基于激基复合物主体的高效白光OLED发光性能研究

来源:用户上传      作者:王洋

　　摘   要：近年来，白光OLED因其响应速度快、可柔性化、主动发光、面光源等优势，被视为下一代梦幻显示技术，而OLED器件的光效有待进一步提高。以激基复合物主体为载体的高效白光OLED，不仅能够实现低驱动电压与高发光效率，且器件整体结构简洁，实用性与稳定性突出，值得大力推广与实践应用。文章对此展开了分析。
　　关键词：白光有机发光二极管;激基复合物;高发光效率
　　1    白光OLEDs
　　伴随着显示技术的日新月异，白光有机发光二极管（Organic Light-Emitting Display，OLED）器件以其高效率、高亮度和高色稳定性，一直备受研究者们的青睐[1-3]。对于白光OLEDs的进一步提高、内量子效率的最大化应用仍是显示产业的一个重要研究方向[4]。激基复合物为高光效OLED的研究提供了新的方向。
　　2    研究与制备
　　就激基复合物主体实践应用而言，现阶段的相关研究相对更加偏向以其直接作为发光层，进行荧光蓝光OLED设计制造，或者投入于白光OLED适度调节光与色。此外，为保障白光器件光效，大多选择多发光层或者叠层结构[5-6]。
　　一般来说，激基复合物的给体材料和受体材料的选择需要遵循以下几个要求：给、受体材料需要具备合适的HOMO能级和LUMO能级;给、受体材料需要具备较高的三线态能级;给、受体材料需要具备较强的载流子传输能力。本次实验笔者将mCP/TPBi和mCP/PO-T2T分别作为两组激基复合物的给/受体材料。
　　2.1  基于不同主体的蓝光OLED的研究与制备
　　为了对以激基复合物主体为载体的OLED与单主体OLED二者发光性能差异进行比较分析，先进行器件A制备，具体结构即HATCN（10 nm）/TAPC（40 nm）/TCTA（10 nm）/mCP（10 nm）/mCP∶FIrpic（20 nm，15 wt%）/PO-T2T（50 nm）/LiQ（2 nm）/Al（120 nm）。
　　为选择性能优异的激基复合物主体，将激基复合物mCP∶TPBi与mCP∶PO-T2T分别作为发光层主体制备蓝光OLEDs，器件结构为：HATCN（10 nm）/TAPC（40 nm）/TCTA（10 nm）/mCP（10 nm）/mCP∶X∶FIrpic（20 nm，42.5 wt%，15 wt%）/X（50 nm）/LiQ（2 nm）/Al（120 nm），X分别为TPBi，PO-T2T，对应器件B和C。
　　HATCN为空穴注入层;LiQ为电子注入层;TAPC与TCTA为空穴传输层，且TCTA还充分发挥了电子阻挡层作用;FIrpic为蓝光磷光客体材料，掺杂比例为15 wt%;mCP可充分发挥避免TCTA与激基复合物受体材料之间发生作用，构成新型激基复合物，从而影响实验最终结果。
　　2.2  基于不同掺杂比例的激基复合物主体蓝光OLED研究与制备
　　将激基复合物mCP∶TPBi与mCP∶PO-T2T分别作为发光层主体制备蓝光OLEDs，器件结构为：HATCN（10 nm）/TAPC（40 nm）/TCTA（10 nm）/mCP（10 nm）/mCP∶PO-T2T∶FIrpic（20 nm，Y，15 wt%）/PO-T2T（50 nm）/LiQ（2 nm）/Al（120 nm），当Y=56.7 wt%（主体质量比为1∶2）时，对应器件D，当Y=28.3 wt%（比例为2∶1）时，对应器件E，当Y=21.3 wt%（比例为3∶1）时，对应器件F。
　　实验数据表明，器件B性能最佳，也就是在激基复合物mCP∶PO-T2T掺杂比例为1∶1状态时，相应器件驱动电压处于最低状态，即0.12 mA/cm2电流密度下电压为2.83 V，功率效率最高为35.5 lm/W，EQE最高为15.1%。器件A，B，C，D，E，F的光电特性测试结果具体如表1所示。
　　2.3  基于激基复合物主体的白光OLED的研究与制备
　　将该激基复合物作为蓝光磷光材料FIrpic和黄光磷光材料PO-01的共主体，制备了器件结构为：HAT-CN（10 nm）/TAPC（40 nm）/TCTA（10 nm）/mCP（10 nm）/mCP∶PO-T2T∶FIrpic∶PO-01（20 nm，42.5 wt%，15 wt%，0.2 wt%）/PO-T2T（50 nm）/LiQ（2 nm）/Al（120 nm）的暖白光OLED。
　　3    结语
　　实验数据表明，以mCP，mCP∶TPBi与mCP∶PO-T2T为蓝光磷光客体的主体，进行不同主体蓝光OLED设计制造，并对器件性能进行比较分析，从中得知，以mCP：PO-T2T主体为载体的器件性能最佳。
　　以激基复合物mCP∶PO-T2T为发光层主体，进行高效蓝光与白光OLED设计制造。通过mCP∶PO-T2T的掺杂比例改变，进行器件结构优化改善。由实验数据可以发现，按照1∶1质量比例掺杂激基复合物mCP∶PO-T2T，相应器件性能最佳，而开启电压为2.83 V时，功率效率可高达35.5 lm/W，电流效率可达到33.1 cd/A。
　　基于此，以mCP∶PO-T2T为白光OLED主体，设计制造的OLED发光层结构即mCP∶42.5 wt%PO-T2T∶ 15 wt%FIrpic∶0.2 wt%PO-01，白光器件具备63.7 lm/W功率效率;61.8 cd/A电流效率;19.9%外量子效率，进而实现了低压、高效、色偏小的暖白光OLED。
　　[参考文献]
　　[1]SEINO Y，SASABE H，PU Y J，et al.High-performance blue phosphorescent OLEDs using energy transfer from exciplex[J].Advanced Materials，2014（10）：1612-1616.
　　[2]馬东阁.OLED显示与照明—从基础研究到未来的应用[J].光学与光电技术，2016（3）：229-241.
　　[3]RAUPP S M，MERKLEIN L，PATHAK M，et al.An experimental study on the reproducibility of different multilayer OLED materials processed by slot die coating[J].Chemical Engineering Science，2017（2）：113-120.
　　[4]WANG Q，MA D.Management of charges and excitons for high-performance white organic light-emitting diodes[J].Chemical Society Reviews，2010（7）：2387.
　　[5]GOUSHI K，ADACHI C.Efficient organic light-emitting diodes through up-conversion from triplet to singlet excited states of exciplexes[J].Applied Physics Letters，2012（2）：22.
　　[6]HUNG W Y，FANG G C，CHANG Y C，et al.Highly efficient bilayer interface exciplex for yellow organic light-emitting diode[J].Applied Materials&Interfaces，2013（15）：6826-6831.
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