1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 兴县经开区铝镁新材料研发有限公司，山西 兴县 033600
3 山西浙大新材料与化工研究院，山西 太原 030000
金属卤化物钙钛矿具有高的缺陷容忍度、可调的发光峰位与较窄半峰宽等优异光电特性，在开发高性能发光二极管方面展现出巨大潜力。钙钛矿发光二极管的低成本溶液制备有利于其应用于显示与照明领域的大规模商业化生产，但溶液成膜过程中伴随着有机溶剂的挥发，成膜时易形成缺陷态，不利于高性能器件的实现。在钙钛矿前驱体溶液中引入添加剂是一种简单有效的钙钛矿缺陷钝化策略，其中，路易斯碱被证明是非常有效的添加剂之一。基于此，本文提出在前驱体溶液中引入小分子路易斯碱添加剂（山梨醇）来钝化薄膜缺陷，并制备了钙钛矿发光二极管。研究证明，山梨醇的引入可以明显改善薄膜质量，且山梨醇浓度为0.3 mol·L-1时，制备的器件实现了最佳电致发光性能，如最大外量子效率和亮度分别达到6.71%和7 654 cd·m-2，且器件展现出较好的光谱稳定性与重复性。本工作对改善多晶薄膜成膜质量和提高钙钛矿发光二极管器件方面具有重要意义。
多晶钙钛矿 发光二极管 山梨醇 缺陷钝化 polycrystalline perovskite light-emitting diodes sorbitol defect passivation
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 山西浙大新材料与化工研究院，山西 太原 030024
3 兴县经开区铝镁新材料研发有限公司，山西 兴县 033600
金属卤化物钙钛矿发光二极管具有颜色可调、色纯度高、光谱稳定性好等优点，成为近年来的研究热点。溶液加工的多晶薄膜钙钛矿发光二极管制备工艺简单且成本低，但结晶过程中容易形成缺陷，进而影响器件性能。本文提出采用低成本的葡萄糖作为钝化剂，制备多晶薄膜钙钛矿发光二极管，葡萄糖的加入有效抑制了器件中缺陷诱导非辐射复合损失。在葡萄糖浓度为0.2 mol·L-1时，缺陷钝化效果最佳，器件的最大亮度达到11 840 cd·m-2，最大电流效率为7.89 cd·A-1，光谱稳定性及色纯度好，且表现出较好的重复性。本文为多晶薄膜钙钛矿发光二极管中缺陷的钝化提供了简单而有效的方法。
钙钛矿发光 多晶薄膜 葡萄糖 缺陷钝化 perovskite light-emitting polycrystalline thin film glucose defects passivation
1 太原理工大学 新型碳材料研究院， 山西 太原 030000
2 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室， 山西 太原 030000
碳量子点团聚将导致严重荧光猝灭，大幅降低其发光效率，阻碍了其作为发光材料在显示和照明器件中的应用。通过主客体掺杂方案可有效解决上述问题，但水溶性的碳量子点不能和有机的主体材料相匹配。针对该问题，本文通过在碳量子点表面接枝亲油性的芳香类官能团，保证碳量子点油溶性的同时使其具备一定的载流子传输性能，采用该方案制备出发光峰在533 nm、荧光量子产率为43%的黄色油溶性碳量子点。将该碳量子点分散到聚甲基丙烯酸甲酯中涂敷在紫外发光二极管(365 nm)灯珠表面，制备的光致发光器件发出明亮黄光(560 nm)，最大亮度达到23 000 cd/m2。进一步将该碳量子点掺杂到聚乙烯基咔唑中作为发光层，制备了主客体掺杂的电致发光器件，器件的发射峰位于552 nm，最大亮度达到35.07 cd/m2。上述研究表明，合成油溶性的碳量子点发光材料并将其掺杂到母体材料中作为发光层，可有效抑制碳量子点团聚诱导荧光猝灭问题，对发展高性能碳量子点基发光器件具有重要意义。
碳量子点 发光二极管 三苯甲基 主客体掺杂发光层 亮度 carbon quantum dots light-emitting diode triphenyl methyl host and guest doped luminescent layer brightness
1 南京邮电大学 有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地,信息材料与纳米技术研究院, 柔性电子(未来技术)研究院, 江苏 南京 210023
2 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
发展新型高性能黄色磷光材料是实现高品质互补色白光有机发光器件(OLEDs)的关键。本工作中, 使用氯原子功能化的2-苯基喹啉衍生物作为环金属配体, 乙酰丙酮作为辅助配体, 通过温和的合成方法制备了一种新型氯功能化的黄色磷光铱(Ⅲ)配合物(Ir1)。通过核磁共振谱和单晶X-射线衍射确认了配合物的结构。该配合物在二氯甲烷中具有强的宽谱带黄色磷光发射, 最大发射峰位于574 nm, 发射寿命为1.29 μs, 量子效率达到51％。与同类发射波段的铱(Ⅲ)配合物相比, 该黄光配合物具有非常宽的单分子发射半峰宽(101 nm)。进一步制备了基于该磷光配合物的高性能黄光OLEDs, 器件最大发射峰位于568 nm, 发射半峰宽达到88 nm, 器件最大亮度、外量子效率、电流效率和功率效率分别达到18 310 cd/m2、20.8%、58.16 cd/A和48.3 lm/W。结果表明该黄色磷光配合物在高性能互补色白光有机发光器件方面具有重要前景。
磷光 铱(Ⅲ)配合物 黄光 电致发光 半峰宽 phosphorescence iridium(Ⅲ) complex yellow emission electroluminescence full width at half maximum
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 重庆文理学院 新材料技术研究所微纳米光电材料与器件联合创新中心, 重庆 402160
3 太原理工大学 材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
蓝色荧光材料在作为有机发光器件(OLED)的蓝光发光层材料方面具有很大的商业应用潜力。本文将4-(9H-咔唑-9-基)苯胺(CzPA)作为电子给体单元、三氟甲基苯基(FMP)作为电子受体单元, 通过在CzPA和FMP之间分别引入苯, 9,9'-二辛基-9H-芴和双(9,9′-二辛基-9H-芴)作为π-共轭桥, 设计并合成了一系列基于扭曲A-π-D-π-A构型的蓝色荧光材料(CzPA-B-FMP, CzPA-F-FMP, CzPA-DF-FMP), 并研究π-共轭桥与材料光物理性质之间的关系。通过对材料的相关光物理性质以及电荷转移特性的详细比较, 可以分析得出: CzPA和FMP之间的π-共轭桥长度的增加可以增强激发态的局部激发特性, 进而提高这些材料的荧光量子效率和器件的外量子效率。但是, 过长的π-共轭桥将导致更大的分子间共轭效应, 不利于材料光物理性质的优化。
蓝色发光 荧光材料 电荷转移 外量子效率 OLED OLED blue light-emitting fluorescent materials charge transfer EQE
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学 新材料工程技术研究中心, 山西 太原 030024
3 太原理工大学 材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
制备了具有高激子利用率的A-π-D-π-A结构的蓝光荧光材料CzPAF-CP, 并通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱以及理论计算等方法对化合物的光物理性质及激发态性质进行了研究。该化合物表现出显著的溶剂化效应, 溶剂化红移高达116 nm。根据Lippert-Mataga关系以及瞬态光谱测试证明CzPAF-CP具有局域电荷转移杂化态, 这一点从理论计算结果也可以得到证明。由于CzPAF-CP具有扭曲A-π-D-π-A结构, 在水含量高达90%的水和四氢呋喃混合溶液中荧光没有被猝灭, 具有聚集诱导发光性质。以CzPAF-CP为发光材料制备的OLED器件发射蓝光, 其电致发光光谱最大发射峰在452 nm, 半峰宽54 nm, 色坐标为(0.150, 0.117)。最大外量子效率达到6.3%, 激子利用率达到71.6%, 超出25%的上限, 这是由于CzPAF-CP局域电荷转移杂化态导致高能级单线态和三线态激子发生反系间窜越导致的。
局域态 电荷转移态 激子利用率 OLED OLED local excited state charge transfer excited state exciton utilizing efficiency
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学 新材料工程技术研究中心, 山西 太原 030024
利用C60和CuPc形成有机半导体异质结作为阳极ITO修饰层, 制备了高效绿色磷光有机发光二极管(OLEDs)。与常规MoO3阳极修饰层相比, C60(5 nm)/CuPc(25 nm)面异质结修饰器件的最大电流效率和外量子效率(EQE)提高了12%和11%, 分别为60 cd/A和16.8%; 而CuPc∶C60 (30 nm, 50%)体异质结修饰器件则提高了26%和27%, 分别为67 cd/A和19.3%。高的器件效率一方面归因于C60与CuPc异质结界面处积累的电荷会在电压的作用下形成高效的电荷分离和空穴注入, 另一方面归因于异质结具有吸收绿光光子形成光生载流子的光伏效应。利用CuPc∶C60体异质结修饰阳极的器件由于具有更高效的电荷积累、更合适的空穴传输性、更平衡的载流子复合和更好的光伏特性, 器件效率要比C60/CuPc更优。研究表明, 这种基于C60与CuPc 的有机半导体异质结可作为优越的ITO阳极修饰层。
有机半导体异质结 阳极修饰层 效率 磷光有机发光二极管 organic semiconductor heterojunction anode modified layer efficiency phosphorescent organic light-emitting diodes
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学 材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
3 太原理工大学 化学化工学院, 山西 太原 030024
提出了一种非掺杂式电荷生成层：LiF/Al/C60/m-MTDATA,以其制作的叠层有机电致发光器件的最大电流效率和功率效率达到48.4 cd/A和19.4 lm/W,分别是单层发光器件的2.95倍和1.65倍.通过设计一系列含不同电荷生成层的倒置型器件,证实了电荷的生成和分离作用均发生在C60/m-MTDATA界面,同时通过对C60和Al的厚度以及Al蒸镀速率的研究,揭示了电荷生成和分离机制.
有机电致发光器件 电荷生成层 叠层 organic light-emitting device charge generation layer tandem
