1 吉林大学 物理学院，吉林 长春 130012
2 南阳师范学院 物理与电子工程学院，河南省MXene材料微结构国际联合实验室，河南 南阳 473061
氧化锌（ZnO）作为一种优异的电子传输材料，广泛应用于高性能量子点电致发光器件（QLED）中。然而，由于ZnO层较高的电荷传输速率，导致器件中过多的电子注入，使得器件内部的载流子不平衡，降低了器件的效率。此外，ZnO的易潮解性质使得其与电极之间的接触容易受到外界环境（水分和氧气）影响，从而影响器件的存储稳定性，这在倒置结构的QLED中尤为明显。为解决上述问题，我们利用MoO3/ZnO作为电荷产生层（CGL）来制备倒置结构的QLED。这一结构改善了器件的载流子不平衡问题，使得器件的最大电流效率从12.8 cd/A提升到了15.7 cd/A。此外，CGL无需有电极注入电荷，而是通过电场的作用产生电荷，注入到发光层中，这降低了电极界面对器件性能的影响，从而大大提高了器件的稳定性。
电荷产生层 电荷储存 过冲 瞬态电致发光 charge-generation layer charge storage overshoot transient electroluminescence
1 Institute of Polymer Optoelectronic Materials and Devices, Guangdong Provincial Key Laboratory of Luminescence from Molecular Aggregates, State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(1): s12200
1 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光电子技术研究所, 北京 100044
在溶液法制备有机电致发光器件(OLEDs)的研究中, PEDOT∶PSS由于具有较好的成膜性与高透光性而常被用作器件的空穴注入层。 但相关研究表明, PEDOT∶PSS本身稳定性较差以及功函数较低, 这使得溶液法制备OLEDs的性能差且不稳定。 蓝色作为全彩色的三基色之一, 制备高效的蓝光器件对于实现高质量显示器件和固态照明装置必不可少。 而目前溶液法制备蓝光OLEDs的器件效率普遍较差, 针对此问题, 本文利用传统的蓝光热激活延迟荧光发光(TADF)材料DMAC-DPS作为发光层, 用溶液法制备了蓝光TADF OLEDs, 通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备混合空穴注入层(mix-HIL)来提高空穴注入层的功函数, 研究其对于蓝光TADF OLEDs器件性能的影响。 首先在PEDOT∶PSS水溶液中掺入不同体积的PSS-Na溶液, 在相同条件下旋涂制膜, 进行器件制备。 通过观测各个实验组器件的电致发光(EL)光谱, 发现掺入PSS-Na后器件EL谱存在光谱蓝移的现象, 这是由于掺入PSS-Na水溶液后, mix-HIL层的厚度有所降低, 使得在微腔效应作用下, EL光谱发生蓝移。 通过对比各组器件的电流密度-电压-亮度(J-V-L)曲线及其计算所得器件的电流效率, 结果显示随着PSS-Na的掺入, 器件的亮度和电流都有所增大, 器件的电流效率也得到了提升, 当掺杂比例为0.5∶0.5(PEDOT∶PSS/PSS-Na)时提升幅度最大(亮度提升86.7%, 电流效率提升34.3%)。 通过在瞬态电致发光测试过程中施加或撤去驱动电压观测了器件EL强度的变化, 分析了在混合空穴注入层/发光层(mix-HIL/EML)界面处的电荷积累情况。 实验证明, 通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备mix-HIL获得了蓝光TADF OLEDs器件性能的提升, 这是一个获得高效率溶液法制备OLEDs的可行方法。
蓝光 功函数 载流子积累 瞬态电致发光 Blue light Work function The carrier accumulation Transient electroluminescence 光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1028
1 北京交通大学发光与光信息教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光电子技术研究所, 北京 100044
研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性, 并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。 首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl（CBP）为主体, 绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)（Ir(ppy)3）和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)（Ir(piq)3）为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)3发光峰516 nm处的光致发光寿命测试, 实验发现在Ir(ppy)3掺杂比例保持定值时, 随着深能级掺杂材料Ir(piq)3的引入, 其光致发光光谱中Ir(ppy)3的相对发光强度减弱且发光寿命变短, 当Ir(piq)3掺杂浓度继续提高时, 薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)3的发光寿命基本不变。 实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递, 但当掺杂浓度达到高浓度时, 能量传递主要来自于主客体之间的传递, 两者作为独立的发光中心发光。 然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)3, CBP∶Ir(ppy)3∶Ir(piq)3和CBP∶Ir(ppy)3∶PTB7的三组器件, 器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi（15 nm）/Alq3（25 nm）/LiF（0.6 nm）/Al（80 nm）。 在Ir(ppy)3和Ir(piq)3共掺杂器件和Ir(ppy)3单掺杂器件的对比实验中发现, 加入一定比例的深能级材料后, 器件的电致发光光谱发生改变, Ir(piq)3的相对发光强度增强, 器件发光效率下降且效率滚降现象明显。 通过对器件进行J-V测试, 发现在Ir(ppy)3单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高, 但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)3后, 陷阱填充电流基本保持一致。 瞬态电致发光测试表明, 随着Ir(ppy)3掺杂比例的提高, 器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低, 这是由于Ir(ppy)3具有一定的传导电荷作用, 会减少器件中的陷阱载流子, 这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)3是限制载流子的主要能级陷阱。 同时发现随反向偏压的增大, 瞬态发光强度增大且发光衰减加速, 这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放, 重新复合发光, 说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子, 而由于主体三线态激子具有较长的寿命, 激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离, 从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧, 导致发光衰减加速。 在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)3共掺杂器件实验中发现, 随着PTB7掺杂浓度提高, 陷阱浓度变大且器件效率降低, 具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。 因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中, 深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱, 引起载流子大量堆积, 从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧, 使器件的发光效率衰退。
有机磷光电致发光器件 双掺杂 陷阱电荷 瞬态电致发光 PhOLEDs Double dopants strategy Trapped charges Transient electroluminescence measurement 光谱学与光谱分析
2019, 39(4): 1018
北京交通大学光电子技术研究所 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
为研究钙钛矿材料的发光特性和机理, 制备了稳定的MA0.6Cs0.4PbBr3钙钛矿发光二极管, 通过瞬态电致发光测试, 分析了器件在脉冲电压下的电流和发光曲线。MA0.6Cs0.4PbBr3发光二极管在恒定的电流密度10 mA·cm-2下, 亮度从最大值衰减至一半持续时间超过30 min, 保证了瞬态测试的准确性。在0.1~20 ms脉宽测试中, 器件发光效率随时间增加, 断电后有反向电流; 在5.5~8.0 V的脉冲幅值测试中, 低电压的亮度最先达到饱和; 在0~2.0 V基准电压测试中, 高基准电压时亮度值更低。分析瞬态测试结果, 发现离子迁移(MA+,Br-)导致钙钛矿层的界面附近发生能带弯曲, 使得载流子注入减弱, 同时抑制了激子的离化, 提高了激子复合几率。
钙钛矿 瞬态电致发光 离子迁移 能带弯曲 perovskite transient electroluminescence ion migration band bending
1 中国科学院半导体研究所 材料重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
研究了不同温度下几种结构的有机电致发光器件(OLED)的瞬态电致发光响应特性以及电流密度-电压-亮度特性。研究发现, 启亮电压随温度升高而减小的加速度在200 K时出现拐点, 且这一数值主要由电子传输层Alq3的迁移率决定。当温度为200 K时, 延迟时间td最重要的影响因素是MoO3空穴注入势垒, 随着温度的升高, Δtd逐渐减小, 到300 K时基本消失。Vf代表光衰减时间随温度增长的平均速率。MoO3注入层和电致发光材料Ir(ppy)3都会对载流子的堆积起促进作用。由MoO3注入层不同引起的ΔVf是0.52 μs/K, 由电致发光材料Ir(ppy)3不同引起的ΔVf 是0.73 μs/K。
有机电致发光 瞬态电致发光响应 载流子输运 低温 organic electroluminescence transient electroluminescence response carriers transport low temperature
1 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光电子技术研究所, 北京 100044
掺杂型有机电致发光器件中载流子累积、 载流子复合等物理过程的深入了解对提高器件效率和稳定性有重要作用。 通过瞬态电致发光测量可以研究掺杂型有机电致发光器件内部载流子累积。 对结构为: ITO/NPB(30 nm)/host: Ir(ppy)3/BCP(10 nm)/Alq3(20 nm)/LiF(0.7 nm)/Al(100 nm)的器件分别研究主体材料以及客体掺杂浓度变化对有机掺杂型器件瞬态发光行为的影响。 实验发现, 当单脉冲驱动电压关闭后, 只有TAZ: Ir(ppy)3掺杂器件出现发光瞬时过冲现象, 即发光强度衰减到一定时间时突然增强; 且随着客体掺杂浓度的增加, 瞬时过冲强度逐渐增强。 通过分析TAZ: Ir(ppy)3掺杂器件的瞬时过冲强度对主体材料与掺杂浓度的依赖关系, 进一步发现, 瞬时过冲效应强度主要受限于发光层内部积累的电子载流子; TAZ: Ir(ppy)3发光层内电子容易被客体材料分子俘获并积累, 电场突变时陷阱电子容易跳跃到主体材料上并与主体材料上积累的空穴形成激子, 激子能量传递到客体材料上并复合发光继而出现发光强度的瞬时过冲现象。 研究发光瞬时过冲行为可探究器件发光层内的载流子和激子的动态行为, 有利于指导器件的设计, 从而减少积累电荷的影响, 提高器件的性能。
瞬态电致发光 有机电致磷光 瞬时过冲 陷阱电荷 Transient electroluminescence Phosphorescent organic light emitting devices Overshoot Trapped charge
School of Physics and Technology, University of Jinan, Jinan 250022, China
Frontiers of Optoelectronics
2012, 5(3): 279
