【摘 要】
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自有机电致发光二极管（organic light-emitting diodes,OLED）问世以来,其凭借自身广视角、广色域、高刷新率、快速响应等显著优势在显示与照明领域崭露头角。其中,倒置底发射式OLED是一种在实际应用中更具有意义的器件。倒置OLED以氧化铟锡（indium tin oxide,ITO）为底部阴极,以金属为顶部阳极,其电子、空穴传输层的顺序与传统正置器件相反。倒置OLED因其
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自有机电致发光二极管（organic light-emitting diodes,OLED）问世以来,其凭借自身广视角、广色域、高刷新率、快速响应等显著优势在显示与照明领域崭露头角。其中,倒置底发射式OLED是一种在实际应用中更具有意义的器件。倒置OLED以氧化铟锡（indium tin oxide,ITO）为底部阴极,以金属为顶部阳极,其电子、空穴传输层的顺序与传统正置器件相反。倒置OLED因其在主动矩阵驱动的集成电路中与主流的n型薄膜晶体管（thin film transistor,TFT）具有更好的兼容性,可实现更高分辨率的有源矩阵有机发光二极管（active matrix OLED,AMOLED）显示技术。但是,倒置OLED也存在很多问题,例如较高的驱动电压、较低的发光效率等。这些问题的主要来源是倒置结构中底部阴极的电子注入非常困难。本论文基于电子注入的机理,讨论了倒置OLED的电极形貌修饰与电子注入势垒调控两方面的研究,并结合两种手段探讨了制备低电压和高效率的倒置OLED的方法。具体内容如下:首先,利用氩等离子体对具有较高功函数的ITO电极表面进行处理,将其应用到倒置荧光器件和倒置磷光器件的制备中。这种电极修饰的方法可以有效地在其表面构筑小尺寸且分布密集的具有高局部场强的载流子注入热点,提高倒置器件的性能。结果显示,随着等离子体处理时间的增长,驱动电压先减小后增大,并在处理时间为7min时相同电流密度下器件的驱动电压降至最低（100 mA/cm2下倒置荧光器件和倒置磷光器件的电压分别下降了 1.7 V和2.5 V）。而考虑到电极表面形貌的改变会引起光提取效应的增强等,器件的电流效率随着处理时间的增长而单调增加（最大电流效率分别为5.1 cd/A和 45 cd/A）。其次,研究了 n型掺杂Bphen:LiH对ITO/ETL界面势垒的调控行为及对倒置OLED电子注入的影响。这种掺杂可以有效减小界面处注入势垒的宽度,从而增强电子的隧穿。最终使倒置器件的驱动电压大幅度降低（100 mA/cm2下倒置荧光器件和倒置磷光器件的电压分别下降了 2.5 V和4.2 V）)电流效率得以大幅度提高（最大电流效率分别为5.3 cd/A和52cd/A）。因此,新型掺杂电子传输层Bphen:LiH可以在有机光电器件中作为一种有效调控电子注入势垒的手段。最后,结合电极修饰和势垒调控两种手段制备了倒置器件。实验证明两种手段可以进一步增强电子的注入（尤其是在大电流密度下对器件电压的降低更加明显）。并且,将本课题组已制备的倒置器件性能进行对比:本论文所讨论的电极形貌修饰和注入势垒调控结合是最为有效的降低器件工作电压（100 mA/cm2下倒置荧光器件和倒置磷光器件的电压分别降了 3.1 V和4.3 V）、提高发光效率（最大电流效率分别为7 cd/A和60 cd/A）的手段。综上所述,本论文从倒置OLED电极接触界面出发,阐释了倒置OLED电子注入困难的主要原因,提出了相应的解决方案;改进了产生载流子注入热点效应的手段,使用氩等离子体处理ITO电极,有效地增强局部电场强度从而增强电子注入;利用LiH对电极界面的注入势垒进行调控,使注入势垒的宽度有效减小从而增强电子隧穿的几率;证明了两种手段的结合可以实现电子注入效果的叠加。以上增强载流子注入的方法简单有效且具有通用性,为有机电子/光电子器件的界面调控研究提供了有价值的实验信息。
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