以Cs为N掺杂剂,B3PyPPM为电子传输层材料,制备绿色磷光有机电致发光器件。实验证明,N掺杂不仅提高了器件效率,而且缓解了器件的效率滚降。为了研究N掺杂器件性能改善的原因,进行了朗伯体、开路电压、电导率测试。实验证明,Cs掺杂器件能够提高电导率,促进电子的注入与传输,使更多的电子能够与空穴复合形成激子,从而提高器件的性能,缓解效率滚降。

本文使用电荷产生层Liq/Al/HAT-CN制备了蓝黄互补的叠层有机白光器件。通过比较叠层双色器件在相同电流密度下的发光光谱、亮度及电压, 阐明了电荷产生层电荷产生及注入过程, 并进一步研究了双层结构Liq/Al。在10 mA/cm2电流密度下, 叠层白光器件的工作电压为83 V, 亮度为746 cd/m2, 分别为蓝光单节器件(42 V, 315 cd/m2)与黄光单节器件(42 V, 426 cd/m2)之和, 证明了电荷产生层的有效性。当电流密度为240 mA/cm2时, 叠层白光器件获得最高亮度11 420 cd/m2, 在1 000 cd/m2的亮度下, 电流效率为72 cd/A, 功率效率为26 lm/W。驱动电流密度从10 mA/cm2增加到30 mA/cm2时, 蓝光成分比例仅增加5%, 证明器件发光性能稳定。针对叠层器件中存在的弱微腔效应, 根据微腔理论, 通过光学模拟计算进行了深入研究, 模拟结果与实际光谱高度吻合, 说明了光学模拟计算的准确性。

利用CsN3/Al/HAT-CN结构为电荷生成单元，实现了高性能叠层有机电致发光器件。制备了一组结构不同的黄绿双色叠层器件，通过器件性能分析阐明了CsN3/Al/HAT-CN中电荷产生和传输的过程；利用Alq3作发光层，制备了叠层器件T和单节器件S。叠层器件T的最大电流效率和最大功率效率分别为6.4 cd/A、2.3 lm/W；电流密度为20 mA/cm2时，叠层器件T的电流效率和亮度分别为5.3 cd/A、1 064.9 cd/m2，均约为单节器件S(2.7 cd/A、539.4 cd/m2)的2倍，这证明了CsN3/Al/HAT-CN可作为高效的电荷生成单元。通过研究叠层器件T的电致发光光谱和光强分布特性发现，器件T中无明显的微腔效应，其效率与亮度的提升是源自两个发光单元同时发光，而不是源自微腔效应。

制备结构为ITO/HAT-CN/TAPC/TCTA/POAPF…PO-01/Bphen/LiF/Al的黄色磷光器件,其效率滚降特性符合三重态-极化子淬灭模型;接着设计了一组单电子和单空穴器件,实验结果表明:发光层内的空穴是多子且PO-01俘获空穴,被PO-01俘获的多余空穴引起的激子淬灭是导致器件在高电流密度下效率剧烈滚降的原因;采用N掺杂的方法增加电子注入,可减少发光区内多余的空穴,改善器件载流子的平衡状况,降低多余空穴引起的激子淬灭,进而改善效率滚降。

以B3PyPPM作为电子传输层, 分别以TCTA和mCP为母体, 制备A、B两组结构为ITO/HATCN(5 nm)/TAPC(45 nm)/TCTA∶FIrpic(15%,15 nm)/B3PyPPM(X nm)/B3PyPPM∶Cs(15%,10 nm)/Al, ITO/HATCN(5 nm)/TAPC(45 nm)/mCP(5 nm)/mCP∶FIrpic(15%,15 nm)/B3PyPPM(X nm)/B3PyPPM∶Cs(15%,10 nm)/Al的蓝色磷光器件, 其中X的值分别为40 nm、45 nm、50 nm、55 nm.实验证明, mCP作为母体的器件最大亮度和最大电流效率分别达到14 930 cd/m2、9.9 cd/A, 亮度从500 cd/m2上升到3 000 cd/m2时, 外量子效率滚降仅仅只有10.1%, 远优于以TCTA为母体器件的效率滚降特性, 由于B3PyMPM能够改善电子的注入特性, 两组器件的开启电压分别为2.3 V和2.8 V, 低于采用其他电子传输层材料制备的Firpic蓝色磷光器件.在30 mA/cm2电流密度下, 器件光谱有一个波长在474 nm的主峰和496 nm的振动峰, 随着电子传输层厚度的增加, 振动峰的强度增强, 这是由微腔效应引起的, 通过光学模拟详细地研究了器件中存在的微腔现象.

为了改善有机电致发光器件的性能，利用CsN3作为N掺杂剂，以B3PYPPM为电子传输材料，制备了基于绿色磷光材料Ir(ppy)3的高效率有机电致发光器件。针对不同N掺杂浓度和掺杂厚度的器件进行研究，最终得到最佳N掺杂器件B，器件结构为ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(70 nm)/TCTA∶Ir(ppy)3(15%,20 nm)/B3PYPPM(17 nm)/B3PYPPM∶CsN3(10%,63 nm)/Al。实验结果表明，浓度与厚度适当的N掺杂器件能有效提高器件的电流效率和功率效率。CsN3作为一种高效的N掺杂剂，与电子传输材料B3PYPPM掺杂后，有效地降低了电子的注入势垒，增加了电子注入，提高了电子迁移率，改善了电子的注入和传输能力，使载流子更加平衡，从而降低了器件的开启电压和驱动电压，有效地提高了电流效率和功率效率。最佳N掺杂器件B开启电压仅为2.1 V，最大电流效率和功率效率分别为67.0 cd/A、91.1 lm/W。值得注意的是，在1 000 cd/m2亮度下，最佳N掺杂器件B的功率效率仍能达到80.1 lm/W。