OLED電極材料,決定OLED器件的性能及使用壽命

2020-12-04 大話百科天地

有機材料的適當選取可以大大提高 柔性OLED器件的發光性能。近年來,人們投入了大量的精力去開發各種新材料,以期研製出具有更好性能的EL器件,從而實現全色顯示。從 柔性OLED器件的結構來考慮,柔性有機電致發光材料可以分為:電極材料、載流子傳輸材料和發光材料,而電極材料又分陽極材和陰極材料。

1.陽極材料

OLED的陽極材料主要作為器件的陽極,要求其功函數儘可能的高,以便提高空穴的注入效率。OLED器件要求電極必須有一側是透明的,因此通常選用功函數高的透明ITO導電玻璃或塑料作陽極。ITO(氧化銦錫)玻璃在400nm~1000nm的波長範圍內透過率達80%以上,而且在近紫外區也有很高的透過率。

ITO玻璃目前已經商用化,可直接在其上製備OLED,但為了改善OLED的性能,需對ITO膜表面進行處理,使之適應有機物薄膜。常見的處理方法有:酸或鹼處理;氧等離子體處理;UV-臭氧處理及惰性氣體濺射;表面氧化等。也有文獻介紹對於共軛聚合物發光器件選用摻雜共軛聚合物作為陽極,幾種P-doped共軛聚合物(polypyrrole,poly-thiophenederivatives,polyaniline)都具有良好的穩定性,所以可以作為空穴注入電極。

據報導其不僅提高了器件的效率,而且對器件的壽命也有很大的提高。美國NavalRe-searchLaboratory的W.H.Kim,Z.H.Kakafi等人也使用導電聚合物Poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)Poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)作為陽極,做出了比用ITO做陽極效率高,壽命長的OLED器件。

2.陰極材料

OLED的陰極材料主要作為器件的陰極,為提高電子的注入效率,應該選用功函數儘可能低的金屬材料,因為電子的注入比空穴的注入難度要大些。金屬功函數的大小嚴重的影響著OLED器件的發光效率和使用壽命,金屬功函數越低,電子注入就越容易,發光效率就越高;此外,功函數越低,有機、金屬界面勢壘越低,工作中產生的焦耳熱就會越少,器件壽命也會有較大的提高。OLED的陰極通常採用以下幾種形式:

①單層金屬陰極。如採用Ag、Al、Li、Mg、Ca、In等,但由於它們在空氣中易氧化而不穩定,因此常採用與其它穩定金屬合金的方法,如鎂銀合金做陰極既可以提高器件量子效率和穩定性,又在有機膜上形成穩定堅固的金屬薄膜。

②合金陰極。為了既能提高器件的發光效率,又能得到穩定的器件,通常採用金屬合金作為陰極。在蒸發單一金屬陰極薄膜時,會形成大量的缺陷,造成耐氧化性變差;而蒸鍍合金陰極時,少量的金屬會優先擴散到缺陷中,使整個有機層變得很穩定。將性質活潑的低功函數金屬和化學性能較穩定的高功函數金屬一起蒸發形成金屬陰極、如Mg:Ag(10:1),Li:Al(0.6%Li)合金電極,功函數分別為3.7eV和3.2eV。其優點是提高器件量子效率和穩定性;能在有機膜上形成穩定堅固的金屬薄膜。

③層狀陰極。這種陰極是在發光層與金屬電極之間加入一層阻擋層,如LiF、CsF、RbF等,它們與Al形成雙電極。阻擋層可大幅度的提高器件的性能。由一層極薄的絕緣材料如LiF、Li2O、MgO、Al2O3等和外面一層較厚的Al組成,其電子注入性能較純Al電極高,可得到更高的發光效率和更好的I-V特性曲線。

④摻雜複合型電極。將摻雜有低功函數金屬的有機層夾在陰極和有機發光層之間,可大大改善器件性能,其典型器件結構是ITO、NPD、Alq、Alq(Li)、Al,最大亮度可達30,000cd/m2,如無摻雜Li層的器件,亮度僅為3,400cd/m2。

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