高性能有机电致白光器件的研究

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1、南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章绪论第一章绪论1.1引言21世纪，整个世界正处于科技的快速革新过程中，科技的发展带动了人类文明的不断进步，在信息显示、白光照明等领域变革更是日新月异。人们生活需求也越来越高，为了满足人们的物质、精神需求，市场的产品技术也在相应的发生改变。如今，液晶显示器（LiquidCrystalDisplay,LCD）技术凭借着功耗小、体积小、无辐射、可视面积大、显示质量高等多方面优势已经代替阴极射线管（cathoderaytube,CRT）成为目前主流显示技术[1]。但近几年来，随着材料科学与快速发展的信息技术领域

2、相互交叉融合产生了有机电子学领域，在此领域研究基础上，新一代显示技术有机电致发光器件（OrganicLight-EmittingDevices,OLED）技术很有可能代替LCD技术成为显示领域的明星技术[2,3]。该显示技术与目前主流的LCD相比的优点如下：（1）制造工艺简单，成本更低。（2）更轻、更薄、视角更宽。（3）驱动电压低，能耗比LCD要低[4]。（4）颜色更鲜艳，发光效率更高[5-7]。1.2有机电致发光器件的研究进展根据研究方向不同，有机电致发光器件（OrganicLight-EmittingDevices）渐渐可以分为两大类。其中，

3、使用有机小分子材料作为发光材料制备的器件可以称为OLED，使用高分子聚合物材料作为发光材料旋涂制备的器件可以称为PLED。早在上个世纪60年代，早在二十世纪中期，第一篇关于OLED文献就被Pope教授发表出来了[8]，他们施加一定的电压在单晶蒽（Anthracene）两端，并逐渐增加电压的强度，电场强度的增加使得材料所处的电场逐渐增强。当两端的电压增加到400V时，他们发现材料的蓝光发光的现象，但是由于当时单晶蒽的厚度在几百微米到毫米量级，导致驱动电压特别高，在当时未引起大家足够的重视。1982年，Vincent研究小组[9]实现了在驱动电压30

4、V下，观察到了厚度为0.6微米蒽薄膜的电致发光现象，但发光效率非常低不足1%，器件寿命也很短。直到1987年，伊士曼柯达公司的C.W.Tang和SteveVanSlyke等[10]人利用真空蒸镀方法制备了多层结构的OLED器件，使用具有空穴传输特性的TPD和本身具有电子传输特性的Alq3做发光层，使得器件的性能得到了很大的提升。不但，使得该器件的厚度变薄很多降低了器件的工作电压，而且大幅提升了器件的效率，发光器件的工作电压小于10V，最大亮度大于1000cd/m2，功率效率能够达到1.51万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章绪论l

5、m/W，外量子效率大于1%。此次发现引起了世界各地的研究小组对有机电致发光的研究热潮。三年后，也就是1990年，剑桥大学的Friend等[11]人成功地开发出将聚合物PPV用涂布方法应用在OLED上，即PolymerLED，亦称PLED。不但引发了第二次研究热潮，更确立了OLED在二十一世纪产业中所占的重要地位。至此，有机电致发光器件中使用的发光层材料都是荧光材料，即由单线态激发态激子辐射发光的材料，由于材料本身收到自旋规律的限制，所以，荧光材料的最大内量子效率理论上不会超过25%，而其余75%的三线态激发态激子被浪费掉，这也大大限制了器件的效率

6、。直到1998年，第一个磷光电致发光器件（PhOLED）被美国普林斯顿大学的S.R.Forrest制备出来[12]。他开创性地在荧光主体材料Alq3中掺杂金属配合物磷光发光材料PtOEP。因为金属配合物中具有比较强的重原子效应，所以能够增强磷光材料的自旋耦合。从而，磷光材料产生的三线态激子能够通过辐射跃迁产生磷光发射，打破了过去25%的最大内量子效率，实现接近100%的内量子效率。OLED的发展过程中的一次巨大突破就是使用磷光材料制备出了PhOLED。从此以后，各大期刊又发表出了很多关于磷光材料制备出的高性能的有机电致发光器件文章。2012年，日

7、本九州大学的ChihayaAdachi教授等[13-15]首次报道了热激发延迟荧光（TADF）的荧光发射，利用三线态激子转移到单线态激子产生荧光发射，器件的最大内量子效率却和磷光最大内量子效率一样，达到理论最大值100%。但与磷光材料相比，延迟荧光材料具有成本更低、无污染、易合成等优点，大大程度推动了OLED产业化的进程，引领了有机电致发光的第三次研究热潮，被认为是最具潜力的第三代荧光发光材料。1.1有机电致发光器件的工作机理1.3.1电致发光的发光机理有机电致发光器件一般是由正负电极、载流子注入层、载流子传输层和发光层组成的实现将电能转化为光能

8、的器件。其工作的基本原理是空穴越过阳极与有机材料HOMO能级之间的能垒注入后通过与之相邻的空穴传输层传输到发光层；电子越过阴极与有机材料