利用Ag/tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum(Alq3)/Ag/Alq3/Ag这一金属/有机半导体多层结构作为阳极, 实现了超低效率滚降的顶发射白光器件。在该器件中, 我们在蓝光和橙光发光单元之间引入一个薄的4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-biphenyl(CBP)层, 从而减少橙光发光层与蓝光发光层的Dexter能量传递, 用以改善白光器件发光光谱及效率。通过优化微腔设计, 实现了对橙光磷光材料发射的调控。最终, 我们获得了在60 000 cd/m2亮度下效率滚降仅为17%的顶发射白光器件。在效率方面, 虽然顶发射白光器件与底发射白光器件不相上下, 但由于微腔效应的存在, 顶发射白光器件的效率滚降却远低于底发射白光器件的效率滚降。

采用氯化锌(ZnCl2)修饰镉基CdSe/ZnS蓝光量子点(B-QD)薄膜, 发现与量子点表面结合力更强的ZnCl2能够部分取代量子点长链配体油酸, 有效钝化量子点表面缺陷, 提高薄膜的荧光量子效率(PLQY)。此外, 由于ZnCl2具有偶极作用, 使量子点真空能级提高0.2 eV, 一方面可改善电子和空穴载流子注入平衡, 另一方面可有效降低发光器件的启亮电压, 提高器件的发光寿命。这种无机配体修饰量子点薄膜的方法可能为解决蓝光量子点发光二极管(B-QLEDs)因空穴注入困难和量子点表面缺陷导致器件性能不高的问题提供一个有效思路。

利用4,4',4″-tris(N-carbazolyl)triphenyl-amine (TCTA)、N,N'-dicarbazolyl -3,5- benzene (mCP)和1,3,5-tri(m-pyridin-3-ylphenyl)benzene (TmPyPB)作为主体材料制作出一系列蓝色有机电致发光器件。由于主体材料具有不同的最低未占有分子轨道(LUMO)能级和最高占有分子轨道(HOMO)能级,通过改变发光层中的主体材料和发光层数量,形成具有不同能级梯度结构的发光层,探究不同的发光层结构对蓝色磷光有机电致发光器件性能的影响。其中采用TCTA与mCP作为主体材料的双发光层结构器件A3具有最佳的性能,其最大电流密度、最大电流效率和最大亮度分别为134.94 mA/cm 2、40.28 cd/A和12070 cd/m 2。在所有器件中,器件A3也表现出低开启电压(3.25 V)和低效率滚降的特性。

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。

采用Bphen和BCP制成双电子传输层(Double electron transport layers,DETLs)的有机发光二极管器件, 与Bphen单独作ETL的器件相比, DETLs器件具有较小的空穴漏电流, 效率提升10%。与BCP独自作ETL的器件相比, 更多的电子注入使DETLs器件的效率在50~600 mA/cm2的电流范围内没有衰减。BCP作ETL的器件的效率从50 mA/cm2时的2.5 cd/A衰减至300 mA/cm2的2.1 cd/A, 衰减了16%。Cs2CO3∶BCP独自作ETL的器件效率在50~300 mA/cm2的电流范围内衰减了30%, 而Bphen/Cs2CO3∶BCP作DETLs的器件效率在50~600 mA/cm2的电流范围内衰减幅度为0, 原因是Bphen阻挡了Cs原子扩散至发光层。

基于一种将具有电荷传输性的双极性主体材料与蓝、黄光客体材料共蒸的单层结构的同质结结构, 制备了色温可调的白光有机电致发光器件(OLED)。由于不存在激子阻挡层, 单层结构容易发生漏电流现象, 致使OLED器件具有较高的工作电压和较低的电流/功率效率。在空穴/电子传输层进行p/n型掺杂的同质结结构则大大改善了器件性能。研究表明: 该种器件结构获得了相对较低的起压5.6 V, 较高的电流效率2.64 cd/A和低效率滚降, 其色坐标则随着亮度的增加沿着普朗克轨迹变化, 产生类似于太阳光的发光特性。另外, 对主体材料和共蒸层的电荷载流子的传输特性和复合机制也进行了一系列分析研究。

利用氧化钼(MoOx)作为p型掺杂剂, 以掺杂层4,4′-bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP): MoOx作为空穴注入层, 制备了一种结构为ITO/MoOx/CBP∶MoOx/CBP/CBP: tris(2-phenylpyridine)iridium(III)(Ir(ppy)3)/4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen)/LiF/Al的有机电致发光器件.器件中CBP同时作为空穴注入层、空穴传输层以及发光层母体材料, 这种结构具有结构简单同时能有效降低空穴注入势垒等优点.研究发现, 随着空穴注入层厚度的增加, 器件的电流密度增加, 表明p型掺杂层的引入能够有效增强空穴的注入; 通过优化器件空穴注入层与空穴传输层厚度, 器件性能有所提高, 最大电流效率为29.8 cd/A, 可以认为合理的优化空穴注入层和空穴传输层的厚度, 使载流子在发光层中的分布更加平衡是提高器件发光效率的主要原因.值得指出的是, 从电流效率最大值到亮度为 20 000 cd/m2时, 优化后器件的效率衰减仅为17.7%, 而常规器件的效率衰减则为62.1%, 优化后器件效率衰减现象得到了明显的改善.分析认为优化后的器件中未掺杂的CBP有助于展宽激子形成区宽度, 进而减弱了三线态-三线态湮灭、三线态-极化子淬灭现象, 激子形成区的展宽是改善效率衰减的主要原因.