基于双极性主体的高效红光磷光有机发光二极管及性能的优化

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有机发光二极管(OLED)自问世以来,发展势头迅猛,被广泛的应用于平板显示和照明领域,在工业界颇受关注。世界各大公司都对有机发光二极管的研发采取积极的态度,进一步推动了有机发光二极管的快速发展。众所周知,荧光OLED的理论内量子效率仅为25%,而磷光OLED通过重原子效应增强系统间交叉(ISC),捕获所有单态和三重态激子,理论上可以达到100%的内量子效率,使激子得到充分的利用,这无疑是振奋人心的好消息。因此,对于磷光OLED的研究越发得到科研人员的重视。对于磷光OLED来说,发光层的主-客体系统至关重要,既需要良好的发光客体材料,也需要与之匹配的主体材料。虽然单极主体,如4,4’-双(咔唑-9-基)联苯(CBP)等,已经被证明能够很好地配合磷光客体材料并获得较高的外量子效率(EQE)值,但发光层中界面附近的窄复合区可能会导致快速的效率滚降,从而损害器件的稳定性。通过筛选合适的由电子给体基团和电子受体基团合成的双极主体材料,已在磷光有机发光二极管(PHOLED)中被证明有利于空穴和电子的注入和传输的平衡,拓宽了复合区,从而减轻效率滚降,保持器件性能的稳定。双极磷光主体化合物可以促进电荷的注入,平衡载流子的传输速率,并提升器件效率,降低效率滚降。1.电子给体基团和受体基团是有机发光化合物的关键部分,本文利用给体基团二苯并噻吩基团和受体基团二苯并[F,H]喹喔啉开发了一种名为DTBDQ的双极主体材料。二苯并[F,H]喹喔啉分子中引入两个氮原子,增加了电负性,LUMO能级和HOMO能级变深,是电子受体基团,三线态能级几乎没有变化。二苯并噻吩是空穴传输基团,两个基团通过两个间位苯连接,得到DTBDQ,其具有较高的三线态能级。制备的红光磷光有机发光二极管具有优异性能,具有19.79%的峰值EQE,峰值电流效率(CE)为13.51 cd A-1,峰值功率效率(PE)为14.44 lm W-1,效率滚降低,在亮度为1000 cd m-2时EQE为18.08%。2.采用了双主体材料来满足更高的性能要求,实验探索了不同主体比例对红光器件效率的影响。我们使用DTBDQ和CBP作为双主体,改变CBP的占比以获得最佳的器件性能。通过实验得到,当CBP所占比例为30%时,器件效率最佳。双主体材料调节了载流子传输速度,使注入到发光层的电子和空穴速率更加平衡,提高了激子的利用率。制备的器件的CE和EQE分别为13.14 cd A-1、17.77%。
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