基于Ag/Ge/Ag半透明复合电极的有机电致发光器件研究

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近几年来,基于有机电致发光技术的产品已经逐渐走入到人们的日常生活中,并且其市场份额也在不断增加,这说明有机电致发光技术的研究具有一定的现实意义。半透明电极是有机电致发光器件极其重要的组成部分,这是由于它对器件的光学性能、电学性能有着显著的影响。因为具有良好的导电性、延展性且制作工艺简单,银金属薄膜常常被用作为有机电致发光器件的半透明电极。然而银膜受到其生长模式的限制,必须达到一定厚度才能成膜,这就造成了它仍具有较高的反射率。因此,基于银电极的有机电致发光器件中往往存在较强的微腔效应,其发光光谱也随着视角的增加而发生蓝移。在本论文中,我们通过引入半导体材料锗的薄层来改善银薄膜电极的性能,获得一种具有优良性能的Ag/Ge/Ag(AGA)的复合电极,并详细研究了以AGA作为电极的有机电致发光器件的光电特性。首先我们采用锗膜明显改善了银薄膜电极的光学性能。引入5nm锗膜的Ag(15nm)/Ge(5nm)/Ag(5nm)的AGA电极在可见光范围内透过率曲线变得更加平坦,且它使器件内腔发射谱具有良好的视角稳定性。采用该电极,在同一有机层厚度的情况下,我们实现了R、G、B、W四色顶发射有机电致发光器件,这四种顶发射器件的最高电流效率分别为4.6、15.9、14.6及12.4cd/A。此外,这些器件的电致发光光谱具有极佳的视角稳定性,以蓝光、白光器件为例,当视角从0°增加到60°,它们的色坐标分别仅改变了(0.003,0.030)及(0.048,0.046)。接着,我们采用由AGA电极制备的蓝光顶发射器件制作了下转换白光器件,其下转换层由Alq3掺入50%的PhsPDCV组成。在下转换层厚度为200nm时,我们获得色坐标为(0.240,0.332)的冷白光。由于下转换层具有较低的转换效率,该冷白光器件的最高亮度、电流效率、外量子效率分别仅为2992cd/m2、3.95cd/A及2.5%。然而,该冷白光器件具有极佳地光谱稳定性,当驱动电压从4V增加到7V时,器件色坐标始终维持在(0.2360.002,0.3260.004);当视角从0°变化到60°时,器件色坐标也仅移动(0.023,-0.007)。最后,我们发现锗不仅可以改善银膜的光学性能,而且还可以改善银膜的生长模式。引入1nm的Ge,我们成功制备了厚度仅有10nm的AGA薄膜电极,其在可见光区域透过率可达到65%,方块电阻也仅有26Ω/sq。此外,该电极具有非常好的机械柔性,在弯曲1000次之后其方块电阻也没有发生明显的变化。基于10nm的AGA电极,我们制作了柔性的绿光、白光的顶发射、底发射及穿透式有机电致发光器件。这些器件在效率方面可以与它们相应的铟锡氧化物(ITO)为电极的底发射器件相媲美,并且发光光谱具有极佳的稳定性,证实了AGA电极应用于柔性OLED的可行性。
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