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无电极改性层的高效三层磷光有机发光器件及其工作机制

摘要

目前,许多功能层被引入以改善有机发光器件(OLED)中的载流子注入和平衡载流子传输。虽然这可能是提高器件效率的好方法,但功能层的引入也会导致额外的工艺和较长的制造周期。实际上,随着材料体系的丰富,可以选择许多合适的材料来共享OLED中的两个甚至更多功能。在这里,通过阻抗谱和瞬态电致发光分析,di-[4-(N ,N -二甲苯基-氨基)-苯基]环己烷 (TAPC) 和 4,7-二苯基-1,10-菲咯啉 (Bphen) 被证明可同时用作载流子注入和传输层。因此,实现了高效的三层 OLED,其性能与传统的多层器件相当。还进行了进一步的研究来分析器件中的复合和淬灭机制。 TAPC 可以有效地阻挡电子,而 Bphen 则避免了空穴的积累。使发光层中的载流子更加平衡,从而降低效率滚降。

背景

众所周知,有机发光器件(OLED)在固态照明、全彩显示等方面引起了广泛关注。 OLED 中引入了大量功能层,例如阳极改性层 (AML)、阴极改性层 (CML)、空穴阻挡层 (HBL) 和电子阻挡层 (EBL),以实现高-效率和低开启电压。 AML 和 CML 分别用于增强空穴或电子注入 [1, 2]。而 HBL 和 EBL 可以有效地阻止激子从发光层扩散到传输层 [3]。显然,多层结构成为提高器件性能的常用方法。然而,由于多一层意味着额外的制备过程,过多的功能层也会导致周期长、成本高,限制了其产业化的发展。随着有机材料体系的改进,一些材料由于其突出的特性可以在OLED中发挥多种作用。例如,脱氧核糖核酸-十六烷基三甲基铵复合物由于空穴迁移率高而可以充当空穴传输层(HTL),同时最低未占分子轨道(LUMO)能级低使其适合EBL [4]。 4,4',4"-Tris (carbazol-9-yl)-triphenylamine (TCTA) 通常用作 HTL;此外,由于其高三重态能量,它还可以作为发光层 (EML) 的主体 [5, 6]。因此,通过选择合适的材料,可以在不牺牲器件性能的情况下简化结构。然而,对于结构简单的磷光白色OLEDs(PHWOLEDs)的研究较少[7, 8]。

最近,基于阻抗谱 (IS) 测量的电容特性已成为研究 OLED 物理机制的广泛使用的工具。据报道,电容-电压 (C-V) 曲线中第一个峰值的拐点对应于 OLED 的开启电压。它也是由有机层界面的势垒或器件中电荷注入和传输的不平衡引起的载流子积累的非常敏感的探针[9,10,11,12,13,14,15,16,17]。同时,瞬态电致发光 (EL) 也已成为大量技术和基础研究的主题,因为瞬态 EL 研究已经深入了解 OLED 的内部工作机制。通过用短的矩形电压脉冲驱动器件来研究瞬态 EL。从器件的瞬态 EL 特性获得的响应时间为其应用提供了一个基本标准[18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28]。

在本文中,通过阻抗谱和瞬态分析,我们证实 di-[4-(N ,N -二甲苯基-氨基)-苯基]环己烷 (TAPC) 和 4,7-二苯基-1,10-菲咯啉 (Bphen) 可用于在 OLED 中发挥多种作用。结合双极传输材料 4,4'-N ,N '-二咔唑-联苯 (CBP),我们制造了高效的三层 PHOLED。显然,三层 OLED 的性能可与普通多层 OLED 相媲美,甚至具有更好的效率滚降。它由激子猝灭机制的数学模型解释。随后,我们重点研究了单色磷光器件中发生的载流子复合和激子猝灭机制,以进一步优化结构。在 CBP 掺杂的三(2-苯基吡啶)铱 [Ir(ppy)3] 和铱 (III) 双-(2-甲基二苯并-[f, h] 喹喔啉)(乙酰丙酮)中存在朗之万和陷阱辅助重组[Ir(MDQ)2(acac)],通过数学模型可以观察到两种激子猝灭机制,即三重态-三重态湮灭(TTA)和三重态-极化子湮灭(TPA)。

方法/实验

设备制造

我们实验中使用的小分子有机材料购自 Luminescence Technology Corporation,即 TAPC、Bphen、1,3,5-三 (m-pyrid-3-yl-phenyl) 苯 (TmPyPB) 和 CBP。磷光掺杂剂Ir(ppy)3、Ir(MDQ)2(acac)和双[(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C 2 '] (picolinato) Ir(III) (FIrpic) 和聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS,PH8000)从西安 p-OLED 获得。因此,所有材料和溶剂都可商购获得,无需进一步纯化即可直接使用。

所有器件均在覆盖有图案化氧化铟锡 (ITO) 条纹的玻璃基板上制备。在薄膜沉积之前,ITO 玻璃基板经过常规清洁过程,包括在 Decon 90 中冲洗、去离子水、在烘箱中干燥,最后在等离子清洁室中处理约 5 分钟。 PEDOT:PSS 薄膜由水溶液旋涂制备,沉积厚度约为 40 nm,然后 PEDOT:PSS 薄膜均在 120°C 下退火 10 分钟。

所有有机层和阴极在高真空(~ 5 × 10 −4 Pa) 的速率为 1–2 Å s −1 用石英振荡器进行原位监测。我们在实验中使用的阴极是 Mg:Ag (15:1) 合金,它由单独的薄膜沉积监视器独立控制,EML 中的掺杂过程也是如此。最后,每个基板上器件的四个有源区域为 10 mm 2 , 这是通过使用荫罩 [24, 25] 由阳极和阴极之间的重叠决定的。

特征

使用基于光谱仪的分布光度测量系统(GP-500,Otsuka Electronics Co.Osaka,Japan)在室温空气中同时测量未封装器件的亮度-电流密度-电压特性和光谱。

对于瞬态电压衰减测量,高速开关二极管(Philips,1N4531)和任意波形发生器(Rigol,DG5102)依次与我们的器件串联,并通过数字示波器(Rigol)记录器件的瞬态电压, DS4054) 经过连续信号平均。在瞬态 EL 测量中,被测器件由脉冲宽度为 1 ms 的脉冲电压驱动,使用任意波形发生器(Rigol,DG5102)作为驱动被测器件的电气开关和启动 EL 信号采集的触发信号。使用雪崩光电二极管(C30902)和时间相关单光子计数系统检测和收集瞬态EL响应。

电容-电压 (C-V) 特性使用阻抗分析仪(TH2829C,常州通辉电子有限公司,中国)测量,振荡幅度为 100 mV,重复率为 1 kHz。此设置施加的直流偏置范围允许从 0 到 + 10 V [26] 进行扫描。

结果与讨论

无需 AML 即可简化高效 OLED

为了摆脱 AML,我们选择 TAPC 作为绿色磷光 OLED 中的 HTL,因为最高占据分子轨道 (HOMO) 能级与 ITO 的工作函数相似 [5]。我们对 ITO/x/CBP:10 wt% Ir(ppy)3 (30 nm)/TmPyPB (50 nm)/LiF (0.5 nm)/Mg:Ag (120 nm) OLED 进行对比实验,而x 分别为 TAPC (50 nm)、MoO3 (3 nm)/TAPC (50 nm) 和 PEDOT:PSS (50 nm)/TAPC (50 nm)。为了区分这三种设备,我们将它们标记为 D 1、D 2、D 3轮。首先,我们通过分析这些器件的电容-电压和电流密度-电压-亮度特性来研究这些器件的空穴注入能力。正如我们在图 1a 中看到的,三个器件的导通电压约为 3 V。它与它们的电容-电压特性中第一个峰值的最大值有关,表明它对导通电压没有影响。 D 中没有 AML 的电压 1 [9,10,11]。图 1b 显示了对数-对数标度的三个器件的电流密度-电压 (JV) 特性,我们将 JV 曲线分为三个区域,(I) 欧姆接触引起的泄漏或扩散限制电流,(II) 体积-具有陷阱指数分布的受控电流,以及(III)具有部分填充陷阱的体积控制电流 [20]。器件 D 的更高电流密度 3 在区域 I 的低施加电压下,可能是由于溶液处理的 PEDOT:PSS 薄膜的粗糙薄膜形态引起的漏电流。此外,区域 I 和区域 II 之间的转折点(从 A 到 A”)的右移呈现了 D 中最强的载流子注入 1、同时最高电容值D 1 表明更多的空穴注入器件,然后在界面或体中积累[29]。显然,ITO/TAPC 的界面显示出更好的空穴注入能力。我们还可以发现 D 的电流密度 随着外加电压的增加,图1的值大于其他两个器件的值。这可能归因于 ITO/TAPC 界面之间产生的偶极层。引入额外的 AML 后,本征偶极子层被破坏,导致两个器件之间的注入能力变弱 [10, 30]。在报道的参考文献中,AML 可用于降低可能对器件稳定性产生影响的陷阱密度 [31]。对于 D 1、J-V曲线在III区(m =11) 大于 D 的值 2 和 D 3 ( =7, 8), m 的较高值 总是意味着更高的捕获密度 [18]。器件 D 的更高捕获密度 1 可能是由于缺少润湿层,如 MoO3 或 PEDOT:PSS 导致 TAPC 薄膜的形态变化。此外,图1所示的转折点C和C'与随着偏置电压的增加电子注入的快速增加有关。

<图片>

D 的电容-电压-亮度 (C-V-L) 特性 1、D 2、D 3. 橙色实线表示对应于其 C-V 特性中第一个峰值的最大值的导通电压。 b 三个器件的对数-对数标度的电流密度-电压曲线,另外分为三个区域,用紫色虚线标记 I、II 和 III。电流密度(J)和电压(V)符合\( J\propto {aV}^m \)

的关系

进一步研究通过瞬态电压放电特性研究上述器件的载流子注入。测试电路如图 2a 所示。在 5 V 的外加电压下,图 2b 中观察到了两个响应时间。快速衰减时间 τ 在图 2b 的插图中,1 大约是 100 μs。然后,随后的较慢衰减 τ 2 高于一个数量级 (τ 2 为毫秒级)[7]。当发电机提供正电压时,二极管被视为导线。载流子可以很容易地转移到器件中,然后通过载流子注入势垒,在有机层、阳极和阴极之间的界面上分别积累了一定数量的空穴和电子。当施加的电压变为负值时,二极管反向变为无穷大电阻。电荷载流子无法到达器件,因此ITO/有机层界面的残余空穴可以流过有机层,中和由阴极界面空间电荷扩散或漂移的剩余电子。因此,两个响应时间的下降趋势,尤其是τ 1 是由我们的对比装置中有机层的空穴注入和传输能力决定的。很明显,D 的电压 1下降速度最快,仅代表ITO/TAPC结构具有优异的空穴注入能力。由于我们样品中内阻的阻值达到了 MΩ 的量级,因此 1 MΩ 电阻的示波器的影响不容忽视。这就是为什么在 τ 的三个下降趋势中只能看到一点区别的原因 2 [21, 22]。

<图片>

瞬态电压放电特性测量测试电路。 b 5 V (D 1、D 2、D 3)。 [插图:快速衰减时间 τ 1 ≈ 100 微秒。橙色虚线箭头显示设备的不同下降率]。 c 开启电压 (V S 的 on) 1、S 2、S 3 [插图:亮度-电压曲线]。 d S 的归一化时间分辨电致发光 (EL) 强度 1、S 2、S 3 在 9 V。(橙色虚线显示器件的 EL 启动时间,分别约为 0.32 μs、1.05 μs 和 0.48 μs)

无需 CML 即可简化高效 OLED

之后,我们设计了一个新的对比实验,进一步简化了 ETL。如 Scholz 等人报道的参考文献中所述。 [32],金属-有机供体-受体加合物[Bphen+Ag] + 和 [2Bphen+Ag] + 由于自掺杂效应,将在 Ag-on-BPhen 界面形成。我们之前的实验结果还表明,这些金属有机加合物将改善从 Mg:Ag (15:1) 到 Bphen 的电子注入。因此,这里选择 Bphen 作为合适的实验电子传输材料。结构为 ITO/TAPC (50 nm)/CBP:10 wt% Ir(ppy)3 (30 nm)/y/Mg:Ag (120 nm)。 y 是 TmPyPB (50 nm)/LiF (0.5 nm)、TmPyPB (50 nm) 和 Bphen (50 nm)。 S 1、S 2、S 3 分别定义为三个样本。图 2c 显示了这三个样本的开启特性。可以看出,S 3 具有相同的导通电压 (V on =3 V) 与 S 1、S的亮度-电压特性 3 也类似于S 1 在图 2c 的插图中。因此,我们得出结论,S 中的简单结构 3拥有强大的电子注入能力,与S相当 1. 此外,我们可以通过讨论瞬态 EL 的时间分辨行为来研究三种器件的载流子注入能力。图 2d 中的虚线表示器件 S 的 EL 起始时间 1、S 2、S 3 分别约为 0.32 微秒、1.05 微秒和 0.48 微秒。 EL 起始时间也称为延迟时间(t d )。它由注入时间t组成 注射和运输时间t 反式。较大的阈值电压V th 直接导致 t 注射因此,很容易证明 S 3还具有优异的电子注入能力[23,24,25]。

$$ {t}_d={t}_{\mathrm{inj}}+{t}_{\mathrm{trans}} $$ (1) $$ {t}_{\mathrm{inj}}=RC \ln \left(\frac{V_{\mathrm{max}}}{V_{\mathrm{max}}\hbox{-} {V}_{\mathrm{th}}}\right) $$ (2 ) $$ {t}_{\mathrm{trans}}=\frac{d_e}{\left({\mu}_e+{\mu}_f\right)E} $$ (3)

简单三层和多层 OLED 的性能比较

最后,获得了具有三层结构的简单绿色 PHOLED,如图 3a 所示,即 ITO/TAPC (50 nm)/CBP:10 wt% Ir(ppy)3 (30 nm)/Bphen (50 nm)/Mg :Ag (120 nm)(设备 3)。此外,制造了器件 1 和器件 2 作为对比。前者具有额外的功能层:MoO3 (3 nm) 和 LiF (0.5 nm) 分别用作 AML 和 CML,而后者仅引入薄 LiF 膜。图 3b、c 显示了三种器件的电流密度-电压-亮度特性(J-V-L)和电流效率-亮度-外量子效率特性(CE-L-EQE)。尽管如图 3b 所示,器件 3 的电流密度和亮度低于其他两个器件的电流密度和亮度,但也可以观察到相同的导通电压。这表明载流子注入没有受到简化电极修饰层的影响。然而,令人困惑的是,设备 3 的效率在图 3c 中显示出最低的滚降。

<图片>

三台设备的结构图。 b 电流密度-电压-亮度 (J-V-L) 曲线。 c 电流效率-亮度-外量子效率(CE-L-EQE)曲线

为了解释器件 3 中存在更好的效率滚降,我们然后通过具有 EQE 和 J 之间函数的数学模型模拟激子猝灭机制。 PHOLED 中存在两种激子猝灭机制,即三重态-三重态湮灭 (TTA) 和三重态极化子湮灭 (TPA)。模型中的速率方程如下:

$$ {K}_L=\frac{q\left({\mu}_e+{\mu}_h\right)}{\varepsilon_0+{\varepsilon}_r} $$ (4) $$ \frac{dn_T}{ dt}={K}_L{n_P}^2-{K}_T{n}_T-\frac{1}{2}{K}_{TT}{n_T}^2-{K}_{TP} {n}_T{n}_P $$ (5) $$ \frac{dn_P}{dt}=\frac{J}{qw}-{K}_L{n_P}^2 $$ (6) $$ \ mathrm{IQE}={K}_T{n}_T/\left(\frac{J}{qw}\right) $$ (7)

对于方程。 (4),我们认为电荷载体通过朗之万重组以 K 的速率重组 L , 其中 q 是基本电荷,μ e/h 是迁移率,ε r 是相对介电常数,ε 0 是自由空间的介电常数。三重态和极化子密度,n T 和 n P,由方程计算。 (5) 和 (6),其中 K TT 和 K TP 是描述 TTA 和 TPA 过程动力学的速率常数。实际上,内部量子效率 (IQE) 是辐射衰减三重态与从方程 1 中注入的电子数之比。 (7).为简单起见,我们不考虑光外耦合。此外,低电流密度下的电效率和PL量子效率设置为1。因此,计算出的IQE用于与实验EQE进行比较[33]。

从图 4b-d 中我们可以看出,装置 1 和装置 2 中存在严重的激子猝灭效应,尤其是 TPA。 CBP是双极传输材料,但空穴迁移率比电子迁移率高一个数量级。结合图 4a 中的能级示意图,复合区应与 EML/ETL 的界面相邻。此外,我们发现Bphen的HOMO和LUMO能级与CBP相似;因此,空穴更容易穿过 CBP 层进入 Bphen,并且在 CBP 和 Bphen 之间的界面处积累的空穴很少。对于器件 1 和器件 2,在图 4a 中还可以看到 TmPyPB 和 CBP 之间更大的能隙,导致 CBP/TmPyPB 界面处额外的空穴积累。 CBP/TmPyPB界面上不同的空穴积累会对同一界面上形成的激子产生不同的影响,最终导致器件的TPA不同。

<图片>

三种器件的能级示意图。模拟内部量子效率 (IQE)(绿色或红色实线)和外部量子效率 (EQE)(散点)作为电流密度的函数。根据方程计算三重态和极化子密度(红线和黑线)。 (4)-(7)。阴影区域表示 TPA 和 TTA 的相对贡献以及发射对整体激子衰变的贡献。 bd 分别对应设备1、设备2、设备3

单色PHOLED中激子复合机理分析

众所周知,低浓度的磷光掺杂剂分子导致分子间距离长,一般认为磷光材料充当电荷载流子的俘获。因此,PHOLED 的 EML 中有两种重组机制,Langevin 重组 I 和陷阱辅助重组 II。对于前者,当器件受外加电压驱动时,大量载流子不断注入 EML。空穴通过主体材料转移,然后在 EML/ETL 的界面中积累。由于 ETL 和阴极之间的能级匹配良好,大多数电子通过 ETL 流向 EML,然后与存储的电荷重新结合。在这种情况下,主体材料中产生的激子通过 Förster 和/或 Dexter 机制转移到掺杂剂;因此,它属于双分子重组。由于磷光客体形成的浅能级俘获[27],后者复合区位于掺杂剂中。

有必要研究上述机制。由于不同的重组类型在 EML 中起主导作用,它将对器件性能产生不同的影响。 EML中不同掺杂剂的器件结构如图5a所示。

<图片>

EML 中具有不同掺杂剂的器件结构:不含掺杂剂的纯 CBP 层,CBP 掺杂的 10 wt% Ir(ppy)3 (G) 5 wt% Ir(MDQ)2(acac) (R) 和 15 wt% FIrpic ( B)。瞬态 EL b 的归一化强度 Ir(MDQ)2(acac), c Ir(ppy)3 取决于施加电压关闭后的反向偏压(0 V、- 1 V、- 3 V 和 - 5 V)。电压脉冲宽度为 1 ms,脉冲频率为 100 Hz。 90 mA cm −2 的电流密度 选择电压脉冲高度

通过瞬态 EL 测量研究复合行为。图 5b、c 中显示的瞬态 EL 的归一化强度是通过在施加的电压关闭后改变反向偏压(0 V、- 1 V、- 3 V 和 5 V)来测试的,而电压脉冲高度对应于90 mA cm −2 的电流密度 .电压脉冲宽度为 1 ms,脉冲频率为 100 Hz。如图 5b、c 所示,绿色和红色器件的上升时间随着反向偏置的增加而减慢。但是,这种现象在其他两种设备中不会发生。反向偏置会将捕获的载流子带出捕获位点,然后捕获的载流子对 EL 强度的贡献较小。因此,我们推断陷阱辅助复合可能存在于由 CBP 掺杂的 Ir(MDQ)2(acac) 或 Ir(ppy)3 制造的器件中,因为存在俘获电荷 [27]。

通过阻抗谱测量进一步研究了被困电荷的存在,电容-电压曲线的结果如图 6a 所示。在绿色和红色器件的 C-V 特性中可以观察到两个强峰。而且,蓝色器件中只有一个明显的峰值。三个器件的第一个峰值对应的偏置电压几乎与导通电压相同。可以解释为,当器件开始被施加的电压驱动时,电荷载流子不断地注入器件,导致低电压下的电容增加。然后对于绿色器件,我们认为通过磷光染料捕获少量注入的空穴。随后,它们与来自阴极的电子复合,导致陷阱辅助复合。因此,这些累积电荷的一部分在大约 3 V 开始减少。在红色器件的 C-V 曲线中可以看到类似的现象,3.5 V 处的第一个峰值的下降是由陷阱辅助复合引起的。此外,C-V 曲线从 2.5 到 5 V 的较高峰值可以归因于红色器件中更强的俘获效应。

<图片>

C-V 图(散点,f =1 kHz) 和三种不同的 PHOLEDs-CBP 掺杂的 Ir(ppy)3(绿色)、Ir(MDQ)2(acac)(红色)和 FIrpic(蓝色)的 L-V 曲线(实线)。图中标记的紫色虚线代表 V 在。箭头线点是曲线中的拐点。 ITO/TAPC (50 nm)/CBP:10 wt% × (30 nm)/Bphen (50 nm)/Mg:Ag (120 nm) OLED 上的能级示意图。 X 是 b Ir(ppy)3(绿色),c Ir(MDQ)2(acac)(红色)和 d FIrpic(蓝色)。 EML 中可能发生两种重组机制,标记为 I(朗之万重组)和 II(陷阱辅助重组)。此外,蓝点代表空穴,而粉红色点代表电子。 e 基于 CBP:Ir(ppy)3 的绿色磷光 OLED。 f 基于 CBP:Ir(MDQ)2(acac) 的红色磷光 OLED。三重态和极化子密度(蓝线和黑线)根据方程计算。 (4)-(7)

随着施加电压的增加,更多的空穴注入;除了被困的,大多数都存储在 EML/Bphen 的接口上。因此,绿色和红色器件的 C-V 曲线都再次上升。此时,在 EML 中发生了朗之万重组,导致内部存储的载流子减少。当电荷耗散率超过其注入率时,累积电荷迅速减少,C-V 曲线急剧下降。重组过程如图 6b、c 所示。相比之下,蓝色器件的电容特性中仅出现一个强峰,表明 EML 中仅发生朗之万重组。具有复合机制的示意性能级图如图 6d 所示。

我们也可以通过上面提到的数学模型来验证我们的结果。众所周知,TTA 是由高三重态密度引起的,而高朗之万重组率会降低三重态密度。因此,TTA 可以与朗之万重组相关联。 TPA 取决于主客体系统的电荷俘获特性:当发射体分子构成宿主内极化子的俘获位点时,可以预期加速 TPA [33]。

TTA 和 TPA 对 EML 为 CBP:Ir(ppy)3 和 CBP:Ir(MDQ)2(acac) 的两个设备的整体湮灭的相应贡献如图 6e、f 所示。计算的 IQE 与测量的 EQE 一致;此外,低偏压下IQE和EQE曲线的区别是由漏电流引起的。对于这两种器件,当电流密度低于 5 mA cm −2 时,极化子密度大于三重态密度 .因此,我们认为在操作条件下有两个淬火过程,这意味着在 EML 中发生了两种重组类型。红色装置中TPA的比例较高,反映了更强的陷阱辅助重组[33, 34]。

就以上讨论的淬灭过程而言,很明显 TTA 和 TPA 可能会显着降低磷光 OLED 的效率。因此,为了研究改变主体材料对器件性能的影响,我们制备了不同主体的红色器件,即CBP、TCTA、2,6-双(3-(咔唑9,9'-[4'-( 2-乙基-1H -苯并咪唑-1-基)-9-基)苯基)吡啶[26DCzPPy]和2,2'[2″-1,3,5-苯并三基)-三(1-苯基-1-H-苯并咪唑)[TPBi ]。当 CBP 用作主机时,有效地限制了 TTA 和 TPA。因此,本次工作选择了CBP作为主持人。

单层白色 OLED

最后,我们还制造了具有 ITO/TAPC (50 nm)/CBP:FIrpic:Ir(MDQ)2(acac) (3:1:0.01) (30 nm)/Bphen(50 nm)/Mg 结构的三层 WOLED :Ag (120 nm)。图 7a 显示了器件的电流密度 - 电压 - 亮度 (J-V-L) 特性。这表明我们的单 EML WOLED 具有低于 3 V 的低开启电压。此外,我们实现了 21 cd A -1 的高电流效率 .图 7c 中器件的归一化 EL 光谱表明,当偏置电压从 5 V 增加到 9 V 时,红色强度趋于减弱。这应该归因于红色染料分子的捕获效应仅在以下情况下起主要作用低偏置电压。 At a practical luminance of 5840 cd m −2 , the CIE coordinates of devices are (0.39, 0.39), corresponding to warmish-white emission.

Current density–voltage–luminance (J-V-L) curves of the WOLEDs. b Current efficiency–luminance–external quantum efficiency (CE-L-EQE) curves. c Normalized EL spectra of the white OLEDs. The orange arrow shows the weakened spectra versus applied voltage

结论

In summary, efficient phosphorescent OLEDs have been prepared based on a simple trilayer structure (TAPC/EML/Bphen). We simplify the devices gradually via impedance spectroscopy and transient measurement. The EL performances of trilayer devices could be still comparable to the conventional devices with modification layers. Langevin recombination and trap-assisted recombination are certified to be existed in red and green phosphorescent devices by capacitance–voltage measurement. In addition, mathematical model is used to describe the TTA and TPA quenching processes, which are relevant to the two recombination types mentioned above. Based on the above analysis, we obtain the efficient WOLEDs with low roll-off. These results demonstrate an effective approach towards simplified OLED with high efficient and low cost.

缩写

26DCzPPy:

2,6-Bis(3-(carbazol 9,9′-[4′-(2-ethyl-1H-benzimidazol-1-yl)-9-yl) phenyl) pyridine

AML:

Anode modification layer

Bphen:

4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline

C:

Capacitance

CBP:

4,4′-N ,N ′-Dicarbazole-biphenyl

CE-L-EQE:

Current efficiency-luminance-external quantum efficiency

CML:

Cathode modification layer

C-V:

Capacitance–voltage

C-V-L:

Capacitance–voltage–luminance

EBL:

Electron-blocking layer

EL:

电致发光

EML:

Emitting layer

EQE:

外量子效率

ETL:

Electron-transporting layers

FIrpic:

Bis [(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C 2 ′] (picolinato) Ir(III)

HBL:

Hole-blocking layer

HOMO:

Highest occupied molecular orbital

HTL:

Hole-transporting layers

IQE:

内量子效率

Ir(MDQ)2(acac):

Iridium (III) bis-(2-methyldibenzo-[f, h] quinoxaline) (acetylacetonate)

Ir(ppy)3 :

Tris(2-phenylpyridine) iridium;

IS:

Impedance spectroscopy

ITO:

氧化铟锡

J-V:

Current density–voltage

J-V-L:

Current density–voltage–luminance

LUMO:

Lowest unoccupied molecular orbital

OLEDs:

Organic light-emitting devices

PEDOT:PSS:

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate)

PHWOLEDs:

Phosphorescent white OLEDs

TAPC:

Di-[4-(N ,N -ditolyl-amino)-phenyl] cyclohexane

TCTA:

4,4′,4″-Tris (carbazol-9-yl)-triphenylamine

TmPyPB:

1,3,5-Tri(m-pyrid-3-yl-phenyl) benzene

TPA:

Triplet-polaron annihilation

TPBi:

2,2′[2″-1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)

TTA:

Triplet-triplet annihilation


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