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《华南理工大学》 2017年
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基于热活化延迟荧光效应的高效率溶液加工型小分子OLED器件研究

陈冬俊  
【摘要】:近年来,基于溶液加工工艺的小分子有机电致发光材料及器件的研究日益受到重视,一方面是由于溶液加工工艺相对蒸镀工艺在制备大面积器件时具有明显的成本优势;另一方面,是因为有机小分子材料相比聚合物材料更易于合成与提纯。与传统荧光和磷光材料相比,热活化延迟荧光(TADF)材料不仅能够实现100%的内量子效率,并且具有成本低、环境友好等优势,被视为下一代有机平面显示和照明材料。然而,目前适用于溶液加工的高性能TADF材料较少,相关器件的发光性能相对蒸镀型器件在效率、稳定性等方面也处于劣势。鉴于此,本论文的主要研究目的为基于溶液加工工艺,通过选用多种适合溶液加工的TADF材料以及对其器件结构进行优化设计,实现高性能的红、黄、绿、蓝、白全色有机电致发光二极管(OLED)器件。首先,我们选用课题组开发的新型小分子TADF发光材料,对其在溶液加工型OLED器件中的电致发光性能进行研究。这些TADF材料兼有合成简单,易于提纯,发光效率高,溶液性好等优点。通过对绿光材料ACRDSO2进行器件制备与结构优化,器件的最大外量子效率达到17.5%,最大电流效率达到53.3 cd A-1。在1000 cd m-2的高亮度下,工作电压为5.6 V,仍保持14.0%的外量子效率。通过选用同时具备电子传输与空穴阻挡性能的TmPyPB作为电子传输层,使空穴和电子的注入和传输更加平衡,有效地将载流子复合区域限制在发光层中,提高器件的发光效率。其次,在获得高性能绿光器件的基础上,将黄光材料PXZDSO2和橙红光材料3,6-2TPA-TXO作为发光材料应用在优化后的器件结构中,分别获得了外量子效率高达15.2%和10.2%的黄光和橙红光器件。随后,我们进行了高发光性能的溶液加工型白光全荧光器件的开发。利用经典TADF材料DMAC-DPS作为发光层,我们制备了外量子效率为4.9%的非掺蓝光器件。然后以3,6-2TPA-TXO作为掺杂客体,DMAC-DPS作为主体和蓝光发射体,通过二元共混的方式,获得最大电流效率为22.46 cd A-1,最大功率效率14.85 lm W-1,最大外量子效率8.0%的全荧光白光OLED器件。这一实验结果为解决溶液加工型白光OLED器件效率与成本之间的矛盾提出了新的方案。此外,我们选用TADF材料DC-TC和DC-ACR作为敏化主体,与传统荧光材料DBP在CBP主体中共混,构成一种新型高效的溶液加工型红光荧光器件。其中以DCTC为敏化主体的器件最大电流效率达到11.9 cd A-1,最大外量子效率达到8.0%,色坐标为(0.61,0.38)。通过TADF敏化主体的反向系间窜越和敏化主体与荧光体之间的F?rster能量转移途径,将TADF敏化主体中的三线态激子转换到DBP的单线态能级中进行辐射跃迁,成功突破荧光器件外量子效率的理论极限(~5%)。对TADF敏化体系进行激子动力学分析,证明单向快速的F?rster能量转移能够显著降低发光层内部激子密度,这有助于抑制器件在高电流密度下的效率滚降。而在TADF敏化体系中,TADF敏化主体的单三线态能级差与辐射跃迁速率共同决定着整个体系的光电转换效率。为后续TADF敏化荧光器件的深入研究以及相关材料选择提供了一定的参考作用。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN383.1

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