基于溶液加工电子传输层的白光有机发光二极管的制备及性能优化

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白光有机电致发光器件(WOLED)在全彩显示和照明领域具有广泛的应用前景,这是因为其具有自发光、能耗低、寿命长、可弯折、分辨率高、色彩全等优点。通常,蒸镀法制备的WOLED器件性能很高,但是存在成本高、资源浪费等问题。而溶液加工技术因其具有成本低、制备流程简单同时可以大面积生产等优势,更适合WOLED的大量生产,但是目前器件性能相对较低。近几年来,纳米材料在有机电致发光器件(OLED)中的应用受到科研人员的关注,其中金属纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)效应可以有效提高发光材料中激子的复合速率,这对于OLED器件性能的提升有很大帮助。因此在溶液加工型OLED器件中引入金属纳米粒子提升器件性能是非常有前景的研究领域。本论文主要研究基于溶液加工电子传输层的高性能全溶液加工型WOLED的制备,并通过在电子传输层中掺杂二氧化硅包裹的银纳米立方,进一步提升器件性能。首先,我们制备了基于溶液加工电子传输层的全溶液加工型WOLED器件。电子传输层的溶液旋涂制备会使前一层发光层溶解,破坏发光层厚度及形貌,并进而降低WOLED器件性能。因此我们研究了制备过程中发光层主体材料、溶液加工电子传输层溶剂、材料及制备方法对器件性能的影响,通过优化实验参数和器件结构,提升了WOLED器件性能。在大量实验与表征分析后,我们确定了器件结构为:ITO/PEDOT:PSS(45 nm)/PVK:OXD-7:10wt.%FIrpic:0.5wt.%PO-01(50 nm)/TPBi:TmPyPB(7:3)(45 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm),最优化的WOELD电流效率为19 cd/A。接着,我们在优化后的WOLED基础上,通过溶液加工的方法在电子传输层中掺杂包裹二氧化硅的银纳米立方(Ag@SiO2 NCs),进一步提升器件性能。通过表征和分析可知,器件性能的提高主要是因为电子传输层中的Ag@SiO2 NCs和发光层/电子传输层界面激子之间的强耦合。器件的电致发光和光致发光光谱说明了Ag@SiO2 NCs同时提升了蓝光和黄光激子的辐射强度,这在增强WOLED发光强度的同时也帮助其获得良好的色稳定性。当电子传输层中Ag@SiO2 NCs的掺杂浓度为1.5%时,WOLED实现了最优化的性能,电流效率为30 cd/A,是不加Ag@SiO2 NCs的WOELD器件性能的两倍。
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