賀小光，姚春梅

(長(zhǎng)春師范大學(xué)物理學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130032)

有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)突破了傳統(tǒng)顯示器和液晶顯示器的缺陷障礙，凸顯出了自身的優(yōu)點(diǎn)。OLED擁有豐富的色彩，能夠主動(dòng)發(fā)光，體積小，厚度薄，視角寬，而且能耗低，響應(yīng)快，這都使得它能夠在顯示領(lǐng)域迅速占據(jù)一席之地并且擁有廣闊的市場(chǎng)，成為新一代平板顯示器的有力競(jìng)爭(zhēng)者［1］。OLED技術(shù)正處于一個(gè)發(fā)展和調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，雖然目前我國(guó)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及公司已投入了大量資金支持OLED的產(chǎn)業(yè)化，但其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中仍然有很多關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題未得到實(shí)質(zhì)性解決［2］。因此，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化材料性能，改善薄膜制備工藝，提高顯示分辨率，改進(jìn)封裝技術(shù)。尤其是對(duì)器件使用壽命和提高外量子效率的研究已到了瓶頸期，也是一個(gè)待解決的重大問(wèn)題［3］。為實(shí)現(xiàn)OLED的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，本文總結(jié)了幾種提高器件效率的方法。

1 有機(jī)電致發(fā)光器件制備及性能

有機(jī)發(fā)光器件一般為多層薄膜構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)，即將陽(yáng)極和陰極之間制備成有機(jī)發(fā)光層(圖1)。圖1a為典型的有機(jī)層，是由空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層構(gòu)成的OLED。當(dāng)所選材料可以同時(shí)具備發(fā)光層和載流子傳輸層的兩種功能時(shí)，有機(jī)層就可以簡(jiǎn)化成雙層結(jié)構(gòu)甚至單層結(jié)構(gòu)(圖1b、圖1c、圖1d)。為了優(yōu)化和提高器件的性能，通常OLED會(huì)采用多層結(jié)構(gòu)，以引入多種不同作用的功能層。

圖1 OLED 的結(jié)構(gòu)示意圖

外量子效率是指器件發(fā)射出的光子數(shù)與注入的電子數(shù)的比值。通常表示為

其中，q為基本電荷電量，λ為器件發(fā)光波長(zhǎng)，Idet(λ)dλ為探測(cè)波長(zhǎng)在λ到λ+dλ區(qū)間內(nèi)的入射光電流，R(λ)為λ到λ+dλ區(qū)間內(nèi)的探測(cè)波長(zhǎng)相應(yīng)光強(qiáng)，h為普朗克常數(shù)，c為真空光速，f為器件與探測(cè)光線之間的耦合系數(shù)(小于 1)［4］。

2 有機(jī)電致發(fā)光器件外量子效率的優(yōu)化方法

2.1 提高蒸發(fā)腔體的真空度

通常實(shí)驗(yàn)中采取的是真空熱蒸發(fā)法制備有機(jī)電致發(fā)光器件，因此，提高熱蒸發(fā)鍍膜機(jī)腔體的真空度可以有效地提高OLED的外量子效率。為了提高真空度，首先需要有一個(gè)能夠?qū)⑶惑w抽成真空的機(jī)械泵，然后需要與之相連的渦輪分子泵。在電機(jī)的帶動(dòng)下，機(jī)械泵是由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)完成對(duì)氣體的吸入、壓縮和排出。通常機(jī)械泵僅能抽到10－1Pa的極限真空，因此在有機(jī)電致發(fā)光器件的制備過(guò)程中，真空室的真空度需要通過(guò)渦輪分子泵與機(jī)械泵的聯(lián)合才能達(dá)到高真空。渦輪分子泵靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)氣體分子施加外力作用，使氣體分子單一地向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，類(lèi)似于一個(gè)極為精密的電風(fēng)扇，從而實(shí)現(xiàn)腔體的高真空［5］。

2.2 優(yōu)化有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)

為了提高OLED器件的發(fā)光性能，OLED結(jié)構(gòu)中需要經(jīng)常引入多種不同作用的功能層，例如:電子注入層和空穴注入層降低了電荷的注入勢(shì)壘，可以降低器件的工作電壓，減少器件工作過(guò)程中的焦耳熱。加入電子阻擋層和空穴阻擋層是為了提高器件內(nèi)的電子和空穴平衡，提高激子形成比例，從而提高器件效率［6］。

2.3 提高薄膜的潔凈度及均勻性

有機(jī)電致發(fā)光器件在制備之前一定要對(duì)帶有ITO的玻璃基板進(jìn)行紫外臭氧處理，這樣既可以清潔ITO的表面，同時(shí)也能增加ITO的功函數(shù)［7］。在使用紫外線處理時(shí)需要注意:(1)進(jìn)一步地清除灰塵，避免灰塵殘留在物體的表面，如加裝真空除塵裝置或同超聲波干洗配套使用;(2)清洗表面與光源的距離稍遠(yuǎn)時(shí)，臭氧會(huì)自動(dòng)分解，其作用被大大削弱;(3)容易被氧化的表面不適宜采用臭氧，應(yīng)通過(guò)氧化反應(yīng)來(lái)去除污垢。可通過(guò)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、厚皮成型過(guò)程、拉伸工藝等方法來(lái)提高薄膜的均勻性，以減少反射，避免造成局部光線無(wú)法射出，從而提高透過(guò)率。

2.4 基底表面修飾

微透鏡技術(shù)是修飾表面技術(shù)中的一種常用的方法，主要是通過(guò)在基底背面覆蓋無(wú)序或者有序的微透鏡陣列來(lái)減少光的全反射，從而提高光取出的效率。

2.5 提高載流子注入效率

載流子的注入效率是決定器件正負(fù)電荷注入是否均衡的主要因素。選擇高功函數(shù)的陽(yáng)極材料和低功函數(shù)的陰極材料可提高載流子的注入效率。此外，可以通過(guò)等離子處理來(lái)改善透明導(dǎo)電薄膜表面平整度及提高其功函數(shù)，從而益于載流子的注入，降低器件啟動(dòng)電壓，提高器件使用效率。另外，電荷傳輸層和發(fā)光層之間的勢(shì)壘相差較大，會(huì)導(dǎo)致電荷不易注入到發(fā)光層。

2.6 利用三線態(tài)激子

一般地，只有一種情況會(huì)發(fā)出電熒光，那就是單線態(tài)激子輻射衰減發(fā)出電熒光［8］。當(dāng)引入三線態(tài)激子，無(wú)論單發(fā)光層還是多發(fā)光層結(jié)構(gòu)的器件通常都會(huì)比熒光器件效率高。把紅綠藍(lán)三種磷光染料摻雜到階梯結(jié)構(gòu)的HOMO/LUMO能級(jí)的不同主體材料中，將激子產(chǎn)生區(qū)域擴(kuò)展到三種主體材料以獲得高效有機(jī)EL器件。

2.7 發(fā)光材料的選擇

選擇發(fā)光材料應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)條件:(1)以熒光量子效率較高的材料作為發(fā)光材料，熒光發(fā)射光譜處于400～800nm可見(jiàn)光區(qū)域。(2)具有良好的半導(dǎo)體特性，能傳導(dǎo)電子或空穴，或兩者兼具。(3)具有良好的熱穩(wěn)定性。(4)具有良好的成膜性，在幾十納米的薄層內(nèi)不產(chǎn)生針孔。為達(dá)到更精確的試驗(yàn)結(jié)果，判斷所制薄膜內(nèi)部所含元素的種類(lèi)和含量，我們通常采用EXD分析［9］。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)展史與發(fā)展現(xiàn)狀，以及存在的問(wèn)題和其未來(lái)的發(fā)展前景。通過(guò)對(duì)有機(jī)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的解析，探究提高有機(jī)電致發(fā)光器件外量子效率的方法。總結(jié)并提出了一系列方法，包括材料的準(zhǔn)備以及制備過(guò)程中需要注意的一些細(xì)節(jié)，從各個(gè)微小細(xì)節(jié)入手，多方面解剖器件的特性，根據(jù)其特性制造一個(gè)合適的制備環(huán)境。具體方法主要有提高腔體真空度、控制真空腔體的溫度、OLED采用多層多層結(jié)構(gòu)、提高薄膜的潔凈度、提高薄膜的均勻性、選擇熒光量子效率較高的材料制備發(fā)光層、基地表面修飾、提高載流子注入效率、利用三線態(tài)激子、提高薄膜的均勻性等?？傊?，有機(jī)EL器件具有很廣闊的發(fā)展前景，不斷去探究摸索，器件的外料子效率將會(huì)達(dá)到更高的高度。

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