采用场发射阴极提高TOLED器件发光亮度和效率的研究

在碳基薄膜场电子发射、TOLED器件研究及自主研发的EFDMS溅射技术前期工作基础上，将内场电子发射概念应用于OLED。采用场发射阴极作为TOLED的阴极，以一种强制性的方式注入电子，以提高电子注入效率从而提高TOLED器件发光效率。引入场发射阴极后保留了TOLED器件的原有结构和OLED技术的原有优点，为提高OLED器件发光亮度提供一种新的途径。以重掺杂n型Si为衬底，制备多种碳基薄膜场发射阴极用于TOLED器件，最终选择出最适合的一种。在完善EFDMS技术基础上，以该技术溅射ITO膜，最终制备出对有机层无损伤的、基本结构为Si/场发射阴极/有机层/ITO顶阳极的TOLED器件,同比条件下力争使TOLED的发光亮度和效率提高3－5倍。研究场发射阴极对提高OLED器件电子注入效率和发光效率的作用，并根据内场电子发射理论，对场发射阴极电子注入OLED有机层的微观机理作出合理解释。

本项目主要就以下三项工作开展了研究：（1）采用MPCVD方法制备OLED用场发射碳基薄膜阴极；（2）完善能量过滤磁控溅射（EFMS）技术；（3）利用EFMS技术制备OLED器件ITO阳极。取得如下研究结果：（1）快速生长锥形的链状碳纳米管薄膜，沉积时间仅1min；制备出片状纳米金刚石膜；在黑硅衬底和抛光单晶硅片衬底上生长了含氢非晶碳（α-C:H）薄膜；采用氧化还原法制备出石墨烯；制备出多晶片状金刚石的球形团簇薄膜；在两个不同的催化剂层条件下实现了石墨烯的可控生长。（2）利用EFMS技术分别制备了金属Ti膜、Al膜、TiO2薄膜和ITO薄膜并研究了过滤电极网孔大小对薄膜性能影响，发现EFMS技术制备的薄膜晶粒均匀细小、结构致密、表面平整。（3）利用EFMS技术在多种工艺条件下制备了用于OLED器件的ITO薄膜和TiO2光催化薄膜，发现EFMS技术可改善薄膜光电性能；在81℃的沉积温度下得到了电阻率为4.9×10-4Ω.cm，可见光区平均透过率达到87％的ITO薄膜；在最优化条件下制备了光催化性能提高的TiO2薄膜，对RhB的降解速率达到0.00267 min-1。（4）对OLED器件结构进行了研究，在器件ITO阳极与有机层之间施加石墨缓冲层改善了阳极与空穴传输层的界面接触性能，使器件的开启电压从6.4V降低至3.7V，电流效率从0.73cd/A提高到0.98cd/A；在OLED器件的AZO阳极与空穴传输层之间施加Al2O3薄膜缓冲层提高了器件的空穴电流和整体性能，电流效率达到原器件的3.4倍；最后，利用EFMS技术制备了结构为ITO/TPD/Alq3/Al的TOLED器件，器件的开启电压降低为2V，电流效率和发光效率分别可达到1.374 cd/A和0.175 lm/W，分别为DMS器件的8.1倍和11.7倍。