有机异质结内部连接层的工作机理及叠层有机发光器件研究

叠层结构有机发光器件(OLED)可实现低工作电流下的高亮度、高效率和长寿命，在平板显示及固体照明中有广泛的应用前景。内部连接层用于串联各发光单元，对于叠层OLED的功能实现至关重要。相较于金属/金属氧化物、有机/金属氧化物等结构，有机/有机异质结作为内部连接层有利于工艺兼容，为制备实用器件提供了可行方案，但其工作机理及稳定性问题还有待于深入理解，其综合性能需进一步优化。本课题将以界面调控为关键技术，采用大气环境下性能稳定的n-型掺杂剂构筑具有高导电性、高透光性和高稳定性的新型有机异质结内部连接层，通过界面电子结构表征、瞬态电致光谱技术以及器件表征等手段，研究叠层OLED中有机异质结内部连接层的界面电子结构、物理化学特性、动态行为对载流子产生、注入效率的影响，研究其热稳定性和退化机制，深化对其工作机理的理解，优化器件制备工艺，获得基于有机异质结内部连接层的高效率、长寿命叠层OLED器件。

有机发光器件（OLED）具有全固态、主动发光、色彩丰富、低电压驱动、高亮度、低成本等诸多优点，在新型平板显示及固体照明等领域有巨大的商业应用价值。OLED 是一种电流型器件，它的发光亮度随着工作电流的增大而增加。研究发现OLED 的工作寿命与工作电流密度有着紧密联系。为了获得高亮度，OLED 器件需要在相对较高的电流密度下工作，但器件的工作寿命也会随着工作电流的增大而缩短。. 在本项目中，我们采用透明的内部连接层将两个或以上发光单元串联起来，实现了低工作电流、高亮度的叠层OLED，其中内部连接层起到了一个“电荷产生层”的作用，对于叠层OLED器件性能至关重要。在本项目中，采用掺杂技术设计了新型有机异质结内部连接层结构，并分析了不同掺杂剂对叠层OLED的光学、电学性能影响；采用界面电子结构表征技术以及对掺杂体系薄膜物理特性的表征，揭示了掺杂剂在内部连接层界面的扩散行为以及工作机理，确定了发光过程与内部连接层载流子产生、分布、注入的相互关系；分析了不同内部连接层对叠层OLED寿命等性能的影响，确立热效应等对器件衰退的影响机制；通过系列表征手段分析了内部连接层的界面电子结构以及在叠层OLED中的能级分布，利用对内部连接层载流子界面势垒等因素的分析，探索了提高内部连接层稳定性的有效途径；通过内部连接层设计以及界面能级分析，选取最优的结构设计，制备出一系列高性能、长寿命的叠层OLED。绿光叠层OLED在亮度1000 cd/m2下电流效率达到366 cd/A，其外量子转换效率达到119.7%；白光叠层OLED的功率效率超过120 lm/W （@1000/cd/m2）；柔性叠层白OLED的功率效率达到106 lm/W（@1000/cd/m2）；器件寿命达到了17000小时。器件性能达到国际领先水平，全面超额完成项目目标。. 在项目实施三年中，发表SCI 论文40 篇，其中包括封面文章2篇，背封面文章4篇，1篇文章被Appl. Phys. Lett.选为2012最佳论文，1篇文章被Appl. Phys. Lett.亮点报道。申请发明专利4 项。培养研究生19名。