文摘

我们演示了高效蓝色有机发光二极管的结构铟锡氧化物/ 4,4′,4”- - -三(N(2-naphthyl)N-phenyl-amino)三苯胺/ 1,4 -国际清算银行(N(1-naphthyl)N′-phenylamino) 4, 4′二胺/ 9,10 -迪(2-naphthyl)蒽(与):1 - 4 -迪- - - - - - [4 - (N, N-di苯基)氨基]styryl-benzene (DSA-ph) 3 wt % /三8 -羟基喹啉)-(铝/生活/。提高效率和运营时间长是通过共掺styrylamine-based掺杂剂BD-3 (0.1 wt %)与掺杂的发光层DSA-ph non-codoping的情况。这是由于激子复合的改进的电荷平衡和扩张区。更好的平衡是通过减少与它的电子迁移率高于non-codoping的空穴迁移率的情况下。

1。介绍

高性能和高效率的有机发光二极管(oled)取决于电荷载体分布和电荷平衡。特别是电荷平衡是非常重要的OLED实现长寿命,避免因为平衡电荷泄漏发射电极层。已开展的方法实现载体密度高和电荷平衡。例如,一个方法是进行良好的电极费米能级之间的对齐和相应的运输带邻有机层。其他方法,氧化铟锡(ITO)物理(如UV-ozone),化学,和/或电化学治疗,和空穴注入层(边境)之间插入阳极和有机层,降低载波注入势垒高度和获得高密度孔注入(1]。

电子迁移率主要与大多数有机材料的空穴迁移率不同,导致电荷不平衡。有必要使电子和孔的机动性在发光层(EML)相互可比2]。在本文,我们提出一个共掺的方法获得可比使用蓝色OLED的机动性。

蓝色有机发光两极管为各种应用程序是很重要的,例如,交通信号,全彩色扫描仪,显示和照明,包括白色的颜色转换方法所产生的排放。因此我们制造一个蓝色的OLED找到一个方法来获得charge-balanced OLED。各种蓝色发射器,1 - 4 -迪- - - - - - [4 - (N,N- - - - - -迪苯基)氨基]styryl-benzene (DSA-ph)已经被重视,因为它效率高和稳定性(3]。Diphenylanthracene导数9 10 -迪(2-naphthyl)蒽(与)已经被用于高效的主材料不仅绿色和红色的发射器,而且蓝色排放者如2,5,8,11-tetra-t-butylperylene(真沸点)4),4,4′-国际清算银行[2 - (4 - (N,N-diphenylamino)苯基)乙烯基)联苯(DPAVBi) [5]。因此,我们关心的是蓝色OLED发光层(EML) DSA-ph掺杂与。

2。实验

真空热蒸发法的oled是捏造的。底部的压力比7×10−4爸爸在有机材料的蒸发和阴极。沉积速率低于0.3 nm / s为4,4′,4′′-三(N(2-naphthyl)N-phenyl-amino)三苯胺(2-TNATA)、1, 4 -国际清算银行(N(1-naphthyl)N′-phenylamino) 4, 4′二胺(NPB),与DSA-ph,三- 8 -羟基喹啉)(铝(Alq3)。所有这些材料都是购自e-Ray光电科技有限公司有限公司所有设备的制造过程进行而不破坏真空。层厚度控制使用石英晶体原位监测。

以下两个设备制造:设备:ITO / 2-TNATA(75海里)/ NPB (20 nm) /与:DSA-ph 3 wt % / Alq(30海里)3(20 nm) /生活(0.5 nm) / Al(100海里);设备B: ITO / 2-TNATA(75海里)/ NPB (20 nm) /与:DSA-ph 3 wt %: BD-3 0.1 wt % (30 nm) / Alq3(20 nm) /生活(0.5 nm) / Al(100海里)

每一层的厚度和掺杂浓度的发光层(EML)表示。伊藤有220纳米的厚度。设备的层结构如图1、最高占据分子轨道(人类)和最低未占据分子轨道(LUMO)能级为每个层。


图1
设备的结构和能量水平设备B。

设备从设备的区别是,styrylamine-based blue-emitting染料BD-3 codoped EML在设备B BD-3从柯达有限公司购买,有限公司被选中,因为它表现出非常高的致发光(EL) 7.2 cd /效率和排放448海里深蓝光可以区别DSA-ph发射(6]。

3所示。结果与讨论

图2显示设备A和B的EL光谱测量10 V。EL光谱得到几乎相同的两个设备,也就是说,强烈的峰值在470 nm伴随着电子振动的显然在504和540海里,但对设备强度高于设备b 470海里发射频带有两个电子振动的显然是归因于DSA-ph。发射和在452 - 455海里(7- - - - - -9)没有被观察到,说明有效的能量转移、掺杂剂。BD-3发射在448纳米10)也没有观察到,因为小得多比DSA-ph浓度。


图2
致发光光谱的测量设备A和B在10 V。

luminance-voltage ( - - - - - - )和当前density-voltage ( - - - - - - )所示的数字特征3和4,分别。发现设备的亮度更高比B设备在高电压高于约6.5 V(图3)。不同OLED性能在两个设备之间观察到尽管这两个设备遵循相同的欧姆定律 低于3 V和 以上7 V,而设备A和B 和 分别在3 - 4 V(图4)。增加设备B相对于设备的电流密度是观察到3 - 4 V。这表明增加的电子迁移率减少的电子陷阱装置B。


图3
A和B luminance-voltage特性的设备。

图4
当前density-voltage设备A和B的特征。

图5显示了发光efficiency-current密度( )和功率efficiency-current密度( 两个设备)特征。效率 和 设备B是高于设备的电流密度低于/ 0.1厘米2,而这些效率几乎相同的电流密度/ 0.2厘米以上2两个设备。外部量子效率(EQE)的荧光oled的产品被认为是以下四个因素:空穴和电子的电荷平衡,单线态激子比,光激发光量子效率(PLQE),光outcoupling效率(11]。电荷平衡,可以最大化PLQE 100%,比例和单线态被认为是由于电荷的spinstatistics复合25%。因此,如果outcoupling效率从20%到30%不等,EQE变成了5% - -7.5%的上限。值得注意的是,我们得到一个几乎上EQE 6%(见图6基于荧光)在设备B发射器DSA-ph。设备B设备的优越性不仅存在于EQE而且设备运行生命周期如图6和7,分别。对于一生,长约为设备B比设备的1.3倍。


图5
设备的发光功率效率A和B,策划与电流密度。

图6
外部量子效率的设备A和B,策划与电流密度。

图7
一生设备A和B的性能,获得的初始亮度2500 cd / m2在初始时间(亮度归一化)。

我们考虑的原因设备B显示了更高的发光,权力,和外部量子效率比设备虽然设备B显示亮度在一个固定的电压低于设备A的空穴和电子的机动性与范围 厘米2V−1年代−1在外部应用领域的0.5 - 1 MV厘米−1(12]。的电子迁移率略高于空穴迁移率,例如, 厘米2V−1年代−11 MV厘米−1对于前者, 厘米2V−1年代−1后者。然而,何鸿燊等人发现的电子迁移率与一个数量级高于空穴迁移率(13]。与设备,BD-3 0.1 wt %浓度在EML codoped设备b这样的共掺导致减少在BD-3分子电子捕获的电子迁移率,成为与与空穴迁移率,导致一个更好的平衡与发射层。我们以这种方式理解观察到更高效率的设备B比设备。

DSA-ph发射峰的乐队是观察到471.2纳米装置,在470.7纳米设备B,蓝移是观察到设备B虽然变化很小。在oled ITO / NPB / Alq的两层结构3/生活/ Al, Alq3发射光谱带显示和减少Alq蓝移3由于光学干涉层厚度影响(复合区位于NPB / Alq3界面往往是与减少Alq接近金属阴极3层厚度)14]。因此,观察到的蓝移证实了电子空穴复合的扩张区设备B与设备a也表明,激子一代地区的扩张有助于延长OLED操作。原因是,因为运营商并不局限在一个有限的地区,焦耳加热由于高密度电子和空穴的复合是可以避免的。因此我们获得设备B比设备的运行时间长。

4所示。结论

更高的发光和功率效率取得了在电流密度低于0.1 /厘米2通过共掺BD-3与掺杂的发光层3 wt % DSA-ph相比non-codoping的情况。这种改善是由于电荷平衡发射层,这是通过减少较高的电子迁移率与空穴迁移率。另外操作时间长,已经达到1.3倍。这是归因于复合区域的扩张,导致减少热量从高密度电子和空穴的复合狭窄区域。

确认

这项工作是支持的电子信息产业发展基金(2010)、上海市教育委员会的关键创新项目(12 zz091),以及中国的国家自然科学基金(60906019,60906019)。