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1、第16卷第10期光学学报Vol.16,No.101996年10月ACTAOPTICASINICAOctober,1996*多层有机薄膜电致发光器件刘祖刚赵伟明姬荣斌张志林蒋雪茵许少鸿(上海大学嘉定校区材料科学系,上海201800)薛敏钊方斌(华东理工大学导电高分子室,上海200237)摘要制备了以苯乙烯基三苯胺衍生物(简称SA)为空穴传输层Alq3为发光层的双层有机薄膜电致发光器件。还把不同厚度的口恶二唑衍生物(PBD)加在SA和Alq3之间制备了两种三层结构的有机薄膜电致发光器件,实现了SA的蓝色发光。进行了器件存放实验,发现器件在大气中有较
2、好的稳定性。十个月之后,仍有较高亮度的发光。分析了不同器件中的电致发光光谱和电流电压、亮度电压关系。计算了它们的量子效率,三种器件的量子效率都在0.1%以上,对以铝为电子注入电极的器件而言这是比较高的。并从能级结构模型出发,分析了器件的各种性质。关键词电致发光,有机薄膜,稳定性。1引言[1～9]有机薄膜电致发光的研究工作取得了相当大的进展,得到了各种发光颜色的器件,这些器件的发光亮度也较高。只是由于稳定性较低,目前还不能达到实用化的程度。为了得到稳定性能好的器件,人们主要在材料和器件结构方面作了大量的工作,有许多新的有机发光材料和载流子传输材料
3、以及电极材料用于发光器件,在器件的结构方面,则大多是使用双层和三层结构,以此来提高器件的发光效率,期望提高稳定性。载流子传输材料在器件中对提高载流子注入效率和平衡相反电荷载流子浓度从而提高激子产生效率有重要作用。载流子从电极注入所需克服的势垒愈低,其注入效率就愈高。根据电极的功函数大小,选择具有合适的最高被占轨道和最低空轨道的载流子传输材料。在双层和三层结构的器件中,还可以通过选择每一层材料的功函数和禁带宽度即选择材料的最低空轨道和最高被占轨道的相对位置,来控制载流子的复合区域,从而控制发光颜[7]色。作者曾用芳香族二胺衍生物(diamine)
4、作为空穴传输材料与发光材料Alq3配合,制备了[10]双层结构的器件,提高了器件的发光效率。但因芳香族二胺衍生物的制备成本太高而限制了它的使用。本文将报道另一种具有较好的空穴传输能力,有较高的蓝色发光效率且制备容*国家自然科学基金资助项目。收稿日期:1995年11月14日;收到修改稿日期:1996年1月23日1466光学学报16卷易的苯乙烯基三苯胺衍生物(SA)。用其与Alq3配合,制得了双层结构的发光器件。这种器件的发光亮度更高,稳定性更好。用SA和口恶二唑衍生物(PBD)及Alq3配合制备三层结构的器件,得到了有SA发光成份的蓝绿色发光。2
5、实验2.1器件制备实验所用的苯乙烯基三苯胺衍生物是作者合成的,它的名称为N-(2-对甲氧基苯基)-苯乙烯基-N-对甲氧基苯基-苯胺,具有如图1所示的分子结构。实验中所用的PBD为2-(4-叔丁基苯基)-5-(4-联苯基)-1.3.4-口恶二唑,其分子结构也示于图1中。Fig.1StructuresofSA,PBDanddoubleandthreelayerdevices-3在充分清洁的ITO导电玻璃基片上,在约3×10Pa的真空条件下分别连续真空蒸发-3有机层SA和Alq3及SA、PBD和Alq3,蒸发速度控制在0.2～0.4nm/s。然后在1
6、0Pa的真空条件下于顶层上蒸发约200nm厚的金属铝电极,制得双层和三层结构的有机薄膜电致2发光器件。器件的发光面积为5×20mm。2.2测量有机薄膜的光致发光和器件电致发光光谱是在日立M-850荧光分光光度计上测量的。电致发光亮度由SL-801型亮度计测量,器件是由YJ82/2型直流稳压电源驱动的。J-V特性由KEITHLEY617型数字存储式电学测量仪测量。3结果与讨论3.1有机薄膜的光致发光光谱分别测量了Alq3薄膜、SA薄膜和PBD薄膜的光致发光光谱。三种薄膜的归一化光谱如图2所示。PBD的发光峰处在380nm～400nm,与SA的激发
7、峰重叠。SA的发光峰在470nm,与Alq3的520nm发光峰部分重叠。但SA和PBD的光致发光效率比Alq3高许多,相同厚度的SA和PBD薄膜的光致发光强度分别比Alq3薄膜Fig.2Excitation(dashed)andemission(solid)高4倍和3倍。说明SA和PBD的光致发光效率spectraofSA(1),PBD(2)andAlq3(3)是比较高的。双层和三层薄膜的光致发光光谱的thinfilms峰位在490nm左右。10期刘祖刚等:多层有机薄膜电致发光器件14673.2电致发光光谱双层结构器件(ITO/SA/Alq3/
8、Al,简称DLD)的电致发光光谱如图3所示。与Alq3的光致发光光谱一致,没有SA的发光成份。这说明SA只传输空穴,电子不能进入SA层中与空穴复合而产
