年20119月 SectroscoandSectralAnalsis ppypy 2328Vol.31,No.9,2331-pp,Setember2011 p
()IrFVK体系发光特性的研究3掺杂Pppy
高利岩,赵谡玲*,徐 征,张福俊,孙钦军,张妍斐
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,光电子技术研究所,北京 100044
()摘 要 对蓝色磷光材料I和电致发光(特性进行了rFVK薄膜的光致发光(PL)EL)ppy3不同浓度掺杂P//()////研究。并制备了结构为ITOPEDOT:PSSPVK:IrFBCPAlLiFAl的蓝色磷光有机电致发光器ppyq33
()件。实验结果发现,磷光材料掺杂浓度不同,器件发光特性不同。当IrFEL光谱ppy3掺杂浓度比较低时,()()中可以观察到P会发生浓度猝灭;当IVK较弱的发光;当IrFrFppyppy3掺杂浓度较高时,3掺杂浓度比()较适中时,EL光谱中观察不到PVK的发光,只有IrF-V-L特性的比较,当掺杂浓度ppy3的发光。通过I为4%时,器件的光电特性最好。
()关键词 PVK;IrFppy3;能量传递;蓝色磷光
:/()中图分类号:O482.3 文献标识码:A DOI10.39640593201109232804.issn.1000---j
料。通常将磷光材料作为客体材料掺杂到具有宽带隙的主体
引 言
[1]
987年Tan 自1g首次实现低直流电压驱动的高亮度有
机电致发光器件(以来,OOLED)LEDs以其响应速度快、视]25-,在平板显示应用中显现角宽、低能耗和效率高等特点[
,是材料中。实验中常用的基质材料为聚乙烯基咔唑(PVK)一种常用的宽禁带蓝色发光光电聚合物,具有良好的成膜性,较高的玻璃化温度和空穴迁移率。
近年来,很多研究报道了一些有关Ir配合物的的电致和
[14]
()光致发光特性,比如绿色有机磷光材料I和蓝色有rppy3[5]
,并从实验和理论上都进行了比较详细机磷光材料FIric1p
出巨大潜力,越来越引起人们的广泛关注。为了实现全色显示,首先要求红、绿、蓝三基色的电致发光器件实用化。目前,红光和绿光OLEDs已基本能满足要求,而蓝光器件的性能还不能满足实际应用,尤其是蓝光器件效率比较低,在
5,6]
。以荧光材料一定程度上严重制约了全彩色显示的发展[
()的分析研究。而基于蓝色有机磷光材料IrFppy3的掺杂体系发光特性研究报道的比较少。本文选用PVK作为主体材()()料,IrFrFppyppy3作为客体材料,研究了不同浓度I3掺杂P和EVK体系的光致发光(PL)L特性,并对该掺杂体系的发光机理进行了研究。
,由于三线态激子没有得到有效的利用,为发光层的OLEDs只有单线态激子辐射发光,因此发光内量子效率始终不能超
[]
过2能有效5%的理论限制7。而磷光材料的电致发光(EL)
1 实 验
()VK作为基质材料,IrF 实验中Pppy3作为掺杂剂。首
()先将PVK和IrF0和ppy3分别溶于氯仿中,配成浓度为1·m()5mL-1的溶液,然后把IrFVK按一定质量gppy3和P()比混合,IrF%,3%,4%,5%。ppy3的掺杂浓度分别为2()并以IrFVK作为发光层,制备了多层结构的ppy3掺杂P/有机电致发光器件,器件结构为:ITOPEDOT∶PSS(40/()///nm)PVK∶IrF40nm)BCP(15nm)Al10nm)ppyq3(3(
利用单线态和三线态激子,内量子效率从理论上可以达到
[,]
100%89,是荧光器件的4倍,所以,近几年磷光有机电致
)成为有机电致发光领域的又一研究热发光器件(PHOLEDs]1012-。点,是提高器件发光效率的主要手段[
))目前,和铂(两种重金属离子PHOLEDs中以铱(IrPt配合物掺杂的EL效率最高,其中比较成熟的主要为Ir配合
]1315-。因为I物[r配合物三线态寿命比较短,并且具有较高的
发光效率,是研究得最多也是最有应用前景的一种磷光材
,修订日期:2010111020110326---- 收稿日期:
),教育部博士点基金项目(),北京市自然10974013,10804006,1077401320090009110027,20070004024 基金项目:国家自然科学基金项目(
),国家杰出青年科学基金项目(),国家(科学基金项目(项目(和优秀博士生科技创新基金110202860825407973)2010CB327705))项目(资助141106522
:1980年生,北京交通大学光电子技术研究所博士研究生 eail08118355@btu.edu.cn 作者简介:高利岩,-mj
:ailslzhaotu.edu.cn*通讯联系人 e-m@bj
第9期 光谱学与光谱分析/。其中,LiF(1nm)AlPEDOT:PSS作为空穴缓冲层,PVK
作为空穴传输层,BCP作为空穴阻挡层,Alq3作为电子传输层,LiF作为电子注入层。在制备发光器件前,将ITO玻璃衬底分别用洗涤剂、乙醇、丙酮和去离子水超声清洗,然后用氮气吹干;再对清洁好的ITO表面进行臭氧处理,除去表面的碳污染,提高功函数,以利于空穴从ITO阳极注入到有机层中。将PEDOT∶PSS旋涂于处理好的ITO衬底上,在,除去多余的水分。干燥箱中110℃热处理10minPEDOT∶.45μm的水系过滤头进行过PSS在旋涂之前,先用孔隙为0
()滤。然后将PVK和IrFEDOT层ppy3的混合溶液旋涂在P上面。有机层BCP和AliF和Al均通过热蒸发q3及无机层L
的方法沉积。
本文中EL和PL光谱都用SPEX公司生产的fluorolo-g3型荧光光谱仪测量得到。器件的电流-电压-亮度特性用Ne-wot1830KeithleSource2410作为直流电源。 -C进行测量, py 实验中所有测试均用未封装的器件在室温和空气环境下进行()的。实验中所用主体材料PVK和磷光材料IrFppy3的分子结构式和器件结构如图1所示。
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:AFi.2 (a)bsortionsectraofIr(FPVKandIr 3,gppppy)
()):FoedPVK;(b1:absortionsectrumof 3dppyppp
()IrF2:PLemissionsectrumofPVK 3;ppyp
()Fi.1 ChemicalstructureofPVKandIrF 3,gppy
andconfiurationofdevice g
2 结果与讨论
2.1 光致发光特性
()为了研究IrFVK体系的发光特性,我们ppy3掺杂P()()首先测量了IrFPVK及IrFVK混合体ppyppy3、3掺杂P()()系的吸收特性,如图2所示。aIrF88nm附近ppy3约在3有较强的吸收;PVK在331和345nm处有两个较强的吸收()主要表现为P峰;在PVK∶IrFVK的吸ppy3混合体系中,()收,这是由于IrFppy3的掺杂浓度比较小。为了进一步研()究PVK和IrFVK的ppy3之间的能量传递,我们测试了P()(所PL光谱和IrFb)ppy3的吸收光谱之间的关系,如图2
()示。由图可以看出,PVK的PL光谱和IrFppy3的吸收光谱有较大重叠。根据Frster能量传递理论,光谱重叠面积()越大,能量转移概率越高。因此,PVK和IrFppy3之间可能存在能量传递。
()rFL 另外,我们还比较了Ippy3不同掺杂浓度薄膜的P
()特性,为了方便比较,将光谱按IrFppy3的发光峰进行了)归一化,如图3(所示。从图中可以看到,当掺杂浓度为a2%时,PVK的发光还很强。随着掺杂浓度的增加,PVK的
):Fi.3 (aPLsectraoffilmswithdifferentdoinconcen -gppg
:EtrationsofIr(Fb)xcitationsectrumof 3;(ppy)p
()PVK∶IrF3ppy
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光谱学与光谱分析 第31卷
)也相应增强,从而引起器件性能下降。从图5(中可以看c出,当掺杂浓度为4%时,器件效率最高,说明此时能量转移的最充分。
()发光逐渐减弱,IrFppy3的发光逐渐增强。当掺杂浓度达(到5%时,PVK的发光基本消失,只有IrFppy)3的发光。实验中激发波长采用的是PVK的最大吸收峰345nm,所以()激发光能量应该主要被PVK吸收,然后传递给IrFppy3。()这说明PVK和IrFrppy3之间发生了能量传递。所以,当I()Fppy3掺杂浓度比较低时,主体材料向客体材料的能量传递还不够充分。随着浓度的增加,PVK的发光在减弱而Ir()Fppy3的发光在增强,这是由于两者之间能量传递也在增加。当掺杂浓度达到5%时,PVK的发光峰几乎观察不到,()说明主体的能量充分转移到客体上。IrFppy3的发光峰随()着掺杂浓度的增加发生红移,可能是由于IrFppy3分子的
15]
。当监测波长为4极性所致[来自I80nm(r(Fppy)3的发
()时,光)PVK∶IrFVK的激发峰,ppy3激发光谱对应的是P()()如图3所示。由此可以进一步说明IbrFppy3的激发来自PVK的吸收。2.2 电致发光特性
()图4为驱动电压为12V时,IrFppy3不同掺杂浓度器件的电致发光光谱图,掺杂浓度分别为2%,3%,4%,5%。()从图中可以看出,当IrFPVK发ppy3掺杂浓度比较低时,()光比较强;随着IrFPVK发光逐渐ppy3掺杂浓度的增加,变弱。当掺杂浓度达到4%时,PVK发光几乎完全消失,只()()能观察到IrFrFppyppy3发光。这是由于当I3掺杂浓度()比较低时,PVK向IrFppy3的能量传递不完全,随着掺杂浓度的增加,能量传递逐渐增大,而掺杂浓度过高,三线态激子会发生浓度猝灭,影响器件发光性能。
),)Fi.5 Currentdensitvoltae(aluminancevoltae(band --gygg
)currentefficienccurrentdensitccurvesofdevices - yy(
Fi.4 ELsectraofdeviceswithdifferent gp
()doinconcentrationsofIrF 3pgppy
、亮度-电压(及电流效J-V)L-V) 器件的电流密度-电压(
(),())率关系特性曲线分别如图5和(所示。由图可以看abc出,器件都具有很好的整流特性,这说明器件具有良好的光()电特性。在相同驱动电压下,随着IrFppy3掺杂浓度增加,器件亮度先增大后减小,当掺杂浓度为4%时,器件亮度最(大。当掺杂浓度为5%时,亮度反而变小。这可能由于IrF-p)py3浓度过低时,主客体材料之间能量传递不完全,出现了
(PVK的发光,从而导致器件亮度和效率都比较低。当IrF-p)py3浓度过高,有机分子之间相互作用增强,浓度猝灭效应
3 结 论
()rFVK的光致发光(PL) 研究了Ippy3不同浓度掺杂P
和电致发光(特性,实验结果表明,主体材料PEL)VK和客()()体材料IrFrFppyppy3之间存在能量传递,随着I3掺杂浓度的增加,主客体之间能量传递增强,掺杂体系发光性能也随之发生变化。当掺杂浓度较低时,PVK发光很强,随着()掺杂浓度增加,PVK发光逐渐消失,只有IrFppy3发光。(掺杂浓度过高,会导致浓度猝灭,器件性能变差。当IrF-p)%时,器件的光电特性最好。py3掺杂浓度为4
第9期 光谱学与光谱分析
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References
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()LuminescenceCharacteristicsofPVKDoedwithIrF 3pppy
*
,,,,,GAOLiZHAOSulinXUZhenZHANGFuSUN QinZHANGYanfeianunun - - -- -ggyjj
,M,,KeLaboratorofLuminescenceandOticalInformationinistrofEducationInstituteofOtoelectronicsTechnolo yypypgy
,BeiinJiaotonUniversitBeiin00044,China 1jggyjg
,[AbstractIntheresentworkthehotoluminescence(PL)andelectroluminescence(EL)characteristicsofTris22,4diflu -(--pp
)]())(ridineolorohenliridium(IrFdoednvinlcarbazolePVK)withdifferentdoinconcentrationswereⅢ)( - pypy(pyppypypg3) //ablueoraniclihtemittindiode(OLED)withthestructuresofITOPEDOT∶PSSPVKinvestiated.Andhoshorescent - ggggpp ()////∶IrerformancesFBCPAlLiFAlwasfabricated.Theexerimentalresultsshowthattheluminescenceofdevices pppyqp33()(),aredifferentasthedoinconcentrationofIrFsdifferent.WhenthedoinconcentrationofIrFslowerthelu -pgppypgppy3i3i
uenchinminescenceofPVKcanbefoundinELsectra.Whenthedoinconcentrationistoohih,concentrationmaoccur. qgppggy ,,()thedoinconcentrationissuitabletheluminescenceofPVKcannotbefoundonltheluminescenceofIrFanbeAs pgyppy3c hotoelectricerformanceinELsectra.Itisconcludedthatthedevicewithdoinconcentrationof4%hasthebestfound ppgpp accordintoitscurrentdensitvoltaeluminancecurve. -- gyg
();KewordsVK;IrFEnertransferBluehoshorescence P ppygypp3;y
()ReceivedNov.10,2010;accetedMar.26,2011 p
orresondinauthor*Cpg
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