溶液法制备热活化延迟荧光型超结构分子OLED器件与性能测试

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热活化延迟荧光(TADF)发光材料,通过热活化产生充足的从三重态激子(T1)到单重态激子(S1)的反向系间窜跃(RISC),将T1转变为S1,再通过S1发光,从而实现100%的内量子效率(IQE),同时又避免了使用贵金属相关的问题,成为目前有机发光二极管(OLED)领域研究热点之一。传统的真空蒸镀法,虽然制备的薄膜均匀平整,但是其制备过程需要超高真空,对设备的要求极其严格,其生产成本较高。而溶液法,不仅制备工艺简单,而且能够大面积制备。再者如果在聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)上直接旋涂发光层(EML)制备器件,会导致PEDOT:PSS与发光层(EML)之间存在较大的最高占据分子轨道(HOMO)能级差,不利于空穴的传输,同时,PEDOT:PSS也不能够有效地阻挡从EML传输过来的电子。另外,由于其溶液为酸性,也会造成发光层与PEDOT:PSS之间存在离子,进而造成发光层电致发光的猝灭。所以本文首先探索了不同空穴传输层(HTL)对溶液法制备OLED器件性能的影响,发现聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺/聚乙烯咔唑(poly-TPD/PVK)双层HTLs结构器件性能器件最好。在此基础上,以poly-TPD/PVK为HTL,以新合成的超结构分子TADF型发光材料为发光层客体材料,通过溶液法制备了OLED并测试了其性能。第一部分,探索了HTL在对溶液法制备OLED器件性能的影响,发现poly-TPD/PVK双层器件性能器件最好。以经典的TADF分子2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4Cz IPN)掺杂4,4-二(9-咔唑)联苯(CBP)为发光层,分别以N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(TPD)、poly-TPD、PVK、poly-TPD/PVK为HTL,制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/HTL/10.7wt%-4Cz IPN:CBP/ETL/LiF/Al(ITO:氧化铟锡,ETL:电子传输层,Li F:氟化锂)的器件,发现poly-TPD/PVK双层结构性能器件最好,启亮电压(Von)为3.7 V,最大发光亮度(Lmax)为19670 cd/m2,最大外量子效率(EQE)为10.5%。Poly-TPD/PVK可把二者优点结合起来,即poly-TPD高的空穴传输能力及其HOMO与PEDOT:PSS比较匹配,以及PVK具有较高的最低未占分子轨道(LUMO)和三重态能级。PVK厚度仅为5 nm,几乎不会影响到空穴传输性能。第二部分,poly-TPD/PVK双层结构为HTL,以新合成的超结构分子TADF黄光材料CRA-TXO-PhCz100、CRA-TXO-PhCz50-mCP50、CRA-TXO-PhCz12.5-mCP87.5,红光材料CRA-TXO-TPA100以及绿光材料CRA-PXZ-Trz掺杂1,3-二-9-咔唑基苯(mCP)为发光层,溶液法制备TADF型OLED。首先证明其延迟荧光的特性,然后测试了其OLED器件性能。器件的最大发光亮度分别为679、598、966、845以及2424 cd/m2,其发光光谱中心分别为544、544、524、600以及533 nm。在不同电压下,器件发光光谱比较稳定。第三部分,在ITO/PEDOT:PSS/HTL/10.7 wt%-4CzIPN:CBP/TmPyPB/LiF/Al(TmPyPB:1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯)中,使用新合成的材料CRA-mCP分别替代器件结构中的主体材料、电子阻挡材料以及空穴传输材料。最终当用CRA-mCP代替poly-TPD/PVK作为HTL制备的OLED器件,性能最优异。器件的最大发光亮度为6688 cd/m2,启亮电压为4.9 V,并且电流效率(CE)为20.9cd/A。
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