界面与传输层对有机发光器件性能影响的研究

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论的OLED显示器，随后更大尺寸的OLED面板相继被报道出来。2013年2月，LG公司对外宣布量产成功，并且已经开始销售全球第一款55英寸的OLED电视，同时在2013年的国际消费类电子产品展览会（InternationalConsumerElectronicsShow，CES）上展出了多达20款的OLED产品。图1.1展示了该企业的部分产品。国内显示公司也表现不俗，创维公司在2013年12月推出了国内最早的OLED电视—创维“天赐”系列，并且在2014年7

2、月举行了“4色4K”OLED电视55E980S的产品品鉴会，如图1.2所示，这些都是OLED显示照明技术将要全面走进大家生活的重要一步。图1.1LG产品图1.2创维产品可以看出OLED因其拥有自发光，亮度高，视角宽等优点，已经引起显示行业和照明行业巨大兴趣，但要在显示照明领域更加普及的使用，OLED的效率与寿命还需要继续提高和改善。为了进一步的提升OLED的性能，我们首先要了解有机电致发光的原理、器件的基本结构和其基本参数等知识，从而找到解决问题的关键所在。2万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论

3、文第一章绪论1.2OLED器件的工作原理OLED本质上是一种电致发光器件(EL)，它是以有机材料为活性层的双注入型器件，电子和空穴的注入和传输是基本的物理过程。OLED的发光可以简单地分为以下五个过程[12,13]，如图1.3所示：阳极空穴注入①空穴传输②空穴电子复合形成激子③电子传输②阴极电子注入①激子迁移④激子复合发光⑤图1.3有机电致发光过程示意图①载流子的注入：分别从阴极和阳极通过外加电场，向有机层注入电子和空穴。由于有机材料电极材料之间势垒较大，因此有机材料与金属材料的接触通常会表现为

4、非欧姆接触，阻碍载流子的注入，而通过不同方法修饰电极界面可以降低势垒。②载流子的传输：在器件两极施以外加电场，电子和空穴从两极注入，然后分别向发光层方向迁移。载流子的传输能力主要与材料的迁移率有关，空穴于电子的传输平衡对器件效率有很大的影响，所以在器件结构设计时要选择合适的载流子传输材料。③激子的形成：电子和空穴相遇形成激子。电子与空穴相遇时，因为库伦力的作用，会被束缚在一起，形成激子。根据其旋转方向来分，可以分为单线态(荧光)激子与三线态(磷光)激子。④激子的迁移：在外加电场的作用下激子会进行

5、迁移，能量会传递给有能力发光的分子，并且激发电子，使其从基态跃迁到激发态。⑤激子辐射复合发光：通过辐射跃迁，激发态激子释放出能量跃迁到基态(So)，产生光子，该过程称为“激子复合发光”。如图1.4所示，能量在S1以上的所有激子都会经振动弛豫到最低振动状态S1，从S1到S0发出的光称为“荧光”；激子从单线态经系间穿越到T1，再通过T1上的振动弛豫到最低振动态，然后辐射跃迁到So，这个过程发现出的光称为“磷光”。3万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论图1.4Jablonski图1.3OL

6、ED器件的结构有机电致发光器件的分类方法不同，器件的名称也有所不同。接下来，我们来介绍几种不同的分类方法。(1)按照器件功能材料层数分类夹层式结构常被用于OLED器件的制备，氧化铟锡(ITO)由于其功函数、透明度较高，常被用作阳极，金属材料(如Mg、Li、Ca、A1等)的功函数相对较低常被用作阴极[13]，并且在阳极和阴极之间加入各种功能层材料。由于夹在两极间的功能材料层数不统一，研究人员选择需要的材料并进行搭配，从而制备高效并且稳定的OLED器件[2,3,8]。首先根据功能材料层数量不同进行分

7、类。(a)单层器件单层器件结构是最简单的OLED器件结构，是在器件的两极间仅插入一层有机发光层。如图1.5所示。如果器件的发光位置靠进电极侧，会引起激子淬灭，而在单层器件中，注入到发光层的电子和空穴数量常常很不平衡，这是由于大多数有机材料只具有空穴、者电子传输特性中的一种，发光区域会根据材料性质向电极偏移，这对器件的性能会造成十分大的影响[14]，所以这种器件结构的各项性能往往不高。但是单层器件的制备流程简单、投入成本小，如果能够解决单层器件载流子平衡问题，并控制发光区远离电极，有效提高器件的各

8、项性能，那么单层器件将成为OLED产业化的主力。4万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论图1.5单层发光器件结构图1.6双层发光器件结构(b)双层器件1987年，C.W.Tang等人通过加入空穴传输层、电子传输层制成了新一代双层0LED器件[4]，双层器件的引入通过平衡电子和空穴注入问题，从而提高了OLED器件的性能。如图1.6所示，这种器件将ETL插入在EML与阴极之间，或将HTL插入在EML与阳极之间，这样可以增加载流子的注入，从而平衡发光层中的载流子。(c)三层器件为了提升发光层