郝斌 張春玉 趙梓強(qiáng) 孫銘澤

摘要：有機(jī)發(fā)光二極管是一種新型顯示技術(shù)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)全色顯示而言，要求有紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光。其中紅光最不易于實(shí)現(xiàn)，研究表明染料摻雜和加入微腔結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高效紅色發(fā)光的有效方法。

關(guān)鍵詞：有機(jī)發(fā)光二極管;紅色;微腔

一、前言

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）又稱有機(jī)電致發(fā)光器件，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種令人矚目的固體化平板顯示技術(shù)。與其它顯示技術(shù)相比，OLED顯示具有低直流電壓工作、功耗小、成本低、發(fā)光效率高、發(fā)光顏色可覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光譜區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，使其在平板顯示領(lǐng)域成為非常有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。但是多數(shù)有機(jī)發(fā)光材料發(fā)射譜帶都很寬，難以滿足實(shí)際顯示應(yīng)用對(duì)色純度的要求，促使人們探索獲得窄化譜線的方法。

目前OLED的純紅光發(fā)光主要是通過(guò)摻雜的方法：將紅光染料摻雜到寬帶隙的主體材料中，能量通過(guò)空間傳遞（Foster）原理從主體材料轉(zhuǎn)移至紅光染料。雖然目前有很多研究小組致力于開(kāi)發(fā)新型高效的紅光染料。但真正具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的仍然十分有限。為此，如何合理設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)，有效、方便的提高紅光成分的發(fā)光效率，已經(jīng)成為解決紅光OLED瓶頸的首要任務(wù)。

二、微腔有機(jī)發(fā)光二極管

光學(xué)微腔是一種具有高品質(zhì)因子而尺寸在光波長(zhǎng)量級(jí)的光學(xué)微型諧振腔。目前，國(guó)際上已經(jīng)對(duì)有機(jī)微腔的腔量子電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了廣泛的研究，并獲得了三基色及白色發(fā)光的有機(jī)微腔發(fā)光二極管。展示了其在高效顯示與照明方面的重要應(yīng)用前景。對(duì)于實(shí)現(xiàn)全色顯示而言，要求有色純度較高的紅、綠、藍(lán)三色發(fā)射。有研究表明在染料摻雜紅色有機(jī)發(fā)光二極管中引入光學(xué)微腔，通過(guò)模擬計(jì)算對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，用來(lái)提高器件的發(fā)光效率，并通過(guò)控制發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)提高發(fā)光色純度，模擬結(jié)果用于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，可以節(jié)省時(shí)間、人工和材料損耗。此項(xiàng)研究能深化人們對(duì)空間限域條件下光與物質(zhì)相互作用規(guī)律的認(rèn)識(shí)，并且利用微腔來(lái)控制材料自發(fā)發(fā)射特性，將進(jìn)一步加快OLED在光電信息領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)程。

三、紅色微腔有機(jī)發(fā)光二極管

目前紅色有機(jī)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)紅色發(fā)光的途徑：（1）摻雜能發(fā)紅光的染料，利用能有效進(jìn)行能量傳遞的染料摻雜，通過(guò)在靠近空穴傳輸層和發(fā)光界面附近形成的激子被染料中心俘獲來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光，（2）用稀土離子配合物作基質(zhì)或激化劑，（3）引入微腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)紅光發(fā)光。

1996年，Jordan，Rothberg等人研制出了效率增強(qiáng)的紅色微腔有機(jī)發(fā)光二極管。微腔結(jié)構(gòu)是由具有反射率80%的介質(zhì)鏡布拉格反射鏡與金屬鏡構(gòu)成。發(fā)紅光的染料不像其他染料那么多，并且對(duì)于小分子的有機(jī)器件來(lái)說(shuō)，有機(jī)膜是在真空下加熱蒸鍍的，要求紅色染料要有一定揮發(fā)性，因此許多離子型染料不太適用。要使能量傳遞完全，一般可以有兩種方法：使用輔助摻雜劑作為中介使從基質(zhì)至發(fā)光客體的能量傳遞更為有效;或選用能級(jí)更為匹配的有機(jī)熒光染料與基質(zhì)材料。

2008年，李陽(yáng)等通過(guò)對(duì)溶液法金屬誘導(dǎo)晶化多晶硅薄膜制備工藝的優(yōu)化，制備出性能良好的P 型摻雜多晶硅薄膜，其光學(xué)特性表現(xiàn)為在紅光區(qū)域具有比較高的反射率和很小的吸收率，因此用它替代ITO 用作紅光OLED 的陽(yáng)極材料。由于此薄膜對(duì)可見(jiàn)光比較高的反射率和陰極鋁對(duì)可見(jiàn)光的高反射性，使之形成了一定Q 值的微腔效應(yīng)。結(jié)果顯示該器件最大流明效率比用ITO 作陽(yáng)極制備的OLED 提高了57%。進(jìn)一步優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，調(diào)整發(fā)光層在腔中的最佳位置，可以大大增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度高、單色性好的紅色微腔有機(jī)電致發(fā)光顯示器件。

2013張麥麗等使用新型紅光磷光材料R-4B作為微腔OLED的發(fā)光層，高反射AI陰極和半透半反射AI陽(yáng)極為微腔的兩端反射鏡。討論了腔長(zhǎng)的變化對(duì)器件性能的影響。結(jié)果表明，微腔結(jié)構(gòu)可以使光譜窄化，得到了性能較好的紅色磷光OLED。安濤等研究了摻雜劑（DCJTB）濃度對(duì)紅光有機(jī)發(fā)光二極管性能影響.實(shí)驗(yàn)采用真空熱蒸鍍的方法，在高準(zhǔn)確度膜厚控制儀的監(jiān)控下，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)薄膜功能材料的精確蒸鍍.得到較為理想的紅光有機(jī)發(fā)光二極管.

2019年制作了異質(zhì)結(jié)堆疊發(fā)光層紅色磷光有機(jī)發(fā)光二極管，采用主客體交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的發(fā)光層，分別優(yōu)化了單主體層和單客體層的厚度。采用的主客體交錯(cuò)發(fā)光層的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，且因?yàn)槟芊謩e調(diào)整主客體層的厚度而改善因客體分子聚集或因長(zhǎng)程偶極子間相互作用對(duì)發(fā)光效率的影響，為非摻雜磷光有機(jī)發(fā)光二極管的制備提供了思路。

總之，染料摻雜和引入微腔是提高紅光發(fā)光二極管發(fā)光效率和色純度的有效方法。

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基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)S202110191091 ）資助項(xiàng)目