正交溶剂法制备基于“自主体”TADF材料的多层OLED器件及性能评价

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热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)材料通过单重态-三重态的反向隙间窜越过程,不使用贵金属即可实现100%的内量子效率,被誉为第三代有机发光材料。溶液法制备有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)相比于真空蒸镀法具有生产成本低、工艺简单以及能够实现大尺寸制备等优点,受到了越来越多研究人员的关注。对于多层OLED器件,在溶液加工的过程中会出现不同层之间的界面混合现象。此外,TADF材料主客体掺杂的发光层会出现相分离现象导致器件整体性能的下降。因此,本文通过正交溶剂法对多层器件进行优化,避免了下层材料被上层溶剂破坏,保证了各功能层的完整。在此基础上,优化发光层及空穴传输层,溶液法制备多层OLED器件并测试其性能。第一部分,基于poly-TPD/PVK双空穴传输层结构的优化。以经典的TADF发光材料4Cz IPN掺杂入主体材料CBP中作为发光层(Emitting Layer,EML,10.7wt%-4Cz IPN:CBP),分别选取1,2-二氯乙烷和甲苯:乙酸乙酯(v:v=1:1)混合溶剂作为poly-TPD/PVK和PVK/EML之间的正交溶剂,并通过调整EML的旋涂参数,优化其薄膜质量及厚度。当EML溶液浓度、旋涂转速和旋涂时间分别为5 mg/m L、2000 rpm和60 s时,得到的器件性能最优,启亮电压为3.6 V,最高亮度为6144 cd/m2,最大电流效率为8.9 cd/A。第二部分,在双空穴传输层结构的基础上,以本实验室合成的三嗪基“自主体”聚合物TADF材料PCz-m CP100-x-Pxz Trzx(X=10,20,30,40)作为EML,正交溶剂法制备非掺杂型OLED器件。首先在PVK/EML之间选取甲苯:间二甲苯(v:v=1:1)混合溶剂作为新的正交溶剂,在该混合溶剂中并不影响发光材料的TADF及光物理性能。接着通过优化PVK的浓度,有效地改善了激子的复合区域,提升器件性能。当EML为PCz-m CP70-Pxz Trz30时,器件表现出最高亮度为956.8 cd/m2,最大电流效率5.4 cd/A,电致发光光谱发射峰位位于548 nm,发出黄绿色光。第三部分,以本实验室合成的另一种三嗪基“自主体”聚合物TADF材料PTPA-m CP100-x-Pxz Trzx(X=10,20,30,40)作为EML,正交溶剂法制备非掺杂型OLED器件。在甲苯:间二甲苯(v:v=1:1)混合溶剂中,该系列发光材料具有分子内电荷转移及TADF特性。基于poly-TPD/PVK双空穴传输结构,通过优化PVK的浓度和发光层,得到性能较优的器件。当PVK的浓度为3 mg/m L,EML为PTPA-m CP70-Pxz Trz30时,器件的最高亮度为1036 cd/m2,最大电流效率为5.8 cd/A。第四部分,基于4Cz IPN:CBP发光材料,以本实验合成的三苯胺-咔唑基超结构分子CRA-TPAx-m CP100-x(X=0,25,50,75)作为空穴传输层,溶液法制备器件。在同一条件下,该系列材料均表现出比poly-TPD/PVK双层结构更为优异的器件性能,可以完全替代双层结构。当空穴传输层为CRA-TPA75-m CP25时,器件的最高亮度达到10370 cd/m2,最大电流效率为21.4 cd/A,分别约是双层结构的1.7倍和2.3倍。
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