OLED器件结构的研究进展

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1、半导体光电器件制造技术与应用OLED器件结构的研究进展摘要：有机电致发光二极管(OLED)经过几十年的发展，在材料方面通过采用磷光材料理论上已达到100%的内量子效率，但传统OLED器件的发光效率约为20%，严重阻碍了OLED的发展。本文简介了OLED的工作原理，综述了国内外OLED器件的优化设计结构：光栅结构、纳米颗粒结构、凹凸界面结构、微腔结构、微透镜阵列结构和量子阱结构。关键词：OLED，结构优化，微结构，量子阱DevelopmentofthestructureofOLEDAbstract:Throughdecadeso

2、fdevelopment,nowadays,organiclight-emittingdiodes(OLED)haveachieved100%interquantumefficiency(IQE)byusingphosphorescentmaterials.However,theefficiencyoftraditionalOLEDstructuresonlyhave20%,whichseriouslyhinderedthedevelopmentofOLED.AftertheworkingprincipleofOLEDisin

3、troducedinthispaper,theoptimizationofstructuresofOLED,whichincludinggratingstructure,nanoparticlesstructure,concave-convexinterfacestructure,micro-cavitystructure,microlensarraysfilmstructureandquantumwellstructure,arerevieweddomesticallyandinternationally.Keywords:

4、OLED,structuresoptimization,microstructure,quantumwell1.引言有机电致发光二极管(OLED)由于同时具备主动发光、材料选择范围广、低驱动电压、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于柔性面板、使用温度范围广、制[1]备工艺简单等特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。图1.1光源的发展历程普通白炽灯虽然便宜，但它的发光效率只有5%（如图1.1所示），大部分的能量以热能损失掉；荧光灯的效率约为70%，然而它的生产中使用了汞等有毒物质，易造成环境污染；LED的发光效率虽高，但是

5、LED的制作工艺复杂、成本[2]高。OLED发光均匀，具有更高的显色性，不仅能实现大面积照明，而且能够-1-半导体光电器件制造技术与应用将器件制作在柔性衬底上。另外，OLED耗电量小以及高效、环保、安全等优势，吸引了科学界的广泛关注和国际知名公司的积极参与，并开始步入产业化阶段，世界上各大显示器巨头，如SONY、三星、LG等先后推出了自己的OLED产品。2.OLED的工作原理OLED是典型的夹层式结构，简单的OLED器件如图2.1所示，由阴极(Cathode)、电子传输层(ETL)、发光层(EML)、空穴传输层(HTL)和阳极

6、(Anode)构成。OLED的发光过程通常可分为五部分：外加电压的作用下，电子从阴极注入，空穴从阳极注入；电子穿过电子传输层向发光层移动，空穴穿过空穴传输层向发光层移动；电子和空穴在发光层相遇复合；电子和空穴复合产生激子，传递能量使电子从基态跃迁到激发态；激发态电子不稳定，向下跃迁以光子的形式释放能量。当然，为了提高OLED器件的性能也会引入电子注入层(EIL)、空穴注入层(HIL)等形成更复杂的结构，如图2.2所示。图2.1三层结构器件图2.2多层结构器件通常ITO薄膜的折射率约为1.80，普通玻璃衬底的折射率为1.55，有

7、机薄膜层的折射率为1.70-2.00，导致了出射光在ITO/玻璃、玻璃/空气的界面处发生全反射，限制了光的透出。虽然有机发光器件通过采用磷光材料理论上已达到100%的内量子效率，但普通OLED器件的出光效率约为20%，严重阻碍了OLED的发展。因此，如何有效的提高有机发光器件的出光效率，已经成为当今研究的热门课题。3.OLED优化结构3.1表面等离子激发[3]表面等离子体，是处于金属表面电子其横向(垂直于表面)运动受到表面的阻挡，造成表面附近的电子浓度出现梯度分布，从而形成局限于表面上的等离子体振荡。这种振荡在表面上形成的电子

8、疏密波就被定义为表面等离子体(SP)。一般情况下，光波色散直线处于表面等离子体子的色散曲线的左侧，如图3.1所示，若要使光子与表面等离子体子发生能量耦合，则表面等离子体子色散曲线和-2-半导体光电器件制造技术与应用光波色散曲线必须有交点。为了使内部SP与外部的光波发生耦合，可