论文部分内容阅读
白光有机电致发光器件（Organic Light-Emitting Diode,OLED）广泛应用在显示、照明和医疗等多个领域,其凭借高效率、轻质量、柔性和环保等优异特性受到学术界和产业界的诸多关注。然而未经优化的白光OLED普遍存在的载流子传输不平衡、效率滚降高、光谱稳定性差以及寿命短的关键技术问题,严重制约了其商业应用的发展。针对以上问题,本文提出了混合母体结构的方案,并通过对器件载流子的行为进行调控,有效解决了载流子传输不平衡的问题。同时,凭借其优秀的特性使制备低效率滚降、光谱稳定和长寿命的白光OLED成为可能。在此基础上,利用混合母体结构的优势设计了一系列新型结构的白光器件,为实现低效率滚降、光谱稳定和长寿命的白光器件提供了多种可行的解决方案,并搭建了OLED检测系统来验证方案的可靠性。我们设计的方案从不同的侧重点解决了白光OLED所面临的关键技术问题,论文研究工作简要如下:1.针对载流子传输不平衡导致的OLED性能较差的问题,提出了利用无传输层多层混合母体结构进行载流子传输调控的研究方案。该混合母体由空穴传输材料TCTA和电子传输材料Bm Py Ph B掺杂组成,通过调节二者的掺杂比例来调控载流子的传输,并通过载流子迁移率的检测来验证理论的正确性。采用混合母体的单色蓝、红、黄和绿光OLED分别实现了38.8 cd/A、36.6 cd/A、69.3 cd/A和72.6 cd/A的最大效率,同时实现了较低的开启电压和效率滚降。此外,基于多层混合母体结构制备了红/蓝、黄/蓝双色和红/黄/蓝三色白光器件,多层混合母体结构能够拓宽激子的复合区域以及平衡载流子传输,从而有效地抑制光谱随电压增加的变化。白光器件分别实现了43.3 cd/A、52.1 cd/A和47.3 cd/A的高效率,同时实现了较低的效率滚降。该研究方案有效解决了因载流子传输不平衡所导致的器件性能差的问题,为实现器件载流子的平衡传输提供了一种有效的方案。2.针对因激子淬灭和激子复合区域移动对白光OLED光谱稳定性影响较大的问题,提出了将混合间隔层引入到超薄发光层和掺杂发光层相结合的白光OLED中的研究方案。该混合间隔层由TCTA和Tm Py PB组成,通过调节混合间隔层的掺杂比例来调节器件的电致发光性能以及光谱稳定性。对比采用单极性间隔层的白光OLED,采用混合间隔层的白光器件光谱稳定性明显提升,然而器件的效率仍有待改善。而后,将混合母体结构引入到了黄光发光层,检测得出白光器件实现了47.5 cd/A的高效率以及优秀的光谱稳定性,其在1050 cd/m~2到13760 cd/m~2大的亮度范围内CIE坐标变化仅为（0.005,0.001）。通过分析白光器件的激子复合区域、能量传输机制和载流子传输特性,得出其高的光谱稳定性归因于平衡的载流子传输以及拓宽的激子复合区域。该技术解决了因激子复合区域的移动和激子淬灭效应而导致的光谱变化问题,为设计光谱稳定的白光OLED提供了新思路。3.针对白光OLED在高亮度下效率滚降严重的问题,提出了基于热活化延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF）混合母体结构的白光OLED效率滚降优化的研究方案。首先,设计了一种新型的TADF混合母体DMAC-DPS:Tm Py PB,并将其应用到了蓝光和白光OLED中。通过探究基于TADF混合母体蓝光器件的性能,得出TADF混合母体能够明显改善蓝光器件的效率和效率滚降。而后,采用TADF混合母体结构制备了白光器件。采用超薄黄光层结构的白光器件实现了46.1 cd/A的高效率以及3000 cd/m~2时7.4%的效率滚降;采用双层TADF混合母体结构的白光器件实现了53.7 cd/A的高效率,其在1000 cd/m~2和3000 cd/m~2时的效率滚降仅为1.5%和3.9%。TADF混合母体结构能够平衡载流子传输,使激子在发光层中均匀分布,其高效的反向系间窜越机制能够在最大程度上减少三线态激子浓度,从而抑制激子淬灭效应。该方案解决了白光OLED在高亮度下效率滚降高的技术问题,为设计低效率滚降的白光器件提供了一种可行的技术方案。4.针对白光OLED存在的多种降解机制严重影响器件寿命的问题,提出了基于TADF混合间隔层结构白光OLED寿命提升的研究方案。设计了一种新型的TADF混合间隔层DMIC-TRZ:TPBi,并将其应用到了荧光/磷光杂化的混合白光OLED。重要的是,较采用传统单极性间隔层的混合白光器件,混合间隔层的采用极大的优化了器件寿命,其在1000 cd/m~2的亮度下寿命高达3319.2小时,与先前报道的未封装的白光器件相比属于前列。通过对白光器件载流子传输特性以及能量传递的分析,得出其长的寿命是因为间隔层中平衡的载流子传输,促进的F（?）rster能量转移机制以及长寿命蓝光荧光材料的采用。此外,白光器件采用了双超薄发光层结构,这种简单的器件结构更适合商业化的批量生产。