多功能磁性复合纳米结构调控的高效有机电致发光器件

Organic light-emitting diodes (OLEDs) have been gaining increasing potential in applications including flat panel displays and solid-state lighting systems. Nevertheless, it is still a key issue to develop low-cost technologies to realize high-efficiency OLEDs for further commercialization. Here, we propose an advanced OLED architecture on the basis of multifunctional magnetic composite nanostructures (MMCNS) by combining organic spintronics, localized surface plasmon (LSP) and light scattering effect: (1) to achieve MMCNS with controllable size, shape, dimensionality through self-assembly (SAM) or other chemical strategies; (2) to reveal the relations among structure parameters, surface/interface properties of MMCNS and optical, electrical, magnetical properties of OLEDs; (3) to fabricate red, green, blue and white OLEDs based on MMCNS, and realize simultaneously enhanced external and internal quantum efficiencies. Finally, by analyzing the interaction relationship between device performance and the magnetic effect, LSP, and scattering effect of MMCNS, we would put forward the optimization scheme that would be suitable for efficiency regulation of OLEDs.

有机电致发光器件（OLED）在平板显示和固态照明方面都具有很好的发展前景，在其大规模市场化应用的需求下，开发实现低成本高效率OLED的工艺技术是OLED发展的重中之重。本项目集有机自旋电子学、纳米技术、有机发光动力学于一体，通过简易可行的方法构建基于多功能磁性复合纳米结构（MMCNS）的OLED器件，实现基于自旋注入、局域表面等离子体（LSP）效应、散射效应等多重效应调控增强的高效器件：（1）通过化学合成及自组装的方法实现MMCNS的制备，并实现其尺寸、形状、维度的可控性；（2）揭示分析MMCNS的结构参数、表界面行为与OLED内部光电磁学之间的相互调控关系；（3）优化材料参数和器件结构最终制备MMCNS化的红绿蓝白多种OLED器件，实现其内外量子效率的同时调控和增强，研究分析自旋注入、LSP效应、散射效应之间的相互影响关系，发展适于红绿蓝及白光OLED内外量子效率操控的新技术。

有机电致发光器件（OLED）在平板显示和固态照明方面都具有很好的发展前景，在其大规模市场化应用的需求下，开发实现低成本高效率OLED器件的工艺技术是OLED发展的重中之重。在本项目的支持下，项目负责人和研究团队经过4年的时间，通过材料的选择，结构的优化，界面功能层的匹配等，最终集有机自旋电子学、纳米技术、有机发光动力学于一体，通过简易可行的方法构建基于多功能磁性复合纳米结构的OLED器件，实现基于磁场效应、局域表面等离子体（LSP）效应、散射效应等多重效应调控增强的高效率器件制备，具体如下：（1）首先以常用的贵金属材料为基础，选择自旋极化率较高的铁磁材料Fe3O4, 通过不同的制备方法和工艺条件实现对复合纳米粒子尺寸、形状、维度的调控，最终通过优化并分析其光电性能，获得了具有高的散射特性、铁磁特性同时保持有LSP特性的Fe3O4-Au复合纳米结构；（2）将复合纳米结构掺杂入载流子功能层中引入器件，优化相关的界面层材料，设计制备了基于不同发光材料体系的发光器件，实现其内外量子效率的同时调控和增强，掌握了纳米结构参数，功能层厚度，界面层参数等对器件的磁场效应、LSP效应、散射效应的影响关系。（3）最终实现了基于纳米结构增强的磷光OLED及荧光OLED器件，其发光效率提高幅度分别高达60%和90%. 此外, 荧光器件在磁场作用下可以进一步实现20%的增强。（4）基于全溶液法制备了发光器件，通过在PEDOT:PSS中添加不同的活性剂，如引入极其少量的TritonX-100活性剂就可以显著的改善器件的成膜性和亲水性，解决了全溶液法发光器件中的成膜问题，最终获得了在2.4V的低电压下，器件亮度达到35000cd/m2。同时通过引入微结构还制备了高亮度的量子点发光器件, 8V的低压下获得了高达15Wcd/m2的发光亮度，同时发光效率也提高为原来的1.8倍，为制备高性能发光器件提供了一定的工艺指导。本项目相关结果发表高水平SCI收录论文8篇，还有3篇数据正在整理和论文撰写中，为高性能发光器件的制备和应用提供了一定的工艺方案和研究基础.