郝斌 張春玉 孫銘澤 趙梓強

【摘 ?要】有機發(fā)光二極管是近年來發(fā)展非常迅速的一種新型顯示技術。對于實現(xiàn)全色顯示而言，要求有紅、綠、藍三色發(fā)光。本文簡述了紅色有機發(fā)光二極管的研究進展。

【關鍵詞】有機發(fā)光二極管;紅色發(fā)光

一、前言

有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）又稱有機電致發(fā)光器件，經(jīng)過近20年來發(fā)展，時至今日已能達到實用化水平。目前藍色及綠色有機發(fā)光二極管已經(jīng)實現(xiàn)高亮度、高效率，但是紅光發(fā)光二極管的發(fā)光效率和色純度還有些差強人意，這是由于人眼對橙光的反應比紅光更敏感，如果光譜有很小一部分落在橙光波段，則器件的顏色就表現(xiàn)為“橙紅”，濾掉橙光又會損失一部分能量，器件的效率會降低，所以紅色有機發(fā)光二極管的色純度及高效率方面都存在問題，有待更深入的研究。

二、有機發(fā)光二極管

第一次用真空蒸鍍成膜制備高效的OLED是在1987年，美國Kodak公司的C.W.Tang等人，采用新結構并選用新材料，制造了具有雙層結構器件。1990年英國劍橋大學的Friend等人成功地以旋轉涂敷方式制成聚合物電致發(fā)光器件，得到了直流驅動偏壓小于14V的藍綠色光輸出。使聚合物發(fā)光材料也開始受到科學家們的廣泛關注。進而引起了人們對PLED的研究興趣，從此全球有百余家科研單位和商業(yè)公司開始OLED的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。目前產(chǎn)業(yè)化方面走在前列的是日本、韓國以及我國臺灣。OLED從有機材料上來分，分為小分子OLED和高分子PLED器件。小分子OLED的核心專利主要掌握在柯達公司手中，而對于高分子OLED的核心專利主要掌握在英國劍橋顯示科技公司CDT手中。

三、紅色有機發(fā)光二極管

從目前紅色有機發(fā)光二極管的研究來看有兩條實現(xiàn)紅色發(fā)光的途徑：（1）摻雜能發(fā)紅光的染料，利用能有效進行能量傳遞的染料摻雜，通過在靠近空穴傳輸層和發(fā)光界面附近形成的激子被染料中心俘獲來實現(xiàn)發(fā)光。（2）用稀土離子配合物作基質(zhì)或激化劑。如Kido利用稀土有機物作為紅色發(fā)射體，但稀土離子配合物的發(fā)射光譜很窄，而且性能不太穩(wěn)定，成膜性較差，不能用于真空蒸鍍，只能摻入聚合物中使用，并且發(fā)光效率不高。因此，制備紅色OLED器件往往采用摻雜法，將具有高發(fā)光性能的紅光染料分散在主體材料中，通過從主體至發(fā)光客體分子（即摻入的紅光染料）間有效的能量傳遞來實現(xiàn)制作高效、穩(wěn)定的紅光器件，同時將熒光染料摻入發(fā)光主體大大擴展了發(fā)光主體材料的選擇范圍。

1996年，Jordan，Rothberg等人研制出了效率增強的微腔有機發(fā)光二極管。微腔結構是由具有反射率80%的介質(zhì)鏡布拉格反射鏡與金屬鏡構成。發(fā)紅光的染料不像其他染料那么多，并且對于小分子的有機器件來說，有機膜是在真空下加熱蒸鍍的，要求紅色染料要有一定揮發(fā)性，因此許多離子型染料不太適用。要使能量傳遞完全，一般可以有兩種方法：使用輔助摻雜劑作為中介使從基質(zhì)至發(fā)光客體的能量傳遞更為有效;或選用能級更為匹配的有機熒光染料與基質(zhì)材料。

2013張麥麗等使用新型紅光磷光材料R-4B作為微腔有機電致發(fā)光顯示器（OLED）的發(fā)光層，高反射AI陰極和半透半反射AI陽極為微腔的兩端反射鏡。討論了腔長的變化對器件性能的影響。結果表明，微腔結構可以使光譜窄化，得到了性能較好的紅色磷光OLED。安濤等研究了摻雜劑（DCJTB）濃度對紅光有機發(fā)光二極管性能影響.實驗采用真空熱蒸鍍的方法，在高準確度膜厚控制儀的監(jiān)控下，實現(xiàn)了有機薄膜功能材料的精確蒸鍍.研究表明：紅光摻雜劑摻雜濃度為（2.5～3.0）%時，在12V電壓下，可以得到發(fā)光亮度最高達到8900cdm2，發(fā)光效率大于2.8cd/A，較為理想的紅光有機發(fā)光二極管器件.

2016年，關云霞等研究了空穴注入層對微腔有機發(fā)光二極管光電性能的影響，實驗結果表明，在有機微腔發(fā)光二極管內(nèi)部，電子為多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。Mn03薄膜在4～10nm的厚度范圍，能夠極大地增強器件空穴的注入能力。并且，隨著MnO3薄膜厚度的增加，空穴注入能力不斷增大。

2019年，郭方志等制作了異質(zhì)結堆疊發(fā)光層紅色磷光有機發(fā)光二極管，采用主客體交錯結構的發(fā)光層，分別優(yōu)化了單主體層和單客體層的厚度。研究表明，單主體層厚度為3～4nm，單客體層厚度為0.3nm時，器件能夠獲得的最大電流效率為3.92cd/A，色純度和發(fā)光穩(wěn)定性俱佳，采用的主客體交錯發(fā)光層的制備方法，工藝簡單，且因為能分別調(diào)整主客體層的厚度而改善因客體分子聚集或因長程偶極子間相互作用對發(fā)光效率的影響，為非摻雜磷光有機發(fā)光二極管的制備提供了思路。

總之，染料摻雜和引入微腔是提高紅光發(fā)光二極管發(fā)光效率和色純度的有效方法。

參考文獻：

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基金項目：

吉林省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（項目編號S202110191091）資助項目