基于激基复合物和磷光超薄层结构的白光有机发光二极管的结构设计与性能研究

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有机发光二极管(OLEDs)由于具有高效率、低能耗、绿色无污染、柔性可弯曲、光线柔和等特点,被认为是21世纪最具潜力的新型显示和固态照明技术,具有广阔的应用前景,目前已经在照明(灯具形状和结构的设计)、显示(柔性显示屏)等领域有着各种各样成熟的产品出现,也展现出了非常大的发展潜力。传统的荧光OLEDs由于只能利用产生的单线态激子,导致非辐射能量损失,使得器件的效率较低。近年来,使用具有热激活延迟荧光特性的激基复合物作为主体材料已经在OLEDs中有了很大的发展,由于可以发生反系间窜越过程,使得内量子效率可以达到100%,极大地提高了器件的效率。但是该类器件通常采用主客体掺杂的结构,这种结构需要对客体掺杂的浓度进行精准的调控,增加了工艺难度。同时,其器件的效率、显色指数、光谱稳定性等也存在进一步研究的空间。因此,本论文开展了以激基复合物为基础的白光有机发光二极管的结构设计与性能研究。通过对激基复合物不同体系的研究和筛选,结合简单磷光超薄层的结构特点,同时对发光层内激子进行管理和有效的利用,以及对器件结构和电荷传输平衡的优化,成功制备出了高效率、低滚降、高显色指数、高光谱稳定性的白光OLEDs,对器件的工作机制也进行了深入的研究。本论文主要的工作总结如下:1.通过在m CBP:PO-T2T激基复合物中不同位置插入多个FIrpic蓝光磷光超薄层,制备出了低启亮电压、高效率的蓝光磷光OLEDs。利用激基复合物的双极性传输以及热激活延迟荧光的特性,扩大了激子复合区宽度的同时,也有效提高了激子利用率,从而显著提高了器件的效率和改善了器件的效率滚降。该蓝光器件的启亮电压为2.6 V,最大的功率效率(PE)、电流效率(CE)、外量子效率(EQE)分别达到57.3 lm W-1、48.3cd A-1、27.4%,在1000 cd m-2的亮度下器件的EQE仍然可以保持24.3%,表现出了良好的电致发光性能。2.通过在m CBP:PO-T2T激基复合物中不同位置插入红、绿、蓝磷光超薄层,优化超薄层数量、厚度以及不同颜色超薄层的排列顺序,制备出了高效率、高显色指数和光谱稳定的白光OLEDs。机理研究表明,磷光超薄层位置的调控在有效提高激子利用率的同时,也大大改善了光谱稳定性,最终优化的白光器件最大的EQE、PE、CE分别为26.1%,50 lm W-1,and 40 cd A-1,CRI保持在81以上,显示出了良好的暖白光发射。3.通过用掺杂FIrpic蓝光磷光的m CP:B3PYMPM激基复合物作为蓝光发光层,在电子传输层B3PYMPM中适当位置插入黄光磷光超薄层,制备出了高效率、低效率滚降和光谱稳定的冷白光OLEDs。研究发现,该结构由于实现了激子复合区和发光区的分离,从而有效改善了器件的效率滚降和光谱稳定性的问题,如此制备的器件最大的PE、CE、EQE分别为51.9 lm W-1、46.2 cd A-1、18.8%,在1000 cd m-2亮度下的滚降仅为6%,并且器件从1000 cd m-2到10000 cd m-2亮度下CIE色坐标变化仅为(±0.002,±0.001),显示了良好的综合电致发光性能。
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