郝斌 張春玉 趙梓強 孫銘澤

摘要：有機發(fā)光二極管是一種新型顯示技術(shù)。對于實現(xiàn)全色顯示而言，要求有紅、綠、藍三色發(fā)光。其中紅光最不易于實現(xiàn)，研究表明染料摻雜和加入微腔結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)高效紅色發(fā)光的有效方法。

關(guān)鍵詞：有機發(fā)光二極管;紅色;微腔

一、前言

有機發(fā)光二極管（OLED）又稱有機電致發(fā)光器件，是近年來發(fā)展起來的一種令人矚目的固體化平板顯示技術(shù)。與其它顯示技術(shù)相比，OLED顯示具有低直流電壓工作、功耗小、成本低、發(fā)光效率高、發(fā)光顏色可覆蓋整個可見光譜區(qū)等優(yōu)點，使其在平板顯示領(lǐng)域成為非常有競爭力的技術(shù)之一。但是多數(shù)有機發(fā)光材料發(fā)射譜帶都很寬，難以滿足實際顯示應(yīng)用對色純度的要求，促使人們探索獲得窄化譜線的方法。

目前OLED的純紅光發(fā)光主要是通過摻雜的方法：將紅光染料摻雜到寬帶隙的主體材料中，能量通過空間傳遞（Foster）原理從主體材料轉(zhuǎn)移至紅光染料。雖然目前有很多研究小組致力于開發(fā)新型高效的紅光染料。但真正具有實際應(yīng)用價值的仍然十分有限。為此，如何合理設(shè)計器件結(jié)構(gòu)，有效、方便的提高紅光成分的發(fā)光效率，已經(jīng)成為解決紅光OLED瓶頸的首要任務(wù)。

二、微腔有機發(fā)光二極管

光學(xué)微腔是一種具有高品質(zhì)因子而尺寸在光波長量級的光學(xué)微型諧振腔。目前，國際上已經(jīng)對有機微腔的腔量子電動力學(xué)效應(yīng)進行了廣泛的研究，并獲得了三基色及白色發(fā)光的有機微腔發(fā)光二極管。展示了其在高效顯示與照明方面的重要應(yīng)用前景。對于實現(xiàn)全色顯示而言，要求有色純度較高的紅、綠、藍三色發(fā)射。有研究表明在染料摻雜紅色有機發(fā)光二極管中引入光學(xué)微腔，通過模擬計算對結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化設(shè)計，用來提高器件的發(fā)光效率，并通過控制發(fā)射波長來提高發(fā)光色純度，模擬結(jié)果用于指導(dǎo)實驗，可以節(jié)省時間、人工和材料損耗。此項研究能深化人們對空間限域條件下光與物質(zhì)相互作用規(guī)律的認識，并且利用微腔來控制材料自發(fā)發(fā)射特性，將進一步加快OLED在光電信息領(lǐng)域的應(yīng)用進程。

三、紅色微腔有機發(fā)光二極管

目前紅色有機發(fā)光二極管實現(xiàn)紅色發(fā)光的途徑：（1）摻雜能發(fā)紅光的染料，利用能有效進行能量傳遞的染料摻雜，通過在靠近空穴傳輸層和發(fā)光界面附近形成的激子被染料中心俘獲來實現(xiàn)發(fā)光，（2）用稀土離子配合物作基質(zhì)或激化劑，（3）引入微腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)紅光發(fā)光。

1996年，Jordan，Rothberg等人研制出了效率增強的紅色微腔有機發(fā)光二極管。微腔結(jié)構(gòu)是由具有反射率80%的介質(zhì)鏡布拉格反射鏡與金屬鏡構(gòu)成。發(fā)紅光的染料不像其他染料那么多，并且對于小分子的有機器件來說，有機膜是在真空下加熱蒸鍍的，要求紅色染料要有一定揮發(fā)性，因此許多離子型染料不太適用。要使能量傳遞完全，一般可以有兩種方法：使用輔助摻雜劑作為中介使從基質(zhì)至發(fā)光客體的能量傳遞更為有效;或選用能級更為匹配的有機熒光染料與基質(zhì)材料。

2008年，李陽等通過對溶液法金屬誘導(dǎo)晶化多晶硅薄膜制備工藝的優(yōu)化，制備出性能良好的P 型摻雜多晶硅薄膜，其光學(xué)特性表現(xiàn)為在紅光區(qū)域具有比較高的反射率和很小的吸收率，因此用它替代ITO 用作紅光OLED 的陽極材料。由于此薄膜對可見光比較高的反射率和陰極鋁對可見光的高反射性，使之形成了一定Q 值的微腔效應(yīng)。結(jié)果顯示該器件最大流明效率比用ITO 作陽極制備的OLED 提高了57%。進一步優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，調(diào)整發(fā)光層在腔中的最佳位置，可以大大增強發(fā)光強度，從而可以實現(xiàn)發(fā)光強度高、單色性好的紅色微腔有機電致發(fā)光顯示器件。

2013張麥麗等使用新型紅光磷光材料R-4B作為微腔OLED的發(fā)光層，高反射AI陰極和半透半反射AI陽極為微腔的兩端反射鏡。討論了腔長的變化對器件性能的影響。結(jié)果表明，微腔結(jié)構(gòu)可以使光譜窄化，得到了性能較好的紅色磷光OLED。安濤等研究了摻雜劑（DCJTB）濃度對紅光有機發(fā)光二極管性能影響.實驗采用真空熱蒸鍍的方法，在高準確度膜厚控制儀的監(jiān)控下，實現(xiàn)了有機薄膜功能材料的精確蒸鍍.得到較為理想的紅光有機發(fā)光二極管.

2019年制作了異質(zhì)結(jié)堆疊發(fā)光層紅色磷光有機發(fā)光二極管，采用主客體交錯結(jié)構(gòu)的發(fā)光層，分別優(yōu)化了單主體層和單客體層的厚度。采用的主客體交錯發(fā)光層的制備方法，工藝簡單，且因為能分別調(diào)整主客體層的厚度而改善因客體分子聚集或因長程偶極子間相互作用對發(fā)光效率的影響，為非摻雜磷光有機發(fā)光二極管的制備提供了思路。

總之，染料摻雜和引入微腔是提高紅光發(fā)光二極管發(fā)光效率和色純度的有效方法。

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基金項目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（項目編號S202110191091 ）資助項目