能。当驱动电压为9V时，以TCTA、Bphen和BCP为间隔层的倒置OLED的电流效率分别是CBP间隔层器件的1.03、1.19-1和1.23倍，而且BCP器件的电流效率最高可达24.15cd·A，明显优于传统正置器件。此外，随着驱动电压的增加，由于采用了共掺杂的方式以及间隔层对发射层中载流子的有效限制作用，所有倒置OLED均显示出较小的色坐标变化。（5）研究了不同光提取方式对倒置OLED发光性能的影响。研究表明增加玻璃基板的粗糙度和在基板表面旋涂SiO2微粒均可以利用散射作用增加光线的

8、出射，从而提升器件的亮度和电流效率，采用粗化玻璃和旋涂散射层器件的电流效率分别是普通器件的1.15倍和1.39倍。关键词：倒置有机电致发光二极管，电子注入，电流效率