双激子阻挡层在高性能磷光有机发光二极管中的应用

Organic light-emitting device (OLED) is initially commercialized in fields of flat panel display and solid state lighting. However, some problems are still needed to be solved, especially for further improving the efficiency and lifetime of the phosphorescent OLED according to appropriately widen exciton recombination zone and better exciton confinement in the light-emitting layer, which are the hot spots in the field of organic optoelectronics. This project aims to solve this critical scientific issue and make the physical mechanisms underneath more clear through systematically study on double exciton-blocking layer based novel structured OLED. Firstly, based on electronic and exciton emission models, the effect of double exciton-blocking layers on properties of carrier behavior (charge injection and transport) and exciton behavior (exciton formation, exciton diffusion, singlet-triplet intersystem-crossing, triplet-triplet exaction annihilation, and exciton-polaron quenching, etc.) are calculated and the related electroluminescence behavior are investigated. Secondly, designing and fabricating unipolar devices and OLED with exciton sensing layer to further reveal the physical processes which play a leading role. At last, high-performance phosphorescent OLED will be fabricated inserted by new double exciton-blocking layers. This project will provide a new program to solve the problems in the light source and will promote the further commercialization of OLED.

有机发光二极管（OLED）在新型显示和固态照明领域虽已开始进入实用化阶段，但仍存在某些亟待解决的问题，特别是如何适当拓宽激子复合区域及将激子有效限制在发光区域使磷光OLED的效率和寿命进一步提高，是当前有机光电子学领域研究的重点和热点。本项目针对这个重要问题，对双激子阻挡层OLED的新颖结构进行重点研究，力求解决影响器件性能的关键技术。首先拟基于电子模型和激子发射模型，计算双激子阻挡层的引入对磷光OLED中载流子注入和传输特性的影响，研究激子的产生、扩散、单线态激子-三线态激子系间串越、三线态激子-三线态激子湮灭和激子-极化子淬灭等过程对发光的影响。接着通过设计制备单载流子器件和含激子探测层的OLED，揭示起主导作用的物理过程。最后设计制备具有新型双激子阻挡层结构的高性能磷光OLED，为OLED进一步商业化提供一个解决发光光源的新方案。项目具有明显的科学价值和较好的应用前景。

双激子阻挡层在提高有机发光二极管（OLED）的效率和延长其寿命方面，表现出了显著的效果。开发新型的双激子阻挡层应用于磷光OLED中，将对新型显示和固态照明领域的大规模商业化提供一种新的解决途径。因此，对双激子阻挡层是如何适当拓宽激子复合区域及将激子有效限制在发光区域，无论是在基础研究还是在器件应用方面都具有非常重要的意义。到目前为止，双激子阻挡层的研究中最大的问题就是如何有效的调控激子的产生和复合辐射发光。本项目针对这个重要问题，对传统的全有机的双激子阻挡层和全无机钙钛矿/有机小分子材料复合双激子阻挡层进行了深入的研究，采用了新颖结构，基于电子模型和激子发射模型，发现双激子阻挡层的引入对磷光OLED中载流子注入和传输特性的影响不是十分明显，但是对于激子的产生、扩散、单线态激子-三线态激子系间串越、三线态激子-三线态激子湮灭和激子-极化子淬灭等过程的影响十分显著。通过设计制备单载流子器件和具有不同厚度的双激子阻挡层的OLED，研究发现前驱体溶液中不同添加剂的引入对载流子的传输起着关键性的作用，并且薄膜的成膜质量对激子的阻挡也起着关键性的作用。对两种新型的双激子阻挡层（DMFL-CBP/SPPO1和CsPbBr3/mCP)进行了研究，对厚度不同的双激子阻挡层进行研究，发现薄膜的厚度的改变不仅可以调整激子产生的界面和区域还对激子的限制有着至关重要的影响。最后设计并制备了具有新型双激子阻挡层结构的高性能红色和白色磷光OLED，为OLED进一步商业化提供一个解决发光光源的新方案。在本项目执行过程中 ，共计发表国外A1类论文2篇，国外A2类论文3篇，国外A3类论文1篇，国内T类论文2篇，国外会议论文1篇，获批专利5项。