刘秭君 潘李航

摘   要：有机磷光电致发光器件的发现，使OLED的发光效率比起荧光OLED有很大的提高。这主要是由于有机磷光材料可以打破自旋禁阻的限制， 使本来禁阻的三重态激子参与发光，使得OLED内部量子效率在理论上能够达到100%。而磷光染料单独使用时， 其寿命较长， 存在三重态-三重态间浓度湮没， 所以有机电致磷光器件多采用主客体掺杂体系作为发光层。然而蓝色有机电致发光器件的性能却一直落后于红光和绿光器件，主要存在发光效率低、色纯度不饱和、稳定性差等不足，严重制约了全彩色显示的发展。所以要获得高效的白光磷光WOLED器件，蓝色磷光材料的选择是关键。

关键词：蓝色磷光材料  主客掺杂体系  高效  白光

本实验选用蓝色磷光材料Firpic，并以MCP为主体材料掺杂Firpic为蓝色磷光发光层，以TPBi：Rub为橙红色荧光发光层，获得了白色有机电致发光器件。器件结构为ITO/MoO3/TCTA/MCP：Firpic/MCP/TPBi：Rub/TPBi/CdS/LiF/Al。实验过程首先制备了ITO/MoO3/TCTA/MCP：Firpic/Rub/TPBi/CdS/LiF/Al，通过改变Rub的厚度，发现无法获得想要的白光。为了获得白光，提高荧光材料的寿命，提出了TPBi：Rub的橙红色发光层，通过改变TPBi：Rub的掺杂比例，改变功能层厚度的方法，发现掺杂浓度为1%，且MCP：Firpic层和TPBi：Rub层厚度为15nm和20nm时，获得了高效率白光。

1  实验过程

实验使用MoO3作为电子注入层，TCTA作为电子传输层，MCP：Firpic作为蓝色发光层，TPBi：Rub作为橙红色发光层，TPBi作为空穴传输层和电子阻挡层，LiF/Al作为复合阴极。MoO3、TCTA、TPBi、CdS的厚度分别固定在10nm、20nm、20nm、0.6nm不变，实验过程首先制备了ITO/MoO3/TCTA/MCP：Firpic/Rub/TPBi/LiF/Al，无论怎么改变Rub的厚度，得到的器件均不理想，无法获得想要的白光。为了获得白光，提高荧光材料的寿命，提出了TPBi：Rub的橙红色发光层，利用Rub染料本身的载流子俘获空穴特性与TPBi母体转移来的能量发射荧光特性，获得了高亮度的白光器件。实验首先制备了掺杂浓度为1%、3%、5%、7%的器件，并且发光层厚度均定为30nm，30nm，发现掺杂浓度为1%和3%时，均可以看到橙红色和蓝色发光峰，但没有获得理想的白光，掺杂浓度为5%和7%时，只看到了橙红色发光，所以把TPBi：Rub层的掺杂浓度定为1%和3%，并改变发光层MCP：Firpic，MCP，TPBi：Rub层厚度，器件A（15nm，2nm，20nm，1%），B（20nm，0nm，20nm，3%），C（20nm，2nm，20nm，1%），D（20nm，2nm，20nm，3%），当掺杂浓度为3%器件主要以橙红光发射为主，蓝色发光几乎没有，所以掺杂浓度为1%，且MCP：Firpic层和TPBi：Rub层厚度为15nm和20nm时，获得了白光，。器件的阳极用的是ITO玻璃。在蒸镀有机材料薄层之前，依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声反复清洗ITO玻璃基片，干燥后置于多源有机分子气相沉积系统的腔室内，腔内真空度小于5×10-4Pa，有机薄膜的蒸发速率控制在0.1～0.2nm/s的范围内，LiF的蒸发速率约0.01nm/s，金属Al的蒸发速率约1.5nm/s，蒸镀过程中采用FTM-V型石英晶体膜厚监测仪监测厚度，通过keithley 2400和光谱扫描光度计PR655对器件的亮度，电流，电压，发光光谱，色度进行测量。测量需在空气中室温条件下进行。

2  实验结果与讨论

由图1电流密度-电流效率曲线可知，器件A的最大效率为8.8cd/A，是器件B4.4 cd/A的2倍，是器件C 3.8cd/A的2.3倍，是器件D 2.6cd/A的3.4倍。器件A和器件C相比，MCP：Firpic层的厚度减少5nm，效率却提高了2.3倍，原因是更薄的MCP：Firpic层，导致电荷更好地在发光层中传输。器件B比器件D的效率高主要是因为使用了极薄的MCP间隔层，有效的阻止了发光层内部的能量转移。器件C比器件D效率高，说明掺杂比例为1%时，可以使载流子极大的复合，获得更高的效率。

由图2电压-亮度曲线可知，器件A的启亮电压最低，启亮电压为4.5V，其次是器件C为5V，B，D均为5.5V。在相同电压下，器件A获得的亮度最大，最大亮度为17750cd/cm2。器件A与其他器件相比，主要是减少了MCP：Firpic层的厚度，厚度减少了，导致载流子在发光层注入的阻力减少了，增加了载流子的注入，导致器件在很低的电压下，获得了更高的亮度。器件亮度也与掺杂浓度有关，1%的掺杂浓度获得了更高的效率，说明TPBi：Rub层掺杂浓度为1%时，载流子能够极大的复合，从而提高器件亮度，减少器件启亮电压。

如图3电压-电流密度曲线可知，器件A在相同电压下的电流密度最大，这仍然因为薄的MCP：Firpic层被使用，且使用了MCP间隔层，使复合区域远离界面，避免了载流子在界面的积累，减少了T-T湮灭和T-P湮灭，提高了载流子的迁移率，从而提高了器件的电流密度。

图4为器件A在8v时的归一化光谱图，从光谱图中可以看到主要有两个发光峰，一个来自Firpic的蓝色发光峰，一个为Rub的黄色发光峰，且器件A的CIE坐标为（0.36，0.42），器件基本可以获得白光。

3  结语

15nm厚的MCP：Firpic层，导致载流子在发光层注入的阻力减少了，增加了载流子的注入，导致器件在很低的电压下，获得了更高的亮度，MCP薄层的使用有效的阻止了发光层内部的能量转移，使发光层能够更好的复合，1%的橙紅色发光层TPBi：Rub层，有效的提高了载流子复合几率，增加了器件的效率，最终获得CIE坐标为（0.36，0.42），最大效率为8.8cd/A，最大亮度为17750cd/cm2的白光器件。

参考文献

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