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从OLED器件工艺、材料到屏幕设计及试验线设备采购

编辑:liuchang 2017-12-15 10:52 浏览 评论 0 赞    来源:  中华显示网

  器件基本结构

  OLED器件基本结构为多层型,多层型可以是具有异质界面的迭层型结构和模糊界面层型结构。有机电致发光器件实际上又可以分为多种器件结构,这些结构是为了适应材料性能和器件性能要求而设计的。

  某些结构在提高发光效率和性能稳定性方面是相当重要的,如掺杂型和消除界面型结构等已经是当前引导有机电致发光器件的发展方向。

  与这些结构相对应的发光机制解释给出了很值得注意的模型。有机电致发光器件结构一般有:电子传输层(ETL,electron transport layer)、发射层(EL,emitter layer)、空穴传输层(HTL,hole transport layer),是有机电致发光器件主要有机功能层。典型有机电致发光器件结构:

  双层A 型(doublelayer-A 简称 DL-A)

  此器件结构是由美国柯达(Kodak)公司所提出,最主要的特点是发光体(emitter)也具有传输电子的能力。标准器件的结构由下而上分别为ITO(阳极)/HTL/ETL(发光体)/阴极金属,最著名的例子为:玻璃基板/ITO/NPB/Alq/Mg:Ag。

  DL-A 型图:

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双层-B型(doublelayer-B 简称 DL-B)

  双层-B型(doublelayer-B 简称 DL-B)

  此组件结构是由日本九州大学的Saito 教授组提出,最主要的特点是空穴传输材料可当发光层(emitter)。发光的区域不仅在靠近HTL/ETL之接口上,且可由扩散方式将发光区域扩散至整个HTL。标准器件的结构由下而上分别为玻璃基板/ITO/HTL(发光体)/ETL/阴极金属。

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三层A 型(threelayer-A 简称 TL-A)

  这种器件结构也是由日本九州大学的Saito 教授组所提出,最主要的特点是在HTL/ETL 之间置入一层发光层,这层发光层薄得像Langmuir-Blodgettfilm 一样,使得激子(exciton)被局限在此层产生强烈的发光。其标准器件的结构由下而上分别为:玻璃基板/ITO/HTL/EML/ETL/金属阴极。

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三层B 型(threelayer-B 简称TL-B,)

  这种组件结构是由日本山形大学的Kido 教授组所提出,器件结构与TL-A 相似。但最主要的特点是在HTL/ETL 之间的激子限制层(excitonconfinement layer 简称ECL)。

  激子限制层的厚度可以调节发光位置,可以认为的控制他向两侧中的一侧发光或两侧发光,若将ECL调整合适,可使激发子同时在HTL 及 ETL生成,让HTL 及 ETL同时发光,而将发光混成白光。其标准组件的结构由下而上分 别 为 :玻璃基板/ITO/HTL/ECL/ETL/金属阴极。

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含有染料的掺杂型结构

  荧光染料或掺杂在电子传输层或掺杂在空穴传输层与电子传输层的混合层中目前这种结构的稳定性最高。其标准组件的结构由下而上分别为玻璃基板/ITO/HTL/DEL/ETL/金属阴极。

  需要注意的是电子和空穴的阻挡层,尽管在很多情况下电子和空穴的阻挡层也同时起到电子和空穴传输层作用,但在很多情况下也需要另加。

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东京1.5分彩登陆  对于电子和空穴的阻挡层性能应满足以下基本要求:它分别直接与空穴传输-发射层和电子传输-发射层接触,并且本身具有比其它材料宽的禁带;分别具有高的电离能和高的电子亲和能。

  Fuji 等人设计出一种单量子阱结构的OLED 器件,可描述为:ITO/TPD/超薄Alq/TPD(可变)/Mg:In。

  他们发现随着电压的升高,发光颜色由蓝到绿,复合移向ITO 电极。最近他们用分子束沉积法装配了间隔多层结构的OLED 器件,利用这种结构,实现了呈各向异性的发光器件。

  另外Ohimori 等人以Alq/TPD 装配了多量子阱(multiplequantumwell)(MQW)结构的OLED 器件。当MQW 结构中的Alq 层厚度在10~20nm时,表现出最有效的发射性质,这一发现跟Tang 以前的报道相一致。

  电流注入特性

  从有机电致发光器件结构可以看出,任何一种器件结构至少存在两个界面,具有两个界面的最简单的器件结构为:ITO阳极/有机膜/金属阴极。

  至于多层结构的器件的界面就更多,因而对有机电致发光器件特性的影响也就更复杂。深入了解有机电致发光器件的界面对有机电致发光器件性能的影响,必须了解电流在有机电致发光器件中的传输过程。

东京1.5分彩登陆  有机电致发光器件都是以ITO 为阳极,ITO有良好的整流特性。有机薄膜是绝缘体,禁带宽度很宽,载流子主要来自电极的注入。

  电流通过金属/有机界面的注入过程有肖特基注入和隧穿注入两种过程,肖特基电流注入过程是热激发过程,这种热过程使电流越过金属/有机层界面势垒;而隧穿注入电流是因势垒厚度变薄产生那样三角形势垒,对一个器件来说,到底哪个过程支配着它的I-V 特性还不好定论,因为器件中电极与有机材料的界面因素很复杂。

  但对于多数情况来说,通过金属/有机界面的过程是隧穿过程。但有人认为电流流过Li:Al/LiF/Alq界面的注入是隧穿过程。不管哪种情况,由I-V曲线求得的注入电流值都比实际的电流值小,其原因可能是有机材料中的状态密度小以及存在的微量缺陷等导致界面接触特性不好。

  同时还不清楚有机材料中的载流子有效质量大小,另外薄膜的介电常数也比体材料小。

  界面特性

  金属/有机层的界面状态

  一般有机材料为半绝缘性的,因此在金属(含ITO)/有机层的界面处存在一个高电位势垒。载流子跨越该界面的传输过程遵从金属/绝缘膜界面的传输过程(肖特基发射、Fowler-Nordhein贯穿),因此,研究金属电极间的有机薄膜结构的电流-电压特性,就可弄清载流子注入及传输机制。

  如果器件偏压低于1eV 的势垒,则不会有电流流过。对于金属有机薄膜的界面还不清楚什么样的界面结构更适合于载流子注入。对于通常的金属/绝缘膜界面,若势垒高度为1-2eV 时,隧道距离要大于10 nm。

  也就是说,低的场强难以产生明显的隧道注入。因此等价的势垒高度比单纯能带推测的要低,或者可以推断,电场集中在金属界面上。有关有机EL器件中金属/有机界面的微观形貌可用电子分光技术来研究,结果表明在该界面处存在势垒移位,把真空能级作为共同标准能级,再对不同材料各自独立测得的电离能或电子亲和势等还不能直接进行比较。

  在界面处因材料组分不同也会形成不同的界面层,因而电极材料的扩散或在界面层形成的氧化层情况也不同。

  

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