不同空穴注入层对有机电致发光器件的影响

摘要：研究了不同空穴注入层对有机电致发光器件性能的影响，结果表明，由于m-MTDATA 具有良好的成膜性，以及空穴注入能力，可以改善空穴向发光层的注入，有助于提高器件的效率。

关键词：有机电致发光器件；空穴注入层；效率

中图分类号：TN383.1；TN873.3文献标识码：A

Influence of Hole Injection Layer on the Performance of OLEDs

WEIFu-xiang1, FANGLiang1,JIANGXue-yin2, ZHANG Zhi-lin2

(1.School of Materials Science & Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China; 2.Key Laboratory of Advanced Display and System Application, Ministry of Educaton, Shanghai University, Shanghai 201800, China)

Abstract:We investigated the influence of the hole injection layer on the performance of the OLED. Evidence shows that m-MTDATA exhibits a dense film structure and fine surface morphology, leading to easy hole migration and enhancing the efficiency of OLEDs.

Keywords: OLED;hole injection layer;efficiency

引 言

有机电致发光器件(OLED)具有驱动电压低、效率高、能实现大面积全色显示等优点，在平板显示领域引起了广泛的关注，近年来成为国际上的研究热点[1~3]。有机薄膜电致发光器件属于电荷载流子注入型器件，高性能的电致发光器件应具有发光效率高、寿命长、驱动电压低等特点，这不仅要求材料本身性能好(热稳定性好且具有高的荧光效率)，而且还要求载流子注入的平衡及易于注入和传输。在有机发光器件研究中，诸如铜酞菁、一氧化硅、三氧化铝、石墨等材料曾被人们开发用做阳极修饰或空穴注入材料。但这些材料当中，除了铜酞菁可以真空蒸镀制备薄膜外，其他无机材料大多采用溅射的加工方法，不仅加大了制膜难度，而且对器件性能的提高也不显著，因此没有被广泛使用。但铜酞菁的能级和常用的n型发光材料(Alq3)不相匹配，而且铜酞菁在可见光段有很强的吸收能力。因此，选择和开发新型的空穴注入及传输材料，对改善有机发光器件的性能是有重要意义的。

本实验采用不同材料作为空穴注入层，制备了有机电致发光器件，并对器件的光电性能进行了对比。

1实 验

实验中的器件结构和有机材料的化学结构如图 1 所示。本实验中以玻璃作为衬底，覆于其上的铟锡氧化物（ ITO） 用做阳极。我们分别选用CuPc，2-NATA，m-MTDATA作为空穴注入层（HIL），N，N '-bis-(1-naphthyl)-N，N'-diphenyl-1，1'-biphenyl-4，4'-diamine (NPB)作为空 穴 传 输 层，tris-8- hydroxy- quinoline Aluminum (Alq3)作为电子传输层和发光层，大约 120 nm 的蒸镀的金属 Al 用做阴极，1 nm 的 LiF 用做缓冲层，以利于电子注入。研究了不同空穴注入层对器件性能的影响。

2结果与讨论

基于不同的空穴注入材料，我们制备了结构如表1所示的器件。

图2是器件的电流密度一电压曲线，可见，加入空穴注入层后，器件的性能有了明显改善，相同电流密度下所需的驱动电压明显降低。电流密度为200mA/cm2时，器件A、B、C、D的驱动电压分别为15.9V、14.7V、12.8V、12.5V。可见，由于m-MTDATA 具有良好的成膜性，以及空穴注入能力，可以改善空穴向发光层的注入，增强了器件中的空穴注入。

图3显示了使用不同空穴注入层器件的发光亮度-电流密度性能。从该图中可以发现，空穴注入层的引入一定程度地提高了器件的发光亮度。在相同的电流密度下，器件D具有最高的发光亮度，电流密度为200/cm2 时，器件D的亮度为7,203cd/m2 ，是无空穴注入层器件A的的 1.8 倍。

从这几组器件的效率-电流密度曲线图（见图4）可以发现，空穴注入层的引入也显著地提高了器件的效率。当m-MTDATA做空穴注入层时，器件D在相同电流密度下的效率明显高于其他三类器件，而且随着电流密度的升高，器件的效率始终保持稳定。例如当电流密度为20mA/m2时，器件D的电流效率为3.9cd/A，常规铜酞菁空穴注入器件B的效率只有2.6cd/A。m-MTDATA空穴注入器件D的效率同铜酞菁注入器件B相比提高了50％。

经研究发现，m-MTDATA对器件性能的改善是由于m-MTDATA 具有良好的成膜性及空穴注入能力，可以改善空穴向发光层的注入。m-MTDATA比较稳定，能够有效地阻挡器件中阳极铟离子向发光层中的扩散，而 ITO/铜酞菁薄膜在空气中长期放置，界面会发生氧扩散，导致铜酞菁中空穴载流子传输能力下降，这对器件性能不利。此外，m-MTADA相比铜酞菁材料具有很高的透过率，提高了发光输出效率。铜酞菁的吸收光谱表明，铜酞菁材料在红色和紫外光段存在较强的光吸收，从而限制了其在红色和紫外电致发光器件中的应用。

3结论

实验中分别选用 m-MTDATA，2-NATA，CuPc作为空穴注入层，制备了有机电致发光器件，对器件的光电性能进行了对比。结果表明，m-MTDATA性能稳定，可见光的透过率高， 具有良好的成膜性，以及空穴注入能力，可以改善空穴向发光层的注入，是比较理想的有机电致发光器件的空穴注入层材料。

参考文献

[1] Kim Tae-Ho，Yoo Dong-Hee，Park Jong Hyeok. Enhanced electrophosphorescence via highly efficient energy transfer from conjugated polymer[J]. Appl. Phys. Lett.，2005，86(17)：171108.

[2] JIANG Wen-long，WANG Jing，DING Gui-ying，et al. A Novel Structure Organic White-light Device with DPVBi as Emitting Layers[J]. Journal of Optoelectronics・Laser，2007，18（8）：935-937.

[3] SHI Yu-meng，DENG Zhen-bo，XU Deng-hui，et al. The Luminance Efficiency Improvement of Organic Light Emitting Diode Using Multiple-quantum-well Structure[J]. Journal of Optoelectronics・Laser，2007，18（2）：171-174.

作者简介: 委福祥(1974-)，男，甘肃人，博士研究生，主要从事有机发光器件方面的研究，E-mail: 。