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第30卷第8期2016年8月白城师范学院学报Journal of Baicheng Normal University Vol．30，No．8Aug．，2016超薄发光层的高效蓝色荧光有机电致发光器件王双，汪津（吉林师范大学博达学院，吉林四平136000）摘要：分别采用MoO 3为空穴注入材料，NPB 为空穴传输材料，TPBI 为空穴阻挡材料，制备了结构为ITO /MoO 3/TCTA /DOPPP /TPBI /LiF /Al 的蓝色有机电致发光器件．讨论了改变发光层厚度和空穴传输层对器件发光特性的影响．当在MoO 3和TCTA 间插入NPB ，同时发光层厚度为1nm 时器件的性能最好．在电压为14．5V ，电流密度为330mA /cm 2时，亮度达到最大为10110cd /m 2，CIE 色坐标为（0．154，0．151）．在电压为13．5V ，电流密度为168mA /cm 2时，器件的最大电流效率为3．55cd /A ，CIE 色坐标为（0．152，0．144）．关键词：有机电致发光器件；超薄层；蓝光中图分类号：TN383．1文献标识码：A 文章编号：1673-3118（2016）08-0031-05收稿日期：2016－06－13作者简介：王双（1987———），女，助教，硕士，研究方向：有机电致发光器件．1引言自从1987年，Tang 和VanSlyke 报道了高效小分子OLED 器件，［1］有机电致发光器件在全色平板显示和区域照明领域的研究备受人们关注，并且取得了飞速的发展．［2－4］其研究的目标之一就是实现全色显示，其中蓝色不仅是实现全色显示必备三基色之一，而且在白光固态照明领域也有极其重要的应用．近来虽然利用磷光染料制备蓝光器件的效率高于荧光染料，但是荧光染料凭借其器件的稳定性和长的使用寿命仍具有着重要的研究意义．因此，实现高效率且性能稳定的蓝光器件尤为关键．［5］近年来，关于深蓝色、高效率且长寿命的OLED 的报道很少，［6－7］部分报道采用掺杂系统来改善蓝光OLED 器件性能，［8－9］但是掺杂浓度的精确控制［10］和制备成本的升高都给OLED 大规模产业化带来了很大的困难．所以，高性能非掺杂蓝光器件的制备［11］引起了人们的关注．本文采用非掺杂蓝色荧光材料作为超薄发光层，通过调节超薄发光层厚度和优化空穴传输层的方法，制备出性能较好的蓝色荧光小分子OLED．2实验过程实验中采用MoO 3做空穴注入层，N 、N _－di （naphthalene －1yl ）－N 、N _－dipheny －l benzidine （NPB ）和4，4’，4’’－tris （N －carbazolyl ）triphenylamine （TCTA ）做空穴传输层，1，3，5－tris （N －phenyl-benzimidizol －2－yl ）benzene （TPBI ）为空穴阻挡层．1－（2，5－dimethoxy －4－（1－pyrenyl ）－phenyl ）py-rene （DOPPP ）为蓝色发光层．以上使用的化学材料的结构式列于图1．ITO 玻璃基片（20Ω/sq ）经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗三遍，然后置110ħ干燥箱中15min ，最后放入多源有机分子气相沉积系统的腔室内，有机层蒸镀过程中，腔内真空度始终保持在5ˑ10－4Pa 左右同时将蒸镀速率稳定在0．1nm /s．蒸镀无机LiF 层时，蒸镀速率控制在0．01nm /s ，最后在1nm /s 的速率下覆盖阴极Al．蒸镀过程中各功能层的厚度是采用FTM －V 型石英晶体膜厚监测仪进行同步监测．器件的有效发光面积约为4mm 2，通过计算机控制的Keithley2400和PＲ655所构成的测试系统对器件的亮度、电流、电压，电致发光光谱，色度进行测量．所13有的测量均在室温（300K ）条件大气环境中进行．图1所用的化学材料结构式3结果分析为了考察DOPPP 超薄层的厚度对器件性能的影响，制作了A 、B 、C 三个器件，其结构为ITO /MoO 3（10nm ）/TCTA （40nm ）/DOPPP （xnm ）/TPBI （40nm ）/LiF （0．6nm ）/Al．（器件A ，x =0．5nm ；器件B ，x =1nm ；器件C ，x =2nm ）．器件A －C 的EL 特性显示在表一中．其中CIE 坐标是对应最大效率时的色坐标．表1器件A －E 致电发光器件光谱波长（nm ）最大电流效率（cd /A ）最大发光亮度（cd /m 2）CIE 色坐标（x ，y ）A4602．295215（0．139，0．136）B4602．576096（0．150，0．149）C4682．616241（0．154，0．155）D4682．023739（0．153，0．180）E 4603．5510110（0．152，0．145）A ：ITO /MoO 3（10nm ）/TCTA （40nm ）/DOPPP （0．5nm ）/TPBI （30nm ）/LiF （0．6nm ）/Al （100nm ）B ：ITO /MoO 3（10nm ）/TCTA （40nm ）/DOPPP （1nm ）/TPBI （30nm ）/LiF （0．6nm ）/Al （100nm ）C ：ITO /MoO 3（10nm ）/TCTA （40nm ）/DOPPP （2nm ）/TPBI （30nm ）/LiF （0．6nm ）/Al （100nm ）D ：ITO /MoO 3（10nm ）/TCTA （40nm ）/DOPPP （1nm ）/TPBI （50nm ）/LiF （0．6nm ）/Al （100nm ）E ：ITO /MoO 3（10nm ）/NPB （50nm ）/TCTA （10nm ）/DOPPP （1nm ）/TPBI （30nm ）/LiF （0．6nm ）/Al （100nm ）从表1中可以看出，当DOPPP 的厚度从0．5nm 增加到2nm 时，器件的发光峰从460nm 移到了468nm ；器件的最大效率从2．29cd /A 上升到了2．61cd /A．从表中还可以看到，器件A 和器件B 虽然在亮度、效率等性能上不如器件C ，但是蓝光色度却比器件C 好．综合考虑，我们认为器件B 的效果比较理想，其色度坐标（0．150，0．149），而且效率在11．5V 时达到2．57cd /A ，在14．5V 时亮度最高为6096cd /m 2．所以下面的实验我们把DOPPP 薄层的厚度固定在1nm．为了更利于与常规器件进行对比并且进一步改善器件的性能，在前面实验的基础上，调整了电子传输层的厚度，TPBI 由30nm 增加至50nm （器件D ）．在电子传输层不变的情况下，调整了空穴传输层的厚度和结构，由于空穴传输材料NPB 的HOMO 能级比TCTA 的HOMO 能级高出0．2eV （如图2所示），因此更利于空穴的注入，所以我们将NPB （50nm ）插入MoO 3和TCTA （10nm ）之间制备了器件E．图3为器件A －E 在20mA /cm 2电流密度时的归一化电致发光光谱图．从图上可以看出器件A －E 的发射峰值波长约为460nm ，主要来自于蓝光材料DOPPP 的发射，由于器件的发光层为超薄层器件，形成激子的能量高，所以器件色度较好．特别是器件A ，效率为2．29cd /A 时CIE 坐标为（0．139，0．136）．在整个电压的范围内，其它器件的CIE 坐标稳定在x =0．16，y =0．16附近，处于蓝光中心区域．23白城师范学院学报第30卷第8期图2器件所用材料的能带结构示意图图3器件A －E 在20mA /cm 2电流密度时的归一化电致发光光谱图图4为A －E 电流密度随电压变化曲线．由图可以看出，低电压时，有机材料中由于本征激发所产生的载流子足以满足器件所需电流，流经器件的电流受电极注入电流限制，所以在小于10V 时几乎没有变化，10V 后有明显增加，在10 15V 间成线性曲线．相同电压下，器件D 的电流密度明显低于其它器件的电流密度，可能由于器件D 中TPBI 的厚度增加导致电子传输受阻，从而减少了电子在发光层LUMO 能级上的数量．从能级结构图可以看出，器件E 在MoO 3与TCTA 层之间插入一个空穴传输层NPB ，在MoO 3和NPB 界面存在一个很小的注入势垒，导致从MoO 3到NPB 有更强的空穴注入能力，使从阳极注入的空穴更容易到达发光层，同时TPBI 的HOMO 能极为6．3eV ，而DOPPP 的为5．9eV ，两者相差0．4eV ，可有效地阻挡空穴穿过界面，从而提高器件的发光效率同时降低器件的开启电压．图5为器件亮度－电压特性曲线，伴随驱动电压逐渐的增加，器件的亮度也随之增大，器件A －E ，在10 14V 区间，曲线保持较好的线性；在14 15V 区间，曲线斜率变小，表明器件发光有饱和的趋势．器件E 在整个坐标范围内的亮度都远远高于其它器件，在整个测试过程中，可以观察到器件发出稳定而明亮的蓝光．驱动电压为14．5V 时，器件E 的最高亮度为10110cd /m 2．33超薄发光层的高效蓝色荧光有机电致发光器件图4器件A －E 电流密度－电压变化曲线图5器件亮度－电压变化特性曲线图6器件电流效率－电流密度的变化曲线图6是器件电流效率－电流密度的曲线．超薄发光层的厚度为1nm 和2nm 的器件B 和器件C 的效率分别为2．57cd /A 和2．61cd /A 高于器件A 的效率（2．29cd /A ），而器件D 的效率（2．02cd /A ）最低．图中器件E 的效率（3．55cd /A ）明显高于其它器件的效率．该现象说明，器件中恰当的选取载流子传输材料和调节发光超薄层的厚度，能够使更多的载流子到达发光层形成激子，从而提高器件的效率．4结论我们通过调节发光层厚度和改变空穴传输层的方法，制备了发光效率较高且色度较好的有机电致蓝光器件．器件结构为ITO /MoO 3/TCTA /DOPPP /TPBI /LiF /Al ，当在MoO 3和TCTA 间插入NPB ，同时选取发光层厚度为1nm 时器件的性能最好．在电压为14．5V ，电流密度为330mA /cm 2时，亮度达到最大为10110cd /m 2，CIE 色坐标为（0．154，0．151）．在电压为13．5V ，电流密度为168mA /cm 2时，器件的最大电流效率为3．55cd /A ，CIE 色坐标为（0．152，0．144）．43白城师范学院学报第30卷第8期超薄发光层的高效蓝色荧光有机电致发光器件参考文献：［1］Tang，C．W．＆S．A．Van Slyke．Organic Electroluminescent Diodes［J］．Appl．Phys．Lett．，1987，51（12）：913－915．［2］Jianmin Shi and C．W．Tang Doped Organic Electroluminescent Devices with Improvedstability．［J］．Appl．Phys Lett．，1997（70）：1665．［3］Ｒ．S．Deshpande，V．Bulovic，and S．Ｒ．Forrest，White－light－emitting Organicelectroluminescent Devices Based on Interlayer Sequential en-ergy 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with a saturated blue CIE color coordinate of （0．154，0．151）and a maximum current efficiency of3．55cd/A and168mA/cm2at13．5V with a saturated blue CIE color coordinate of（0．152，0．144）have been achieved．Key Words：organic light emitting devices；thin layer；blue light责任编辑：王丽萍53。
NPB蓝色有机电致发光器件的性能优化研究马敏辉;贺琪【摘要】The structure of NPB(N, N’-bis(1-naphthyl)-N, N’-diphenyl-1, 1’-biphenyl-4, 4’-diamine)blue light-emitting device: ITO/NPB/BCP/Alq3/Mg:Ag was optimized by using Alq3 as additional functional layer due to its hole blocking ability and high fluorescent efficiency. Performance measurement of devices demonstrated that the brightness of the optimized device is about twice higher than that of the un-optimized one. Electroluminescent spectra measurement results show that the light emission of optimized device originates from NPB and Alq3 acts the roleof assistant layer of light emission.% 基于结构为ITO/NPB/BCP/Alq3/Mg：Ag的NPB（N, N’-bis（1-naphthyl）-N, N’-diphenyl-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine）蓝色有机电致发光器件，利用Alq3的空穴阻挡能力及高的荧光效率优化了器件结构。
具有不同厚度Alq3空穴阻挡层的器件性能测试结果表明，Alq3对器件发光亮度影响明显，选择适当的Alq3厚度可使得器件的发光亮度提高大约两倍。
![蓝色发光聚合物及使用它的有机电致发光器件[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/13d00a85caaedd3382c4d33b.png)
专利名称：蓝色发光聚合物及使用它的有机电致发光器件专利类型：发明专利
发明人：孙炳熙,白云仲,郑明燮,姜仁男
申请号：CN200510076398.8
申请日：20050607
公开号：CN1749295A
公开日：
20060322
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种蓝光聚合物及使用它的有机电致发光器件，所述蓝光聚合物在其聚亚芳基主链上包含茚并咔唑单元。
该有机电致发光器件具有高的发光效率和高的色纯度。
申请人：三星SDI株式会社
地址：韩国京畿道
国籍：KR
代理机构：北京市柳沈律师事务所
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高效蓝色有机电致发光器件的研究的开题报告一、研究背景有机电致发光器件（OLED）在显示和照明领域中已经成为一种热门技术，其优越的性能和巨大的潜力吸引了越来越多的研究者的注意。
目前，大多数商业化的OLED设备都是基于红色和绿色有机荧光材料的，而蓝色有机荧光材料的研究进展相对较慢。
不仅如此，在蓝色OLED中，仍然存在一些问题，如低效率、短寿命和高制造成本等。
因此，高效蓝色有机电致发光器件的研究已成为当前有机光电领域中的一个研究热点，具有广泛的研究和应用前景。
二、研究目的本研究旨在针对目前蓝色OLED存在的问题，通过选择适当的共轭结构和特殊功能的组合，开发和合成高效蓝色有机荧光材料，进一步实现高效率、长寿命、低成本的蓝色OLED器件。
三、研究内容1.合成高效的蓝色有机荧光材料，优化其分子结构和特性，提高其量子效率和电致发光性能；2.研究蓝色OLED器件的器件结构和工艺参数，优化其光电性能，提高其效率和稳定性；3.通过实验和理论模拟的方法，深入研究材料的发光机理和光电性质，并为新型材料的设计和选择提供指导。
四、研究意义1.为蓝色OLED器件的实用化提供新型高效有机荧光材料和解决方案，有望推动其在显示、照明等领域中的应用；2.通过对材料结构、电致发光性能的研究，为其他有机光电材料的设计和合成提供参考；3.在研究过程中，将采用先进的合成化学、光电测试技术和器件制作工艺，提升实验室人员的综合能力和科学素养。
五、研究方法1.采用合成化学的方法，设计合成具有高效、长寿命和稳定性的蓝色有机荧光材料；2.通过光电特性测试和荧光寿命测试，评估材料的量子效率、电致发光性能和荧光寿命等关键光电性能；3.基于研究结果进一步测试制备蓝色OLED器件，测试其光电性能，并通过理论计算和光谱分析等方法，对其物理机制进行深入研究。
六、预期成果本研究的预期成果包括：1.设计合成高效、长寿命、稳定的蓝色有机荧光材料，实现量子效率超过10%；2.研究并优化蓝色OLED器件的结构和工艺参数，实现高达5,000 cd/m2的最大亮度和长达2,000小时的持续发光寿命；3.深入理解蓝色有机荧光材料的光电性质和物理机制，为开发新型的高效、长寿命、稳定的有机光电材料提供参考和指导。
基于DSA-ph掺杂结构的高效蓝色有机荧光电致发光器件王福军;张会萍;姜文龙【摘要】文章制备了在主体材料ADN中掺杂荧光染料DSA-ph的高效蓝色有机荧光电致发光器件.器件结构为ITO/2T-NATA(30 nm)/NPBX(10 nm)/ADN:4wt.％DSA-ph(40 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(O.6 nm)/Al(150 nm).当DSA-ph掺杂浓度为4％时,器件的最大电流效率为5.88 cd/A,在12 V的电压下,最大亮度达到10410 cd/m2,色坐标为(0.181,0.329),器件高性能主要归因于主客体间充分的Forster能量转移和载流子注入平衡.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】3页(P83-85)【关键词】有机电致发光器件;蓝光发射;效率【作者】王福军;张会萍;姜文龙【作者单位】吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TN3830 引言有机电致发光器件(OLED)以主动发光、能耗低、效率高、可柔性显示而被誉为“下一代主流显示器”或者“梦幻显示器”[1-3]．实现全色显示可以通过调节RGB三基色获得真彩色，也可以以蓝色OLED为基础，用蓝光激发光色转换材料分别得到红光和绿光，可见蓝光对于全彩显示至关重要．一直以来，人们对蓝光OLED的追求从未间断过[4-9]．本文采用高效荧光材料DSA-ph作为客体掺杂材料，以宽带隙材料ADN为主体作为蓝色发光层，由于主体的发射峰与客体的吸收峰有很大的重叠度，这为主客体间Forster能量的有效转移提供了条件[10]．1 实验实验中以方阻约为40 Ω的ITO玻璃作为基底将有机材料生长其上．在有机材料沉积前将ITO玻璃衬底用丙酮、乙醇、去离子水反复擦拭、超声，之后放于干燥箱中干燥．将所用药品置于温度可以单独控制的蒸发源(石英坩埚)中，根据预先设计的结构顺序依次生长不同的有机材料，然后将所有玻璃衬底置于蒸铝室，进行阴极Al的蒸镀．在有机功能层生长过程中，有机室真空度始终要维持在4×10-4Pa 左右,蒸发速率维持在0.2～0.4 nm/s，器件的有效发光面积为4 mm2，亮度—电压—电流特性、色坐标以及EL光谱由计算机控制的可编程电流—电压源Keithley Source 2400 和光谱扫描光度计PR655 所构成的测试系统测试．有机层厚度由上海生产的FTM-Ⅴ型石英晶体膜厚仪监测．所有测量数据均在室温大气中测得．制备了结构为ITO/2T-NATA(30 nm)/NPBX(10 nm)/ADN：DSA-ph(40nm)/Bphen(30 nm)/LiF(0.6 nm)/Al(150 nm)的蓝光器件，试验中ITO玻璃衬底作为阳极，不同的有机材料蒸镀在ITO表面．4,4′,4″-{N，-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine (2T-NATA)作为空穴注入层(HIL),N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′ diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPBX)作为空穴传输层(HTL)，p-N,N-diphenyl- aminostyryl) benzene(DSA-ph)作为客体，掺杂到主体材料9,10-di(2-naphthyl)anthracene(ADN)中作为蓝光发射层(EIL)4,7-diphenyl-1,10- phenanthroline (Bphen)作为空穴阻挡层(HBL)兼电子传输层(ETL)，LiF作为缓冲层以增强电子注入．客体材料DSA-ph分别以不同浓度2%，3%，4%，5%掺杂于主体之中，四个器件编号分别为A、B、C、D．2 结果与分析图1为四个器件A、B、C、D在电压为12 V时的光谱图，由图可以看出，所有的光谱都有两个主要的发射峰，分别在470 nm和502 nm，在538 nm处有一个肩峰，发光来自于客体材料DSA-ph[10]．浓度的改变并没有影响激子复合的复合区的位置，当电压变化时，器件发光均来自客体材料DSA-ph，表明主体ADN中形成的激子有效的传递给客体材料及DSA-ph俘获载流子发光．图1 在12 V偏压下的(EL)光谱图图2为A、B、C、D四个器件的电流密度-电压特性曲线，由图可以看出，四个器件的曲线变化趋势基本一致，与二极管的电压—电流曲线相似，呈线性关系，这说明四个器件均表现出了较好的载流子传输特性．图2 电流密度—电压(J-V)曲线对于荧光掺杂机制，高效的能量转移意味着高的器件效率．主客体之间是否存在有效的能量转移，与主体材料的发射光谱和客体材料的吸收光谱有密切关系．如图3所示ADN发射光谱和DSA-ph的吸收光谱图可以看出，主体的发射光谱和客体的吸收光谱有很大的重叠度，说明主体到客体存在能量转移．图3 ADN的发射光谱和DSA-ph的吸收光谱图图4为A、B、C、D四个器件的电流效率—电压特性曲线，可以看出，当客体DSA-ph的掺杂浓度较低时，不能充分利用主体材料ADN的能量，主客体间的Forster能量转移效率比较低，当浓度增加时，由于客体材料所占比例变大，ADN 到DSA-ph中的能量传递效率较高．当浓度达到4%的时候，在电流密度为1.74 mA/cm2 时，效率最大为5.88 cd/A．如图5所示，在掺杂浓度为4 wt.%的器件C中，在12 V的电压下，亮度达到了10 410 cd/m2，色坐标为(0.181,0.329)，当浓度继续增大时，器件的性能有所下降，原因是当客体浓度增大时，器件中载流子浓度过高，进而引起了浓度淬灭现象．四个器件的各种性能参数如表1所列．图4 电压—效率(V-E)曲线图5 亮度—电压(L-V)曲线表1 A、B、C、D四个蓝色有机电致发光器件的性能Deviceηmax(cd·A-1)Lmax(cd·m-2)Jforηmax(mA·cm-2)JforLmax(mA·cm-2)IE(x，y)DeviceA4************(0171，0 321)DeviceB4 359947221 4442(0 171，0324)DeviceC5 89104101 74651(0 181，0 329)DeviceD3 9882207 22513(0 172，0 322)除此之外，器件高性能也归功于器件内部载流子注入平衡，如图6所示为器件的结构图，由图我们可以看出，2-T的引入降低了启亮电压，在电压为3V的时候，亮度达到了5.2 cd/m2，而且主体材料ADN的HOMO和LUMO能级分别为5.8和2.7 eV，客体材料DSA-ph的HOMO和LUMO能级分别为5.4和2.7 eV，可见，主客体间LUMO能级相同，HOMO能级也只差0.4 eV，主客体之间较小的能极差使在发生能量转移的时候，能量损失较小．Bphen的引入也有助于器件效率的提高，Bphen的电子迁移率为5×10-4 cm2/vs[11]，并且其HOMO能级比较大为6.4 eV，可以有效的阻挡空穴，LUMO能级为3.0 eV，与阴极相差只有0.2 eV，这样使电子的传输更加容易，从而更多的载流子在发光层中复合．图6 器件的能级结构图3 结论制备了结构为ITO/2T-NATA(30 nm)/NPBX(10 nm)/ADN：DSA-ph(40nm)/Bphen(30 nm)/LiF(0.6 nm)/Al(150 nm)的蓝光器件，发光层客体掺杂浓度低，能量传递效率较低，浓度过高，会引起浓度淬灭．当浓度为4%时，器件性能最佳，当电流密度为1.74 mA/cm2 时，效率达到最大为5.88 cd/A．在12 V的电压下，亮度达到了10410 cd/m2，色坐标为(0.181,0.329)，器件的高性能除了与最佳掺杂浓度有关，还与器件的最优化结构有关．参考文献【相关文献】[1] Deshpande R S,Bulovic V,Forrest S R.White-light-emitting organic electroluminescent devices based on interlayer sequential energy transfer[J].Appl.Phys.Lett.,1999,75：888～890．[2]Kido J,Kimura M,Nagai K.Multilayer white light-emitting organic electroluminescent device[J].Science,1995,267：1332～1334．[3]Li G，Shinar J．Combinatorial fabrication and studies of bright white organic light-emitting devices based on emission from rubrene-doped 4,4'-bis(2，2'-diphenylviny1)-1，1- biphenyl[J]．Appl.Phys.Lett.，2003，83(26):5359～5361．[4]Popem， H P Kallmann，P 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