基于磷光材料的高性能有机发光二极管

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有机发光二极管(OLEDs)具有响应速度快、轻薄、柔性、光质优良等优点,因而得到了广泛的关注。磷光材料能够同时利用单线态和三线态激子,可使器件内量子效率上限达到100%,而传统荧光材料只能使器件内量子效率上限达到25%;通过分子设计磷光材料的光色可在整个可见光范围内进行调节。因此,磷光有机发光二极管(PHOLEDs)具有同时实现高的发光效率和色纯度的优势。本论文基于磷光材料的优点,设计、制备和表征了高性能PHOLEDs,并讨论了相关的载流子传输和复合机理。本论文具体的研究工作如下:(1)研究了磷光有机发光二极管中的激子生成区。通过器件的电致发光光谱对激子生成区进行了探测,基于数据线性拟合对激子生成区宽度进行了计算,采用等效电路图和肖克利理想方程(Shockley ideal equation)对激子生成区产生的复合电流进行了解释。研究发现,激子生成区宽度随着发光层厚度的增加而增加;随着激子生成区宽度的增加,器件电流效率先增加,然后趋于饱和。优化激子生成区宽度有利于降低器件的欧姆损耗。(2)制备了高效暖白光OLEDs。将红光磷光材料PQ2Ir(dpm)、绿光磷光材料Ir(mppy)3和蓝光磷光材料FIrpic作为客体材料掺杂在能级匹配的主体材料中,以此制备了性能优良的四发光层暖白光有机发光二极管。研究发现,载流子的直接捕获、载流子的复合区域、主客体材料之间的能量转移以及客体材料之间的能量转移都影响器件的性能。性能最优的暖白光器件的最大外量子效率为20.63%,最大电流效率为69.00cd/A,最大功率效率为60.19 lm/W。色坐标为(0.388,0.383)。(3)制备了高效纯白光OLEDs。将红光磷光材料PQ2Ir(dpm)、绿光磷光材料Ir(mppy)3和蓝光磷光材料FIrpic作为客体材料掺杂在主体材料中,通过对发光层厚度和客体发光材料的浓度进行调节,制备了性能优良的三发光层纯白光有机发光二极管。最优纯白光器件的最大外量子效率为16.90%,最大电流效率为60.48 cd/A,最大功率效率为51.32 lm/W,显色指数为72.03。色坐标为(0.331,0.385)。
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