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NPB厚度對白光OLED性能的影響研�

編輯：hattie 2012-11-06 10:45:21 瀏覽�3216  來源：中國OLED�

　　近年來，由于全球能源危機的影響，白光OLED的研究越來越受到科學界和研究人員的廣泛重視，因為它不僅能夠作為新一代的照明光源，而且還可以作� 固體光源應用于制造全彩顯示器和顯示器的背光源。它具有節能、環保、可卷曲、輕薄和驅動電壓低等諸多優點，因此受到業界人士的關注。白光OLED的獲得大都通過混合三種顏色(紅、綠、藍)的小分子、聚合物或磷光材料或兩種補償�(天藍和橙�)的材料到多層或單層結構中。大多數WOLED都采用堆疊式結構或者單發光層多摻雜劑的結構�

　　目前國內外的研究人員用不同方法制備了白光器件，如用聚合物PVK作為主體材料摻雜藍光染料和橙紅光染料的單一發光層，沒有空穴注入層和空穴傳輸 層，陰極采用Mg2Ag合金陰極，這一方法制備出來的白光器件具有較好的白光發射，但是亮度和發光效率都較低，器件性能較為不好。國內的研究人員也做過一 篇調整空穴傳輸層NPB(4,42N,N2bis2N212naphthy12N2pheny12amino2bipheny1)的厚度改善藍光OLED 器件性能的文章，得出亮度會隨厚度的增加而增加，對應的發光效率也有很大變化，從而得出厚度對器件的發光性能影響很大。后來有人用了多發光層結構制備白� 器件，通過調整空穴傳輸層的厚度使器件的性能有了較大改善，但是對比以ADN為主體摻雜兩種染料的單發光層，其結構復雜，操作程序繁瑣，控制誤差較大，同 時發光層多，厚度增加，啟亮電壓增大，效率降低�

　　實驗采用ADN作為主體材料，摻雜紅光和藍光染料的白光OLED體系制備器件，結果表明：這種結構制備出來的白光OLED器件具有較好的色穩定性， 并且發光效率也較高。曾有文章討論了發光層中的紅光摻雜劑DCJTB的摻雜濃度對器件性能的影響，并得出了白光OLED的較佳摻雜濃度的器件。本文將進一 步討論空穴傳輸層NPB厚度對基于ADN體系的白光OLED性能的影響，并對器件做進一步的優化，這對白光照明及顯示的制備具有一定的指導作用�

　　1　實驗

　　實驗用材料為西安瑞聯近代電子材料有限公司的OLED專用高純化學品，對所用ITO導電玻璃基片進行了嚴格的清洗流程，分別用洗滌劑溶液、丙酮溶 液、乙醇溶液和去離子水超聲清洗10min,然后在真空干燥箱中烘干。再將清潔而且干燥的ITO玻璃基片移入OLED2V型有機多功能真空成膜設備預處� 室，�500V電壓下進行氧等離子體濺射處�5min,這樣有利于除去ITO表面的碳污染，并提高ITO的功函數，有利于空穴從ITO電極注入到有機材� 中。預處理后的基片傳入真空腔體，有機材料和金屬陰極都在真空度為610×10-4Pa下依次進行蒸鍍，有機材料的蒸發速率�012nm/s,陰極Al /LiF的蒸發速率�1nm/s,使用SI2TM206型六通道膜厚監測儀進行實時控制�

　　電子傳輸層采用Alq3,是因為它具有高的電離能EA(�310eV)和電子親和能Ip(�5195eV)以及好的熱穩定性和化學穩定性，量子效率高且能夠通過真空蒸鍍的方法形成高質量無針孔的薄膜。發光層用兩種熒光材料藍與紅摻雜在主體材料ADN中，形成白光發射�

　　TBPe是藍色發光材料，能夠有效地傳輸電子并且有效地阻止激基復合物的形成，提高效率。相關文獻表明DCJTB是目前最佳紅色染料，用DCJTB作為輔助摻雜劑，器件表現出了穩定的電致發光EL效率。器件的結構以及能級結構圖如�1所示�

 

 

�1　器件結構與能級結構圖

　　實驗制備了四組OLED器件

　　A)ITO/22TNATA(15nm)/NPB(15nm)/

　　ADN(30nm)：TBPe(2%)：DCJTB(1%)/

　　Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm);

　　B)ITO/22TNATA(30nm)/NPB(15nm)/

　　ADN(30nm)：TBPe(2%)：DCJTB(1%)/

　　Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm);

　　C)ITO/22TNATA(15nm)/NPB(35nm)/

　　ADN(30nm)：TBPe(2%)：DCJTB(1%)/

　　Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm);

　　D)ITO/22TNATA(15nm)/NPB(40nm)/

　　ADN(30nm)：TBPe(2%)：DCJTB(1%)/

　　Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)�

　　在室溫、大氣環境下，測試以上四組未封裝器件，發光亮度采用ST2900B型光度計測量，器件的電致發光(EL)光譜特性使用杭州遠方光電信息有限公司的PMS280光譜分析系統進行測試，I2V特性曲線用直流電源DCPowerSupplyPS23003D進行測量�

　　2　結果與討�

　　從圖2中可以看出，四組器件的電流密度和發光亮度均隨驅動電壓的增加而增大，并且在高電場強度與正偏電壓呈指數關系，表現出典型的二極管整流特性� 器件的電流密度和亮度隨著空穴傳輸層NPB厚度的變化而變化。當NPB的厚度分別為15,30�35nm時，電流密度相似，發光亮度隨著厚度的增加而逐漸 增大，到35nm時亮度達到最大�14020cd/m2,擊穿電壓�1318V,當NPB厚度再增加到40nm后，電流密度突然下降，隨之器件的發光亮度 也顯著下降，當下降到7790cd/m2,此時擊穿電壓�1313V。這一現象說明，NPB作為空穴傳輸層材料不能太厚，否則會影響載流子傳輸，降低器� 的發光效率。圖2同時由表1也可以看出，隨著NPB厚度的增加，四組器件的啟亮電壓和擊穿電壓都逐漸增大，而電流效�(ηL)和功率效�(ηP)也都逐漸 增加，到厚度35nm時為最佳值，分別�7181cd/A�2194lm/W;當厚度增加到40nm時，發光效率則明顯下降，此時最大電流效率在電壓� 9V時為4181cd/A,功率效率�2173lm/W,功率效率的值均在電流密度為2815mA/cm2處獲得�

�2　器件的電流密�-電壓(J2V)，亮�-電壓(L2V)與亮�-電流密度(L2J)特性曲�

�1　四組器件的電致發光性能 

　　同樣，從�2(c)電流密度與亮度的關系曲線中看出，四組器件的發光亮度隨電流密度的增加而增大，在同一電流密度下，NPB的厚度為35nm時器� 的亮度最大，30nm其次�15nm時的亮度也達到了11650cd/m2,最低亮�7790cd/m2是NPB厚度�40nm時器件的亮度，總之對比同 一電流密度下各個器件的發光亮度，仍然是NPB厚度�35nm時器件的發光性能最佳。另外，封裝后經實驗測得，采用以ADN作為主體材料，摻雜紅光和藍光 染料體系制備的白光OLED器件其可靠性較好，表現出較好的色穩定性�

　　由此可以得出：增加NPB的厚度可以提高器件的發光效率和亮度，對于有機小分子發光器件來說，電子傳輸層的遷移率比空穴傳輸層的遷移率要小兩個數� 級。一般的器件電荷都是不平衡的，電子是少子。然而雖然在NPB層中空穴的遷移率較高，考慮了空穴在薄的NPB層中隧穿效應的影響，增加NPB層厚度能� 很好地匹配到達載流子復合區域的空穴數量，使電子和空穴的注入達到平衡。器件在初始發光時，復合區域內部電子的數目與空穴的數目相匹配，這是提高器件效率 的重要原因。但是NPB太厚了發光效率會下降也是同樣的道理。可以推測：在器件C中，電子和空穴的注入達到了更為平衡的趨勢，激子輻射躍遷的概率最大。器 件效率較高的另外一個原因是用于藍光發射的NPB層較厚，為NPB激子的形成、擴散和輻射衰減都提供了充分的空間和充足的能量�

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