高效率聚合物基白光照明器件的研究

目前聚合物电致白光器件的发光效率已经超过传统的白炽灯，可作为新一代半导体照明光源，具有巨大的应用前景。针对目前聚合物白光器件效率较小分子器件低的现状，围绕影响聚合物白光器件的性能的关键问题和技术难题，分别从材料体系和器件结构角度进行深入系统的研究，以全磷光型器件和深蓝聚合物基磷光荧光混合型器件为研究重点，运用基于有机半导体掺杂和过渡金属层的pin器件结构，结合色度学的基本原理，综合优化发光层的组分构成及其光视效能，优化载流子的注入和平衡输运，抑制漏电流的损耗，探索增强聚合物电致白光器件效率的新方法和新途径。本研究还致力于解决共轭聚合物材料由于受其三线态能级的影响，往往对客体材料激发态造成淬灭，难以用作蓝光/白光器件主体材料的难题，研究制备基于共轭聚合物主体材料的白光器件的新方案。同时，还利用水/醇溶性的共轭聚合物和高功函数金属制备叠层器件载流子产生层, 为实现高效叠层式器件做出有益的尝试。

本项目围绕影响聚合物白光器件的性能的关键问题和技术难题,分别从材料体系和器件结构角度进行深入系统的研究,以全磷光型器件和深蓝聚合物基磷光荧光混合型器件为研究重点,运用基于有机半导体掺杂和过渡金属层的器件结构,结合色度学的基本原理,综合优化发光层的组分构成及其光视效能,优化载流子的注入和平衡输运,探索增强聚合物电致白光器件效率的新方法和新途径。本研究还致力于解决共轭聚合物材料由于受其三线态能级的影响,往往对客体材料激发态造成淬灭,难以用作蓝光/白光器件主体材料的难题,研究制备基于共轭聚合物主体材料的白光器件的新方案。.总体上项目按照计划书按年度执行,获得了一些重要的进展,如下：.1. 研制出基于高效深蓝色聚芴材料为主体材料的杂化电致白光器件(最大电流效率达21.4cd/A, 总功率效率为21.4 lm/W,超过了白炽灯的效率水平；.2. 在上述工作的基础上,通过引入PVK作为高三线态能级的空穴传输层,成功制备了基于聚芴材料为主体材料的高效电致蓝光、白光器件。其中,蓝光电致磷光器件的电流效率达到26.4cd/A, 是当时同类器件的最好水平之一。与基于非共轭的PVK基的器件相比,基于共轭聚合物材料为主体材料的磷光PLEDs启亮电压更低 (3.6 V vs. 4.4 V)。使用这种方法制备的电致全磷光白光器件的最大电流效率达到40.9cd/A, 最大功率效率达到31.4 lm/W,是当时同类器件的最好水平。. 本项目的主要科学意义在于提出和探究提高聚合物白光器件性能的有效解决办法。在器件水平上,缩小与无机半导体白光器件/小分子有机半导体白光器件在性能上的差距,为我国发展有机半导体照明技术提供技术支撑。. 项目执行期间,发表相关SCI论文20余篇,其中部分研究性论文发表在Adv. Func. Mater., Appl. Phys. Lett., Organ. Electron., Chem. Mater.等刊物上。由于在聚合物白光材料与器件方面取得的成果,项目负责人受邀为Adv. Mater.撰写研究进展报告(Progress Report), 介绍团队以及合作伙伴在这方面的研究进展 (Adv. Mater. 26, 2459-2473, 2014)。. 项目执行过程中,也存在若干不足,主要表现为研究团队设计的叠层器件的技术路线过于复杂,制备的器件虽然能够增加电流效率,