掺杂聚合物电致发光二极管的光电特性研究

• 作 者: 叶腾凌
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 聚合物发光二极管 电荷传输 电致发光 光电特性

聚合物电致发光二极管具有设备廉价、器体制作工艺简单、更容易实现大面积、稳定性较好等独特的优点，大规模工业化生产的前景被业内看好。器件效率是目前研究的热点和实用化的关键。掺杂是提高聚合物发光二极管效率的有效途径，虽然这方面的研究目前已取得一定进展，但对掺杂聚合物发光二极管发光机理的研究仍比较少。本论文正是基于此，针对不同的材料体系，对掺杂聚合物电致发光二极管的光电特性进行了研究。通过对器件工作机制的深入剖析，揭示出其实现高性能的内在原因，为进一步设计器件结构奠定基础。论文具体工作内容如下：　　
1.PVK作为目前最常见的聚合物磷光主体材料，对其本征的电致发光性质的研究显得非常有意义。为了弄清楚这一问题，我们对PVK的EL光谱进行了深入的研究，实验中观察到了三种来源不同的发光，我们分别将它们归结为来自于PVK的荧光、电致磷光和电致激基缔合物的发光。其中PVK的电致磷光在室温下被观察到是最有意义的，表明PVK在电场作用下可以产生大量的三线态激子。　　
2.研究了DCJTB荧光染料掺杂聚芴体系和磷光Ir(ppy)3敏化荧光DCJTB双掺杂PVK体系的发光机理。前者主要侧重于研究染料掺杂对聚合物材料传输性能的影响，后者主要侧重于研究掺杂后，器件内染料与染料，染料与聚合物之间的能量传递过程。研究结果清楚的表明，在磷光敏化荧光聚合物发光器件中，载流子在荧光分子上强的俘获和从磷光分子的三线态到荧光分子的三线态的Dexter能量传递是主要的能量损耗机理。因此，控制荧光分子的载流子俘获能力和选择能级匹配的磷光分子是实现高效率磷光敏化荧光聚合物发光器件的关键。　　
3.利用Li2CO3掺杂醇溶性PF-EP作为阴极界面层成功制备出了高效多层白光磷光聚合物发光二极管，并探讨了Li2CO3掺杂电子传输对器件性能产生影响的作用机制，提出了Li+离子移动机理。研究发现，Li+离子可以通过与膦酸酯基团的相互作用而较自由的移动，在电场作用下这种移动会使得Li+离子在界面处整齐排列，进而起到提高电子注入和阻挡空穴的作用。　　
4.将无机小分子中的溶解性可加和性的概念引入到有机小分子溶液配置中，首次报道了基于多种常见的有机小分子混合旋涂获得的电子传输层，并成功制备出了全旋涂的多层黄光聚合物磷光二极管，效率得到了明显改善，这种可旋涂的多种有机小分子混合形成的电子注入层可以和蒸镀的TPBI媲美，甚至更好，其器件的高效率归因于混合薄膜优秀的综合性能(成膜、空穴阻挡、电子传输能力)。这种混合有机小分子薄膜的设计思路为多层PLED的器件结构设计提供一条新的思路。