有机半导体异质结及其在有机发光二极管中的应用研究

Organic light-emitting diodes (OLEDs) are a new generation of display and lighting technology. The high brightness, high efficiency and long lifetime of OLEDs at low driving voltage are the basic requirement of practical application. This project will develop the studies on organic semiconductor heterojunction and its application in OLEDs by starting with the the construct of organic semiconductor heterojunction and the mechanism of charge generation and injection in heterojunction. This aim is to fabricate high efficiency and long lifetime OLEDs based on organic semiconductor heterojunction, and makes a breakthrough on structure and performance by design concept. The problems of the charge generation and injection in devices based on organic semiconductor heterojunction as charge generation and inejction layers will well be resolved by the structure design of organic semiconductor heterojunction. As results, the fabricated OLEDs will show high efficiency and ling lifetime by the realization of the effective injection of electrons and holes. The relationship of device performances with the mobility and energy level structure of materials constructed organic semiconductor heterojunction will be determined and the theory of organic semiconductor heterojunction will be founded by the study of the mechanism of organic semiconductor heterojunction. Our research will give full new design concept and theoretical method for the realization of high performance OLEDs.

有机发光二极管(OLED)是新一代显示和照明技术，在低电压下高亮度、高效率和长寿命工作是OLED实际应用的基本要求。本项目将从有机半导体异质结的构筑和电荷产生与注入机理研究入手，开展有机半导体异质结及其在OLED的应用研究。其目的在于用有机半导体异质结构筑出高效率、长寿命OLED器件，从设计概念上实现OLED结构和性能上的突破。通过有机半导体异质结的结构设计，很好地解决有机半导体异质结作为电荷产生和注入层在器件中电荷的产生与注入问题，实现电子和空穴的有效注入，使制备的OLED器件具有高效率和长寿命的特点，满足实际应用需要。通过对有机半导体异质结工作机制的研究，确定器件性能与构筑有机半导体异质结的材料体系的迁移率和能级结构的关系，建立有机半导体异质结理论，为实现高性能OLED提供全新的设计概念和理论方法。

有机发光二极管(OLED)是新一代显示和照明技术，为了满足在低电压下高亮度、高效率和长寿命工作的OLED实际应用的基本要求，本项目对新型有机半导体异质结构筑与原理、有机半导体异质结注入和叠层OLEDs、高效率白光OLEDs器件结构设计与性能以及在高亮度下的效率滚降等问题进行了深入研究：.1）发展了有机半导体异质结大电荷注入技术，实现了传统OLEDs器件注入原理的突破，具有重要应用价值。可以看到，有机半导体异质结作为电荷注入层不但实现了电子和空穴的高效平衡注入，提高了器件的效率和稳定性，更为重要的是，也实现了与金属电极功函数无关的高效率。机理研究表明，有机异质结的电荷产生过程是个遂穿过程，基于这个思想，成功地制备出了高效率倒置型红、绿、蓝、白光OLEDs，是目前报道的倒置型器件最好的结果。.2）提出了有机半导体异质结电荷产生层的概念，并成功用于叠层OLEDs构筑上，通过利用有机半导体异质结的高效电荷产生效应和高导电性，不但成倍提高了叠层器件的亮度和电流效率，也显著改善了功率效率，解决了通常电荷产生层无法提高叠层OLEDs功率效率的难题。机理研究表明，有机半导体异质结的电荷产生不但与材料的迁移率有关，也和材料的能级位置关系密切，为高性能有机半导体异质结电荷产生层的设计奠定了物理基础。该工作不但丰富了半导体异质结理论，有重要的科学研究价值，对叠层OLEDs的实际应用也有重大的开发价值。.3）设计出了100％激子利用率的白光OLEDs器件结构，制备出了高效率全荧光型、荧光/磷光混合型和全磷光型白光OLEDs，揭示了OLEDs器件在高亮度下的效率滚降机制，为高效率白光OLEDs的制备奠定了物理基础。利用单重态激子和三重态激子扩散长度的不同设计制备出的荧光/磷光混合型白光OLEDs，在100 cd/m2亮度下功效达104 lm/W，在1000 cd/m2亮度下为74 lm/W，达到了荧光灯的水平。.该项目共发表论文54篇，应邀撰写了5篇综述文章和1本专著，授权中国发明专利3项，申请5项，培养毕业研究生14人，其中博士生11人，硕士生3人。