管勝婕 周林箭 沈成梅 張勇

(西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 重慶 400715)

1 引 言

有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)作為一種高效光源,在研究和工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注, 然而仍存在藍(lán)光器件在效率和穩(wěn)定性方面不如紅、綠光器件的問(wèn)題. 目前, 利用磷光染料制備的藍(lán)光器件雖然內(nèi)量子效率高, 但由于三重態(tài)激子的壽命較長(zhǎng)、激子擴(kuò)散距離遠(yuǎn)、更容易被淬滅, 致使磷光器件性能不穩(wěn)定且壽命較短. 而單重態(tài)激子的壽命遠(yuǎn)小于三重態(tài)激子, 因此藍(lán)色有機(jī)熒光器件其壽命、穩(wěn)定性均優(yōu)于磷光器件[1?3]. 雖然熒光器件效率不及磷光器件, 但由于成本低廉益于產(chǎn)業(yè)化, 更有研究、發(fā)展和應(yīng)用價(jià)值[4]. 在OLED 的發(fā)展過(guò)程中, 效率滾降現(xiàn)象引起了研究者們的注意, 即OLED 在高亮度水平下的效率降低. 因?yàn)樵贠LED 的發(fā)光層(EML)中, 電荷載流子和激子總是共存的, 所以該層中的激子可以通過(guò)光物理過(guò)程被淬滅. 一般認(rèn)為OLED 效率滾降的主要原因有激子-激子湮滅、激子-極化子淬滅和電場(chǎng)誘導(dǎo)下的激子離解[5]. 由于三重態(tài)激子的長(zhǎng)壽命, 通常效率滾降現(xiàn)象在磷光器件中更嚴(yán)重, 大多數(shù)研究也集中于磷光器件, 鮮有針對(duì)熒光器件的報(bào)道. 但熒光發(fā)光二極管中的效率滾降對(duì)器件整體性能的影響仍然是不可忽視的.因此, 如何改善效率滾降是提升藍(lán)色熒光OLED性能的關(guān)鍵.

近年來(lái), 研究者們努力了解效率滾降中潛在的物理過(guò)程, 尋找改善高亮度下發(fā)光二極管性能的方法. 例如Luo 等[6]報(bào)道了在不同電流下對(duì)熒光器件光致發(fā)光(PL)行為的研究, 結(jié)果表明電子與空穴對(duì)激子都有淬滅作用, 載流子引起的激子淬滅是導(dǎo)致效率滾降的主要機(jī)制. Guo 等[7]針對(duì)熒光OLED 器件, 通過(guò)提高電子注入抑制載流子平衡引起的高亮度淬滅, 獲得了高亮度效率滾升的藍(lán)色倒置OLED 器件. 盡管進(jìn)行了這些研究, 但由于未深入探究激子-極化子淬滅的內(nèi)在機(jī)制, 人們對(duì)器件中效率滾降的全貌還沒(méi)有很好的了解.

本文實(shí)驗(yàn)中, 首先制備了以mCBP: DPAVBI為發(fā)光層的藍(lán)色熒光單極空穴器件和單極電子器件, 通過(guò)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種測(cè)量手段研究了電子電流和空穴電流對(duì)單極器件光致發(fā)光行為的影響. 研究發(fā)現(xiàn)空穴淬滅效果更強(qiáng), 且束縛電荷是淬滅激子的主力. 本文還進(jìn)一步探究了摻雜濃度對(duì)激子-電荷相互作用的影響, 得到摻雜濃度為10 wt.%的綜合性能較好的藍(lán)色有機(jī)熒光器件. 本文為減少OLED 中的效率滾降現(xiàn)象提供了調(diào)控發(fā)光層電荷俘獲這個(gè)新角度, 這將有助于人們?cè)谔岣哂袡C(jī)發(fā)光器件效率方向上尋找到更多新路徑.

2 器件的制備與測(cè)量

為了探究不同電荷對(duì)激子的淬滅效果, 需要將電子與空穴有效的區(qū)分, 通過(guò)選擇不同材料作為電荷傳輸層及電極修飾層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行能級(jí)匹配, 制備了單極電子器件和單極空穴器件, 其結(jié)構(gòu)分別為ITO/PEIE/TmPyPB(40 nm)/mCBP:DPAVBI(10 vol%, 10 nm)/TmPyPB(30 nm)/Liq(3 nm)/Al(150 nm)和ITO/PEDOT:PSS/TAPC(20 nm)/m CBP:DPAVBI (10 vol%, 10 nm)/TAPC(40 nm)/MoO3(10 nm)/Al(150 nm). 圖1 展示了兩種器件的能級(jí)結(jié)構(gòu)圖. 器件均采用ITO(Indium Tin Oxide)為陽(yáng)極, Al 為陰極, 將藍(lán)色熒光材料DPAVBI 作為發(fā)射極(4, 4'-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl)摻雜到mCBP(3, 3-Di(9 H-carbazol-9-yl)biphenyl)中作為發(fā)光層. 在單極電子器件中, PEIE(polyethylenimine ethoxylated)作為ITO 修飾層阻擋空穴注 入; TmPyPB(1, 3, 5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene)充當(dāng)電子傳輸層; Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium)充當(dāng)電子注入層, 使整個(gè)器件中只流通電子電荷, 從而形成了一個(gè)單極電子器件,可以在電子電流下研究發(fā)光層的PL. 在單極空穴器件中, PEDOT:PSS 作為陽(yáng)極修飾層能增加ITO 陽(yáng)極的功函數(shù)以利于空穴傳輸; TAPC(4, 4'-cyclohexylidenebis[N, N-bis(p-tolyl)aniline])充當(dāng)空穴傳輸層; MoO3(molybdenum oxide)兼作空穴注入層與電子阻擋層, 阻擋電子的注入使整個(gè)器件中只流通空穴電荷, 從而形成了一個(gè)單極空穴器件, 可以在空穴電流下研究發(fā)光層的光致發(fā)光(PL)性能. 如圖1 所示, 由于各層能級(jí)的適當(dāng)選擇, 可以實(shí)現(xiàn)僅一個(gè)電荷類型(電子或空穴)的傳輸.

制備器件時(shí), 除PEIE 與PEDOT:PSS 采用旋涂工藝外, 所有薄膜層制備均采用真空蒸鍍的方式. 在旋涂或蒸鍍材料之前, 將ITO 基片進(jìn)行清洗和臭氧處理. PEIE 與PEDOT: PSS 薄膜層的制備 包括 旋涂 和退 火 兩 個(gè) 過(guò) 程: PEDOT: PSS 以4500 r/min 的速率旋涂40 s, 后在120 °C 加熱平臺(tái)下退火15 min; PEIE 以3500 rpm 的速率旋涂60 s, 后在120 °C 加熱平臺(tái)下退火5 min. 最后轉(zhuǎn)移到真空度不低于9.0 × 10–5Pa 的真空鍍膜系統(tǒng)進(jìn)行蒸鍍, 不同材料采用不同的蒸發(fā)速率(0.01—0.3 nm/s), 蒸發(fā)速率和薄膜厚度通過(guò)石英晶體膜層檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).

圖1 能級(jí)結(jié)構(gòu)圖 (a) 單極空穴器件; (b) 單極電子器件Fig. 1. Energy level diagrams of (a) hole-only device and (b) electron-only device.

本實(shí)驗(yàn)主要采用兩種測(cè)量方式: 穩(wěn)態(tài)測(cè)量和瞬態(tài)測(cè)量. 穩(wěn)態(tài)測(cè)量是將波長(zhǎng)為375 nm 的紫光照射在樣品上使單極器件光致發(fā)光, 同時(shí)通過(guò)Keithley 2400 電源向器件施加電壓, 再使用PR670 光譜光度計(jì)檢測(cè)器件在不同電流密度下的PL 性能. 瞬態(tài)測(cè)量則使用Edinburgh FLS920 穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀測(cè)量恒定電流密度下單極電子器件和單極空穴器件的瞬態(tài)熒光衰減曲線.

3 結(jié)果與討論

3.1 穩(wěn)態(tài)測(cè)量結(jié)果分析

圖2 和圖3 展示了單極器件的穩(wěn)態(tài)測(cè)量結(jié)果.圖2 為不同電流密度下器件歸一化光致發(fā)光強(qiáng)度的變化. 從圖2 可以看到, 隨著電流密度的增加,光譜中的歸一化發(fā)光強(qiáng)度呈下降趨勢(shì), 且單極空穴器件的下降程度比單極電子器件更顯著. 取每條光譜線的最高點(diǎn)作電流密度的函數(shù), 得出圖3(a). 圖3(a)可以清晰地展示出隨著電流的增加, 器件的光致發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱. 其中在電子電流下的器件, 發(fā)光強(qiáng)度降低了約25%; 而在空穴電流下的器件, 發(fā)光強(qiáng)度降低了約40%. 這表明對(duì)DPAVBI 激子而言,空穴對(duì)其的淬滅效果是強(qiáng)于電子的, 結(jié)果與Luo等[6]的結(jié)論類似.

圖2 (a) 單極電子器件的歸一化發(fā)光光譜; (b) 單極空穴器件的歸一化發(fā)光光譜Fig. 2. (a) Normalized PL spectra of electron-only device; (b) normalized PL spectra of hole-only device.

圖3 (a) 歸一化光致發(fā)光亮度隨電流密度的變化曲線; (b) 電流密度隨電壓的變化曲線Fig. 3. (a) Normalized PL intensity versus current density; (b) J–V characteristics.

然而, 僅憑上述結(jié)果不能完全得出是電荷有效淬滅激子的結(jié)論, 需要確定另兩種機(jī)制在本實(shí)驗(yàn)中是否導(dǎo)致激子淬滅: 1) 激子-激子湮滅; 2) 電場(chǎng)誘導(dǎo)導(dǎo)致的激子離解. 為此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證: 使用單色激光(波長(zhǎng)為375 nm)激發(fā)發(fā)光層的光致發(fā)光, 改變激發(fā)光的激發(fā)功率的同時(shí), 測(cè)量發(fā)光層的PL 強(qiáng)度. 對(duì)測(cè)量結(jié)果分析發(fā)現(xiàn), PL 強(qiáng)度隨激發(fā)功率的變化基本呈線性. 說(shuō)明激子-激子湮滅在實(shí)驗(yàn)中是不顯著的, 可以排除其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響. 另一方面, 為研究電場(chǎng)引起的激子離解是否影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 測(cè)量了二極管器件在反向偏壓下的光致發(fā)光強(qiáng)度(進(jìn)行反向偏壓測(cè)量可防止電荷載流子從電極注入發(fā)光層, 從而排除載流子引起的淬滅效應(yīng)). 發(fā)現(xiàn)加壓過(guò)程中光致發(fā)光強(qiáng)度基本不變. 這可歸因于主體材料帶隙比客體材料的帶隙寬, 使得在客體分子上的激子受電場(chǎng)離解比較困難. 電子和空穴在離解過(guò)程中, 必須克服勢(shì)壘DELUMO和DEHOMO, 使客體中的激子在客體能隙小于主體的情況下不易被電場(chǎng)解離. 因此, 電場(chǎng)誘導(dǎo)的激子離解不是導(dǎo)致激子淬滅的主要因素, 與一些研究組的結(jié)論一致[8?11].綜上可得出結(jié)論, 導(dǎo)致激子淬滅的主要機(jī)制是激子-電荷相互作用.

3.2 瞬態(tài)測(cè)量結(jié)果分析

圖4 為單極器件的瞬態(tài)測(cè)量結(jié)果, 即施加恒定電流密度測(cè)量單極電子器件和單極空穴器件的瞬態(tài)衰減曲線. 測(cè)量所得曲線通過(guò)一個(gè)單指數(shù)函數(shù)擬合分析:其中t為壽命. 當(dāng)電流為零時(shí),單極電子器件的熒光壽命為0.85 ns; 單極空穴器件的熒光壽命為0.71 ns, 與文獻(xiàn)中純DPAVBI 薄膜壽命大致相同[12]. 且單極電子器件的熒光壽命比單極空穴器件略長(zhǎng), 分析可能是以下原因?qū)е?激光分別通過(guò)不同的傳輸層(TAPC 和TmPyPB)進(jìn)入發(fā)光層的過(guò)程中, 會(huì)發(fā)生不同程度光的吸收和干涉, 由于激子的產(chǎn)生速率與激發(fā)光強(qiáng)度成正比,從而導(dǎo)致兩種器件結(jié)構(gòu)的激子產(chǎn)生速率不同[13],同時(shí)也使激子在發(fā)光層中有不同的濃度差異分布,最終擴(kuò)散至界面、雜質(zhì)處解離失活的概率產(chǎn)生差異;另一方面可能是零電場(chǎng)時(shí), 在光激發(fā)下發(fā)光層中已存在被俘獲的載流子. 因此, 當(dāng)無(wú)外加電壓時(shí), 兩種器件有不同程度的衰減.

當(dāng)施加外電壓后, 器件中注入了空穴電流或電子電流, 兩種器件的熒光壽命都隨著電流的增加而減小, 說(shuō)明激子在與空穴和電子的作用下發(fā)生了動(dòng)態(tài)淬滅. 其中極化子對(duì)激子的淬滅效果可以用淬滅速率常數(shù)來(lái)表示. 淬滅速率常數(shù)的計(jì)算過(guò)程如下:

在發(fā)光層無(wú)電荷時(shí), 激子通過(guò)以下兩種途徑失活:

圖4 (a) 單極電子器件的瞬態(tài)衰減曲線; (b) 單極空穴器件的瞬態(tài)衰減曲線Fig. 4. (a) Transient PL decay curves of electron-only device; (b) transient PL decay curves of hole-only device.

其中kr表示輻射速率常數(shù),knr表示非輻射速率常數(shù), S1表示單重態(tài)激發(fā)態(tài), S0表示基態(tài). 則壽命可以表示為

在器件中注入電荷后, 激子還有另外一種失活方式:

此時(shí)的壽命可以表示為

由(4)式和(6)式可推導(dǎo)出:

因此, 計(jì)算電流為I 和電流為0 下的熒光壽命倒數(shù)之差可求出光致發(fā)光淬滅速率Kq. 器件的淬滅速率常數(shù)隨電流的變化總結(jié)在圖5 中. 從圖5 可以看出, 無(wú)論是單極電子器件還是單極空穴器件,淬滅速率都隨著電流的增加而增大, 且空穴淬滅速率常數(shù)(Kh)大于電子淬滅速率常數(shù)(Ke). 瞬態(tài)熒光譜反映的是激發(fā)態(tài)粒子數(shù)隨時(shí)間的變化, 器件內(nèi)注入電子電流或空穴電流, 在發(fā)光層中發(fā)生激子-電荷相互作用使一定數(shù)目激子失活. 觀察瞬態(tài)衰減曲線可以發(fā)現(xiàn), 單極電子器件的衰減比單極空穴器件緩慢, 也就是電子對(duì)激子的淬滅效果比空穴弱.圖5 中Kh和Ke值隨電流密度變化曲線可以更直觀地反映了這一點(diǎn).

圖5 淬滅速率常數(shù)Kq 隨電流密度的變化曲線Fig. 5. Quenching rate constant Kq versus cunrrent density.

綜合穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的結(jié)果可以得知, 整體上空穴的淬滅效果強(qiáng)于電子. 但需要注意的是, 兩種器件中的載流子密度是有差別的. 圖3(b)展示了兩種器件的J-V曲線, 發(fā)現(xiàn)在對(duì)器件施加相同的外電壓下, 空穴的電流密度更大. 這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采用的主體材料mCBP 為空穴傳輸型材料[14], 具有高空穴遷移率. 根據(jù)公式

其中nc為電荷載流子密度;J為電流密度;e為單位電荷;μc為載流子遷移率;E為電場(chǎng)強(qiáng)度. 由(7)式可知, 遷移率越高, 載流子密度越小, 則相同電壓下空穴的載流子密度比電子小. 而一般認(rèn)為遷移率越高、載流子密度越低, 淬滅激子效果越不顯著[6,15,16], 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果為空穴淬滅激子的效果更加不同. 這說(shuō)明移動(dòng)載流子密度不能完全決定電荷淬滅激子的效果強(qiáng)弱.

觀察器件的能級(jí)結(jié)構(gòu)圖(圖1)可知, 由于客體材料的能級(jí)包含在主體材料的能級(jí)中, 所以載流子注入客體分子的勢(shì)壘更小, 此時(shí)載流子可以直接注入客體分子軌道. 而注入客體分子的載流子會(huì)被客體表面或界面的陷阱捕獲, 從而降低其在發(fā)光層中的遷移速率. 由于mCBP 與DPAVBI 的LUMO能級(jí)差DELUMO為0.3 eV, HOMO 能級(jí)差DEHOMO為0.6 eV, 那么DPAVBI 客體分子是電子的淺陷阱中心, 空穴的深陷阱中心. 實(shí)驗(yàn)中測(cè)得未摻雜單極空穴器件的電流密度可達(dá)360 mA/cm2, 遠(yuǎn)大于摻雜單極空穴器件的電流密度, 進(jìn)一步證明DPAVBI 客體分子俘獲空穴. DPAVBI 客體分子有更多的空穴陷阱捕獲限制空穴, 一定程度上降低了空穴遷移率, 且束縛載流子的存在導(dǎo)致了額外的載流子密度, 增加空穴-激子相互作用的發(fā)生幾率,所以空穴對(duì)光致發(fā)光的衰減效果更顯著. 隨著電壓的增加, 電荷注入達(dá)到一定程度后, 陷阱將會(huì)被逐漸填滿, 填滿后則不再影響電荷的傳輸. 所以圖3(a)的曲線呈現(xiàn)的是一個(gè)先急后緩的下降趨勢(shì).

由此可以推測(cè), 激子主要是被束縛電荷淬滅而非移動(dòng)電荷. 由于客體分子對(duì)電荷的捕獲, 導(dǎo)致極化子與激子同時(shí)局限于客體分子中, 加近兩者的間距, 且載流子被束縛在深陷阱中心, 需要較長(zhǎng)的去俘獲時(shí)間, 這兩個(gè)因素大大增加了激子-極化子淬滅作用的發(fā)生幾率.

3.3 摻雜濃度對(duì)激子-電荷相互作用的影響

采用mCBP: DPAVBI 摻雜系統(tǒng)作為藍(lán)色熒光發(fā)射層, 由于主體材料mCBP 為空穴傳輸型材料, 空穴流動(dòng)過(guò)快會(huì)導(dǎo)致大量空穴積累在發(fā)光層(EML)與電子傳輸層(ETL)界面處, 與激子發(fā)生相互作用使其失活, 界面處激子與發(fā)光層內(nèi)部激子形成激子密度梯度, 促使內(nèi)部激子更易擴(kuò)散至界面發(fā)生淬滅. 另一方面, 由于發(fā)光層對(duì)空穴的捕獲能力更強(qiáng), 大量空穴被客體俘獲, 減少了界面處電荷的堆積, 使發(fā)光中心從EML/ETL 界面處向EML內(nèi)部移動(dòng), 反而能降低界面空穴積累而引起的激子-電荷湮滅效應(yīng). 而發(fā)光層對(duì)空穴的俘獲可通過(guò)改變客體摻雜濃度來(lái)調(diào)控. 就此制備了不同摻雜濃度的有機(jī)發(fā)光二極管器件以探究摻雜濃度對(duì)激子-電荷相互作用的影響. 二極管器件結(jié)構(gòu)如下: ITO/PEDOT:PSS/TAPC(45 nm)/mCBP:DPAVBI(xwt.%, 30 nm)/TmPyPB(30 nm)/Liq(2.5 nm)/Al (150 nm). 設(shè)置的客體摻雜濃度為5, 8, 10,12 和15 wt.%. 其電流效率變化曲線如圖6 所示,五種器件的最大效率分別為9, 9.96, 11.75, 9.17和8.71 cd/A, 電流效率下降的程度分別為71.5%,62.5%, 49.5%, 53.3%和62.5%. 從圖6 可以看出,隨著DPAVBI 的摻雜濃度從5 wt.%增大到10 wt.%的過(guò)程中, 電流效率逐漸升高, 且電流效率的下降程度也在逐漸減少. 因?yàn)樵诘蜐舛葧r(shí), 器件的EL 發(fā)光更多是來(lái)自主體的能量傳遞, 此時(shí)客體俘獲的電荷較少, 陷阱密度低, 而空穴的高傳輸速率使其大量積累在EML/ETL 界面處, 導(dǎo)致激子的復(fù)合發(fā)光區(qū)域集中在界面處. 因此, 低摻雜濃度時(shí)激子失活的主要原因是激子與界面積累電荷之間的相互作用導(dǎo)致的淬滅. 隨著摻雜濃度的增加, 客體對(duì)空穴的俘獲量增多, 使發(fā)光區(qū)域向EML 的內(nèi)部移動(dòng), 從而減少了界面淬滅的情況. 所以隨著摻雜濃度的增加, 電流效率也水漲船高. 此時(shí)的客體分子作為電荷捕獲中心, 可以有效增加空穴-電子復(fù)合幾率, 將載流子有效限制在EML 內(nèi),促使發(fā)光中心從界面向EML 內(nèi)部移動(dòng); 而當(dāng)摻雜濃度再繼續(xù)增大時(shí), 電流效率反而開(kāi)始下降. 說(shuō)明過(guò)多的空穴俘獲對(duì)激子產(chǎn)生了淬滅作用. 此時(shí)的客體分子成為電荷陷阱, 束縛電荷成為淬滅中心, 激子擴(kuò)散途中遇之解離失活, 從而限制了發(fā)光效率,致使發(fā)光效率降低. 綜上所述, mCBP: DPAVBI摻雜體系的最佳摻雜濃度為10 wt.%, 此時(shí)器件電流效率最大值為11.75 cd/A.

圖6 不同摻雜濃度下器件的電流效率隨電流密度的變化曲線Fig. 6. Current efficiency vs current density in devices with mCBP:DPABI, 5%—15% guest concentration.

圖7 (a) 電流密度隨電壓變化曲線; (b) 發(fā)光強(qiáng)度隨電壓變化曲線; (c) 電流效率隨電流密度變化曲線; (d) 外量子效率隨發(fā)光強(qiáng)度變化曲線Fig. 7. (a) J-V characteristics; (b) L-V characteristics; (c)h-J characteristics; (d) EQE-L characteristics.

圖7(a)—(d)分別展示了摻雜濃度為10 wt.%的器件的電流密度-電壓(J-V)曲線、發(fā)光強(qiáng)度-電壓(L-V)曲線、電流效率-電流密度(h-J)曲線、外量子效率-發(fā)光強(qiáng)度(EQE-L)曲線. 實(shí)測(cè)該器件的啟亮電壓約3 V, 表明器件的各層能級(jí)匹配, 電荷的注入勢(shì)壘較小; 電流-電壓特性曲線則呈現(xiàn)良好的整流特性; 在12 V 電壓下器件發(fā)光強(qiáng)度達(dá)58900 cd/m2, 說(shuō)明主體至客體的能量轉(zhuǎn)移比較完全, 能量傳遞效率高; 電流密度為5 mA/cm2時(shí),電流效率達(dá)到最大值11.75 cd/A, 外量子效率最大值為6.53%, 表明客體分子對(duì)電荷的適量俘獲使發(fā)光區(qū)域得到了調(diào)節(jié), 使器件發(fā)光區(qū)域向EML 中心移動(dòng)的同時(shí), 激子-極化子湮滅效應(yīng)的影響也較小.

除尋找合適的摻雜濃度之外, 仍有許多方式可以調(diào)節(jié)發(fā)光區(qū)域或載流子俘獲情況. 主要從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮: 1) 對(duì)發(fā)光層進(jìn)行優(yōu)化; 2) 對(duì)傳輸層進(jìn)行優(yōu)化. 對(duì)于發(fā)光層的優(yōu)化來(lái)說(shuō), 主體材料的選用決定發(fā)光層的陷阱深度, 減小其與客體材料之間的能級(jí)勢(shì)壘可以抑制電荷的俘獲[17]; 而開(kāi)發(fā)更多高性能藍(lán)色熒光染料更是重中之重[18?21]. 其次, 可以選用雙主體發(fā)光層結(jié)構(gòu)或混合主體發(fā)光層結(jié)構(gòu)[2,22,23],有效提高發(fā)光層的雙極傳輸特性, 比單發(fā)光層或者單主體結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì). 還有一種思路是在發(fā)光層中引入某種可代替客體分子作為電荷捕獲陷阱的材料, 一定程度上“隔離”極化子和激子, 從而減少激子-極化子相互作用. 在對(duì)于傳輸層的優(yōu)化這一方面, 首先要選擇適當(dāng)能級(jí)和適當(dāng)載流子遷移率的傳輸層材料: 各層之間的能級(jí)差越小, 就越不易在界面上引起電荷堆積; 傳輸層合理的載流子遷移率更能有效地平衡電荷傳輸, 減小器件內(nèi)電阻. 另外還可以在發(fā)光層與電子傳輸層之間加入空穴阻擋層以緩沖過(guò)多傳遞的空穴, 并將在此層形成的激子能量轉(zhuǎn)移至客體, 增大激子利用率. 或采用摻雜傳輸層結(jié)構(gòu), 可有效地抑制電荷導(dǎo)致的激子淬滅, 保證效率的同時(shí)延長(zhǎng)器件壽命[24,25].

4 結(jié) 論

本文利用穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種測(cè)量方法研究了電子電流和空穴電流下mCBP: DPAVBI 摻雜藍(lán)色熒光器件的光致發(fā)光行為. 證明在熒光OLED 中激子-電荷相互作用是導(dǎo)致效率滾降的主要機(jī)制,其中空穴的淬滅效果強(qiáng)于電子, 且起主要淬滅作用的是束縛電荷. 由于束縛在深陷阱中心的電荷需要較長(zhǎng)的去俘獲時(shí)間, 束縛電荷可以淬滅大量激子,其淬滅效果可能遠(yuǎn)高于流動(dòng)電荷. 本摻雜體系中影響激子-電荷相互作用的因素主要為EML 界面堆積電荷以及內(nèi)部束縛電荷, 就此研究了不同摻雜濃度對(duì)有機(jī)發(fā)光二極管器件中激子-電荷相互作用的影響, 得到了摻雜濃度為10 wt.%的綜合性能較好的藍(lán)色有機(jī)熒光器件. 本文工作進(jìn)一步完善了效率滾降的內(nèi)在機(jī)制, 有助于今后改善熒光有機(jī)發(fā)光二極管中的效率滾降現(xiàn)象.