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第!!卷!第期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析#$%&!!!’$&!(()!,)*-)!年月!!!!!!!!!!!!.(/012$30$(4567.(/0125%865%4393:;%4!*-)!!不同掺杂顺序的磷光ZV!器件发光性能的研究张!微!张方辉!黄!晋陕西科技大学电气与信息工程学院!陕西西安!)--*)摘!要!绿色QY2)和红色W,a磷光染料!采用红绿红+绿红+红绿+绿红绿等顺序!与主体材料ZaS共蒸!制备了四种红绿磷光器件!并结合XZX8和aZS对载流子和激子的阻挡作用!研究了发光层掺杂顺序对器件性能的影响结果表明!四种器件光谱+光效+亮度和发光颜色均有较大差异!且aZS和ZaS界面附近是主要的激子复合区在电压为?U!红绿红掺杂型器件!亮度+电流效率和色坐标分别为-&)*07#DA*!&B07#8A)和&-&!-)!-&!?’%而绿红绿掺杂型器件为)-07#DA*!)+&?07#8A)和&-&!)!-&?B’分析认为(ZaS与QY2)!W,a!aZS!XZX8有较大的TN_G能级差异!发光层中电子的主要传输方式为掺杂分子上的俘获和分子间跳跃!不同掺杂顺序会形成不同能级势垒分布!发光层内电荷累积形成的空间电场分布不同关键词!有机电致发光器件%磷光%电子阻挡%空穴阻挡中图分类号!X’!B!&)!!文献标识码!8!!!!#!)-&!+H&9336&)---,-?+!#*-)!$-,)!,-!收稿日期!*-)*,)*,*+%修订日期!*-)!,-!,*-!基金项目!国家自然科学基金项目&)--’!陕西省科技统筹创新工程计划项目&*-))]XZe-),-+’资助!作者简介!张!微!)+B年生!陕西科技大学电气与信息工程学院硕士研究生!!/,D59%(FJ56LV/9)+B*?!)*&0$D通讯联系人!!/,D59%(FJ56LM56LJ;9!3;31&/7;&06引!言!!有机电致发光显示器件>cb’具有自发光+高光效+广色域+面板薄&可小于)DD’+可制作大尺寸及可挠曲等优点)),!*!被喻为*)世纪的明星平板显示产品)*尤其是近年来!白光有机电致发光器件在照明和液晶背光源等领域的应用)?,*!使其成为科学界和产业界的研究热点之一!因而获得高光效+长寿命+颜色稳定性好及生产成本低的器件)B*!成为了该领域重要的研究课题!其中光效和寿命是亟待解决的问题!器件结构的优化是提高光效和寿命的重要方法之一)+*!即提高发光层内电子和空穴浓度及实现二者的平衡注入传输!使更多的激子形成并分布在更宽的复合区域!以避免电荷累积及激子浓度猝灭等现象!增加辐射复合的概率!同时减少热量的产生从而提高器件的寿命因此研究人员通过(,9,6结构!混合主体材料!变换发光层顺序&调节激子复合区域!’等方法!对器件性能进行优化如.;6L等))-*!将红色Y2&(9I’*5050发光层夹在两层蓝色i92(90发光层之间!利用载流子限制作用!形成稳定的白光发射!在亮度高于)--07$0D*时!色坐标稳定在&-&!!!-&!?’%如gJ5$等)))*!采用红色磷光Y2&_be’*&5050’发光层+绿色磷光Y2&((4’*&5050’发光层及蓝色荧光b.8,(J发光层的顺序!制作的荧光磷光混合发光器件!得到了稳定的光色!并有效抑制了效率滚降!在亮度为)--07#DA*时!光效为!-&*07#8A)!在亮度为)---07#DA*时!光效为!-&B07#8A)!而色坐标一直保持在&-&!!-&!’通过改变发光层的掺杂顺序!保持各功能层及绿红发光层各自总厚度不变的情况下!制备出了四种发光层掺杂顺序不同的GTcb器件!通过对器件光电参数的测试和分析!研究和探讨了掺杂次序对器件性能的影响作用)!实验部分!!所制备的器件结构为(YXG$_$G!&-6D’$’Sa&-6D’$XZX8&)-6D’$发光层$aZS&)-6D’$8%I!&-6D’$T9i&)6D’$8%&)--6D’!器件8!a!Z!b!c发光层分别为(ZaS(C1\W,a&*&?6D’$ZaS()C1\QY2)&*?6D’$ZaS(C1\W,a&*&?6D’%ZaS()C1\QY2)&*?6D’$ZaS(C1\W,a&?6D’%ZaS(C1\W,a&?6D’$ZaS()C1\QY2)&*?6D’%ZaS()C1\QY2)&)*&?6D’$ZaS(C1\W,a&?6D’$ZaS()C1\QY2)&)*&?6D’%ZaS()C1\QY2)&!-6D’!器件c为参考器件!其中QY2)和W,a为新型绿色+红色磷光材料!分别购于长春市阪和激光科技有限公司和西安瑞联近代电子材料有限责任公司器件采用真空蒸镀的方法制备!真空度为&-@)-AS5!依次蒸镀不同的功能层!发光层的蒸镀!将红+绿磷光和主体材料分别放入温度可以单独控制的蒸发源中!按掺杂顺序不同加热源共蒸!通过调节相对蒸发速率来控制掺杂比例镀膜用沈阳真空研究所制备的GTcb,#型有机多功能成膜设备%采用美国生产的]/91J%/4.$;20/*--和光谱扫描光度计SW??构成的测试系统测量电致发光光谱+亮度+色坐标及电流,电压特性%用S_.,B-紫外,可见,近红外光谱分析系统测量薄膜吸收光谱%i,--iT荧光光谱仪测量光致发光光谱器件未进行封装!在室温大气环境中进行测试*!结果与讨论!!器件8,a,Z,b为四种不同掺杂顺序器件!其中绿+红色发光层各自总厚度及各自掺杂浓度均保持不变!对其发光性能进行研究!并制作器件c为参考器件!对载流子在发光层的传输特性做进一步研究由如图)&5’器件8,a,Z,b在B#时的相对光谱图可知!四种器件均有四个比较明显的发光峰值!各峰值的强度相差较大!器件8和a以红色发光峰值为主绿色发光峰值较弱!器件Z和b红绿发光强度相当!绿色发光峰值更强些分析原因认为(一方面由图*能级结构图&能级引自文献)!!)*!)!*可知!QY2)和W,a与ZaS的EG_G和TN_G能级分别相差-&!-&!B!-&!-&/#!XZX8和ZaS的EG_G能级相差-&*/#!aZS与ZaS的TN_G能级相差-&/#!掺杂染料+电子&空穴’传输层与主体材料之间的能级相差较大&小’!电子的传输以在掺杂染料上传递的方式为主!空穴以在主体上的注入传输为主))!*!因而QY2)和W,a绿红掺杂染料!其掺杂浓度+载流子传输类型及掺杂顺序对电子在发光层中的分布均有重要作用&由图!&5’器件的电流密度,电压图!不同掺杂顺序电流密度相差较大’%由内插图&ZaS的ST光谱和QY2)和W,a的吸收光谱图’可知!ZaS的ST峰值位于!+-6D左右!和QY2)和W,a主要吸收峰值分别位于!?!)*!!-!)!6D!绿红吸收谱与ZaS的ST发射谱均有较大重叠!主客体之间存在有效能量传递!且W,a的吸收峰值高于QY2)!ZaS对W,a的能量转移效率更高&由i$231/2能量传递理论!光谱重叠面积越大!能量转移概率越高’另一方面!aZS的EG_G能级为&/#!ZaS!QY2)和W,a的EG_G能级分别为?&+!?&和?&!/#!空穴被有效阻挡在aZS和ZaS界面!成为激子的重要复合区域!该区域掺杂的染料都会有较强的光谱峰值%而主客体及阻挡层间的三线态能量的差异也会对发光层激子的形成和分布产生重要影响另外!由图)&R’器件的归一化光谱图可明显看出!随着掺杂顺序变化!器件相对绿色发光强度呈现先增加后减小趋势!并在器件Z处绿光发光强度相比红光最多!原因可能是采用红绿的掺杂顺序!电子于QY2)上的传输速率较低!只有少数电子被W,a捕获!更多的激子被调控在绿色发光区域由图)&0’器件在!B-$B-6D的相对光谱图可知!在*-6D左右出现微弱的’Sa蓝色发光峰!峰值强度有差异!且与绿光变化趋势相同!原因可能是相比W,a!QY2)的TN,_G能级更高!电子更容易越过其与XZX8形成的势垒!注入到’Sa中由上面的分析可知!掺杂顺序的不同!器件的光谱会存在较大差异$%&’(!&.’VZ85,*/1.!&E’621-.7%T,0VZ85,*/1..60&*’VZ85,*/1.&?I\!CI\6-’23.770,N%*,8./IS&%68,1/(.E8215/%2685,*/1.23R#1(!JXC_.60Z,-%88%2685,*/1.23;_’!!图!&5’所示为器件的电流密度,电压图!由图可知器件8,a,Z,b,c的电流密度有较大的差别!主要原因是W,a和QY2)间及其与阻挡层间的能级势垒掺杂顺序不同!势垒的分布不同!电荷累积形成空间电场分布不同!造成器件8,a,Z,b电流密度的不同对于参考器件c!电流密度低于器件a+b!分析认为发光层中只有QY2)!更多的电荷累积到了主体和阻挡层界面!该区域形成更强的空间电场阻碍了载流子的注入与传输!而器件a与b之所以高出器件c!应该是W,a和QY2)分子间的势垒!使载流子在发光层内的分布更广!而在阻挡层与ZaS界面电场强度变弱!因而载流子的注入与)光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!!卷传输能力较强图!&R’所示为器件亮度,电压图!表现出与电流密度,电压图相似的趋势图!&0’为器件的电流效率图!由图可知器件电流效率差异也比较大!器件随着红绿红+绿红+红绿和绿红绿的顺序!呈现增加的趋势!器件b的电流效率最高!器件8的电效率最低分析原因是绿红绿&器件b’的掺杂顺序!减小空间电场!并形成更多的复合区域!使载流子分布更均匀!提高载流子复合概率!另外最主要的复合区域&ZaS与aZS界面’为绿色掺杂染料发光区域!绿光视见函数较高!提高了发光强度%而红绿红&器件8’掺杂次序则相反在电压为?#!相比于红绿红掺杂型器件!电流密度+亮度+电流效率分别为-&?*!D8#0DA*!-&)*07#DA*!&B07#8A)%而采用绿红绿掺杂的器件可以分别达到-&?*D8#0DA*!)-07#DA*!)+&?07#8A)表)为器件8,a,Z,b在不同电压下的色坐标!可以看出不同掺杂顺序的器件!在相同的电压下差别也比较大!其中在?#时!器件8!a!Z!b的色坐标分别为&-&!-)!-&!?’!&-&-!-&!+!’!&-&!*)!-&?BBB’!&-&?B!-&!)’$%&’:!&.’V6,1&A0%.&1.-230,N%*,8!&E’!&*’!&0’.60&,’,6,1&A0%.&1.-23,-%//%6&7.A,1230,N%*,=!_!;.60!$%&’?!&.’;911,6/0,68%/A.60&E’Z9-%6.6*,.&.%68/N27/.&,230,N%*,=X_X;X!XV!&*’;+.1.*/,1%8/%*823VZ,33%*%,6*A%/+*911,6/0,68%/A3210,N%*,=X_X;X!@.E7,(!;#V*2210%6./%26230,N%*,=X_X;X!XV./0%33,1,6/.557%,0N27/.&,8b/U90/8b/U90/ab/U90/Zb/U90/b?#&-&!-)!-&!’&-&-!-&!+!’&-&!*)!-&?BBB’&-&?B!-&!)’+#&-&-)?!-&!+-’&-&?)!-&)?!’&-&!+!-&?)’&-&?)!-&!+?’)*#&-&?!!-&)!’&-&?)*?!-&?!*’&-&!B!-&+-’&-&?*+!-&++’?)第期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析!!结!论!!通过仅改变发光层掺杂次序!结合XZX8及aZS对电荷和激子的有效阻挡作用!发现采用不同掺杂顺序器件的光效+亮度+发光颜色均有较大差异!器件在电压为?#!相比于红绿红掺杂型器件!其亮度+电流效率和色坐标分别为-&)*07#DA*!&B07#8A)和&-&!-)!-&!?