基于新型共基質電子傳輸層的有機發光器件
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OLED具有驅動電壓低、效率高、能實現大面積全色顯示等優點，在平板顯示領域引起廣泛的關注，近年來成為國際上的研究熱點。OLED要求材料本身性能好(熱穩定性好且具有高的熒光效率)，而且還要求載流子注入的平衡及易于注入和輸運。Alq3為發綠光材料，其電子遷移率比通常的空穴傳輸材料TPD或NPB的空穴遷移率要小2個數量級。4，7一二苯基-1，10-鄰二氮雜菲(Bphen)是一種新型的電子傳輸材料，其電子遷移率為3．9×10-4~5．2×10-4 cm2／Vs，是Alq3材料的200倍以上。使用Bphen作電子傳輸材料獲得了許多性能優異的有機電致發光器件。在電子傳輸層材料中，摻雜Li、Cs等活潑金屬，可以進一步提高材料的電子遷移能力，活潑金屬同有機分子間的化學作用。本文將8-羥基喹啉鋰(Liq)與4，7-二苯基-1，10-鄰二氮雜菲(Bphen)按一定比例混合，組成混合電子傳輸層。實驗表明，混合電子傳輸層能夠有效增強電子注入和輸入，顯著提高了器件效率。
1 實驗
把氧化銦錫(ITO)玻璃襯底經清洗及等離子體處理后放入1．33×10-4Pa的真空室內，相繼蒸發空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層及電子注入層，然后制作金屬電極，其中混合電子傳輸層采用雙源蒸發的方法，最后器件密封測量。器件的亮度一電壓、電流．電壓特性用Keithley 2400測試儀及LSll0型亮度計組成的測試系統進行測量。圖1是本實驗所用的主要有機材料分子結構及器件結構示意圖。
2 結果與討論
2．1 Bphen：x％Liq層的電子傳輸特性研究
為了考察Bphen：x％Liq的電子注入與傳輸能力，首先制備了結構為ITO／BCP(10 nm)／Bphen：x％Liq(80 nm)／LiF(1 nnl)／Al(120 nm)的單載流子器件。從圖2可見，在Bphen中摻入一定比例的Liq后，電子傳輸性能有了顯著提高，摻雜質量分數較低時，隨質量分數的增加，其電子傳輸能力也逐漸提高，摻雜質量分數為33％時，導電性能最好，進一步增加Liq的含量，電子傳輸性能反而下降。驅動電壓為8 V時，Liq摻雜質量分數為0％、20％、33％、50％的單電子器件的電流密度分別為：74．6、202、260、169 mA／cm2。
2．2 器件性能
由上面的分析可知，當Liq的摻雜質量分數為33％時，混合層具有最高的導電能力，用其做為電子傳輸層，可以提高電子的注入效率，進而降低器件的驅動電壓，提高發光效率。因此，本文以Liq(33％)：Bphen做電子傳輸層，以檢驗其對器件性能的影響，并與純Bphen的器件作對比。采用的器件結構為：
cell―EBL：ITO／m-MTDATA／NPB／Alq3／Liq(33％)：Bphen／LiF／A1
cell-EB：ITO／m―MTDATA／NPB／Alqa／Bphen／LiF／A1
圖3為器件的電流密度-電壓和亮度-電流密度特性曲線。很容易看到，基于混合基質的電子傳輸層，能有效提高電子注入。20 mA／cm2電流下，器件cell-EBL和cell-EB的驅動電壓分別為4．6、5．2 V，二者的亮度分別為984 cd／m2和930 cd／m2。也就是說在20 mA／cm2電流下，引入Liq(33％)：Bphen的混合層作電子傳輸層，使工作電壓下降了0．6 V，而亮度卻增加了6％。
其次，OLED器件的發光效率也呈現相同的規律，圖4是器件的效率-電流密度關系曲線(插圖是器件的流明效率-電流密度關系曲線)。由圖4可知，器件cell-EBL的效率明顯高于器件cell-EB。20 mK／cm2電流下，器件cell-EBL的電流效率和流明效率分別為4．9 cd／A和3．33 lm／W，而器件cell-EB的電流效率和流明效率分別為4．6 cd／A、2．76 lm／W。也就是說在20 mA／cm2電流下，引入Liq(33％)：Bphen的混合層作電子傳輸層，使器件的電流效率和流明效率分別增加了7％和21％。同時，隨著電流密度的增加，器件cell-EBL的電流效率降低很緩慢，盡管輸入器件的電流密度不斷提高，器件的發光效率卻始終維持在4．8 cd／A左右，混合電子傳輸層的電子遷移率隨電場的變化很小，非常穩定，這在有機電致發光器件中具有突出的意義。
3 結論
當Liq的摻雜質量分數為33％時，Liq：Bphen的混合層具有最高的導電能力，用其做為電子傳輸層，可以提高電子的注入效率，進而降低器件的驅動電壓，提高發光效率。基于共基質電子傳輸層的器件驅動電壓比傳統器件降低了13％，器件的電流效率和流明效率分別增加了7％和21％。同時，隨著電流密度的增加，器件的電流效率降低很緩慢，盡管輸入器件的電流密度不斷提高，器件的發光效率卻始終維持在4．8 cd／A左右，可見，混合電子傳輸層的電子遷移率隨電場的變化很小，非常穩定，這在有機電致發光器件中具有重要的意義。
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