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有机盐

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初中英语人教版课件ppt-激动得什么


2022年12月9日发(作者:ted演讲是什么)

第27卷第5期 发 光 学 报

2006年10月 CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE

VolJ 27 No.5

Oct.,2006

文章编号:1000—7032(2006)05-0679-05

有机吡啶盐的电致发光

徐春祥,徐洪光,孟瑞平,冯雪元,张家雨,崔一平

(东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心,江苏南京210096)

摘要:有机盐是一种离子化合物,其分子间依靠比范德瓦尔斯力大得多的离子键结合,这有利于器件稳定性

的提高。主要研究一种以新型有机吡啶盐ASPT(trans-4_[P-(N—ethyl—N一(hydroxylethy1)一amino)styry1]。N_

methvlpyridinium tetrapheny1.borate)作发光层的有机电致发光特性。实验发现有机盐ASPT是一种性能较好的

红光发射材料。利用ASFF作发光层的单层电致发光器件,可获得稳定的红色电致发光。通过对外场界面势

垒影响分析,我们讨论了这种单层器件的发光机理。为了探索ASPT中载流子传输与复合过程,并提高器件

性能,设计了ASPT/Alq,双层和TPD/ASPT/Alq,三层结构的器件,进一步研究了它们的光电特性。实验结果

表明,利用双层器件可获得亮度较高的红色发光。而在三层器件中,由于不同功能层的载流子传输特性的差

别,激发复合区域受到驱动电压的显著影响,因此电致发光光谱随电压的变化而变化。通过对光谱结构、能

级位置的分析,讨论了相关的发光机理。

关键词:有机盐;红光;光谱变化

中图分类号:TN383.1;TN873.3 PACC:7860F 文献标识码:A

1 引 言

经过二十多年的发展,有机电致发光已从当

初令人激动的实验现象走向了今天颇具市场诱惑

的现实产品。全色显示已成为研究者和产业界追

求的目标。基于有机材料的三基色发光是全色有

机发光与显示技术发展道路中最为基本的,也是

最为关键的技术之一。迄今为止,有机发光中绿

光和蓝光已基本符合应用要求,但红光的性能尚

需有明显的提高。目前,实现红光的主要方法有

两种:一是掺杂红光染料,利用基质向掺杂染料有

效的能量传递实现红光显示¨ ;二是用稀土配合

物作发光层l2 J。这些器件中的浓度猝灭、相分离

等问题影响着器件中能量传递的效率,从而阻碍

了器件性能的提高。有机盐是一种离子化合物,

其原子间依靠比范德瓦尔斯力大得多的离子键结

合,这有利于器件稳定性的提高。国内外已有不

少研究组在有机发光器件中引入了离子材料,以

期改善器件性能,如在MEH-PPV中引入I 降低

载流子的注入势垒 ;在PS.I)3HT中掺人FeC1,

降低驱动电压并提高发光亮度 ;利用AEQT・

2HC1和APT・2HC1提高器件的热稳定性等 。

本文以一种新型有机吡啶盐trans-4-[P一(N—ethyl—

N-(hydroxylethy1)-amino)styry1]一N—methylpyridi—

nium tetraphenyl-borate(ASPT)为发光层,在我们

已报道的单层器件基础上 ’ ,制备了双层及三

层结构器件,研究了它们的电致发光特性,并探讨

了可能的电荷传输机理。

2 实 验

参照文献[8]的报道,我们自行合成了ASFF

分子,进而在真空度为2.66×10 Pa的条件下

加热升华,将此有机分子蒸发到清洁的ITO导电

玻璃衬底上,再在此有机层上蒸镀一层纯度为

99.99%的高纯铝,作为有机发光二极管的阴极。

有机材料和铝电极的蒸发速率分别为1~2,5~6

nm/s,厚度分别为60,100 nlTl。为了进一步研究

基于ASFF材料的发光特性与载流子输运过程,

TPD和Alq 被分别用热蒸发方法引入器件之中,

构成双层及三层器件。各器件的膜层结构分别为

1TO/ASFF(60 nlT1)/A1(单层),ITO/TPD(40 nn1)/

nser(6o nn1)/A1(双层),ITO/ASPT(40舢)/Alq3

收稿El期:2005.12-28;修订日期:2006-02"-10

基金项目:国家自然科学基金资助项目(10274009)

作者简介:徐春祥(1965一),男,江苏兴化人,教授,博士生导师,主要从事有机电子学、纳米光电功能材料与器件等方面的研究。

E.mail:xcxseu@Sel1.edu.cn,Tel:(025)83601769-24

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发 光 学 报 第27卷

(40 nm)/A1(双层)和IT0/TPD(40 nm)/ASPT

(40 nm)/Alq。(40 nm)/A1(三层)。材料与器件

的吸收光谱与发射光谱(PL)分别用Shimadzu

UV一2102和Shimadzu RF一5000分光光度计测量。

电致发光(EL)的测量均以ITO为阳极,Al为阴

极。所有光电特性的测试均在室温、大气中进行。

3结果与讨论

3.1 ASPT的基本物理化学性质

实验中所使用的有机吡啶盐ASPT的分子结

构如图1所示。它是一种优良的非线性光学材

料 J,其双光子吸收截面比传统材料高2个量级,

双光子激光效率可高达17%,在上转换激光、光

限幅等方面具有潜在的应用。图1给出了ASPT

在三氯甲烷溶液中的吸收谱和光致发光光谱,可

以看出其吸收峰大约在460 nm处,其光致发光光

谱的峰值约位于590 nm处。

Wavelength/nm

图1 ASPT的分子结构及其在三氯甲烷溶液中的吸收谱

和发射光谱

Fig.1 The absorption and PL spectra of ASPT in CHC13

solution inserted with the toolecular structure[6。

ASPT可以很好地溶解于多种溶剂,如氯仿、

苯甲醇、二氯甲烷、三氯甲烷等。作为一种有机

盐,ASPT具有很强的极性。它的光学性能受到溶

剂极性的显著影响。调整溶剂的极性,其PL峰

值可在550—610 nm之间变化,详细的变化过程

在我们以前的工作中曾作过报道 。

3.2单层器件的EL特性

我们在以前的工作中已对单层ASPT的EL

特I生与发光机理作过详细讨论 ’ 。作为比较,

这里只作简要的阐述与讨论。图2给出了器件

ITO/ASPT/A1在不同电压下的电致发光光谱。从

图中看出,ASPT的电致发光光谱的峰值在610

nm,EL谱的线形不随电压的变化而改变,谱线形

状与PL谱类似,只是略有红移。这说明其EL谱

的来源与PL相同,都是来源于共轭的订电子跃

迁。但是,EL谱的半峰全宽约有160 nm,而PL

谱的半峰全宽仅有70 rim左右。EL光谱红移和

展宽可能有以下原因:1.在固态薄膜中,由于有

机分子间较强的相互作用引起分子的聚集,进而

导致光谱有所红移;2.在外电场的作用下,固态

‘窃

‘H

【工】

Wavelength/nm

图2器件ITO/ASFI'/AI在不同电压下的电致发光光谱

Fig.2 EL spectra of ITO/ASPT/AI devices at diferent

applied voltages.

Applied vohage/V

Applied vohage/V

图3 ITO/TPD/ASPT/A1(a)和ITO/ASPT/Alq3/A1(b)双

层结构器件中电流密度(.,)、相对亮度(曰)随电压

( )的变化关系

Fig.3 Dependence of current density(J)and relative EL

intensity(B)on the applied voltage(V)in the

double.1ayered devices of ITO/TPD/ASPT/A1(a)

and ITO/ASFI'/Alq3/A1(b).

一 _Ⅲ_).vⅢ一 lIs岛 P1岛岂 一 蛊_).vⅢ

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第5期 徐春祥,等:有机吡啶盐的电致发光

薄膜中离子和电荷的重新分布,将会影响有机物

能带结构或电子陷阱的能级,从而可能影响EL

光谱 引。

3.3双层器件的EL特性

为了探讨改善器件的发光性能,探讨器件中

电荷输运的过程,我们将TPD和Alq 分别引入

ASPT电致发光器件中,制成了ITO/TPD/ASPT/

Al和ITO/ASPT/AIq /AI两种双层结构。图3给

出了这两种器件中的电流密度和相对发光强度随

驱动电压的变化。可以看到,与我们已报道的单

层器件相比,器件的起亮电压、发光亮度等性能有

所改善,但并未得到大幅度提高。这意味着尚需

进一步优化器件的结构,或寻找更为合理的电荷

传输材料。有意义的是,这些器件所表现出的光

谱变化包含了一些值得探讨的物理过程,并对器

件结构的合理设计有所启发。图4和图5给出了

两种双层器件在不同电压下的电致发光光谱。由

图4(a)可以看出,ITO/TPD/ASPT/AI器件的发

光是一个主峰位于560 nm处的带谱,其光谱结构

15.4V

14.9V

14.3 V

13.6V

12.8V

12.1 V

11.7 V

11.0V

明显不对称,在长波表现出明显的拖尾。与单层

器件的光谱比较,可以看出560 nm处的发光不能

只归结于TPD或ASPT单一材料的发光,因为

TPD的EL峰值位于420 nm左右,而ASPT的EL

峰值处在610 nm附近。这一发光峰的出现应与

双层器件中界面的出现以及ASPT和TPD之间可

能发生的电荷转移或能量转移过程有关。如图4

(b)所示,考虑光谱的不对称性,可将其分解为峰

值分别位于540,610 nm处的两个谱带。图4(b)

同时给出了ITO/TPD/AsPT/Al器件中各层材料

的能级结构。从图中可以看出,TPD与ASPT的

HOMO能级之间的差与所分解的两峰之间的能

量差相对应。因此,我们认为,ITO/TPD/AS Al

中新的EL峰可能来自于ASPT和TPD之间的激

基复合物的发光。值得注意的是,从图4(b)所示

的能级结构看,由TPD向ASPT的空穴注人并不

存在势垒。也就是说,ASPT应起到空穴传输层的

作用。但事实上,ASPT的发光并未得到显著增

强。可能的原因是,空穴在ASPT中的迁移率很

Wavelength/nm Wavelength/nm

图4器件IT0/TPD/AsPT/Al在不同电压下的电致发光光谱(a)及其光谱拟合与能带结构(b)

Fig.4 EL spectra of IT0/TPD/ASP r/Al device at various applied voltages(a)and the spectral fitting(b)inserted with the

energy level diagrams. ’

Wavelength/nm

图5器件ITO/ASPT/Alq3/A1在不同电压下的电致发光光谱(a)亮度.电压曲线与能带结构(b)

Fig_5 EL spectra of ITO/ASPT/Alq3/A1 device at Val3OUS applied voltages(a)and B—V CHIVe(b)inserted with the energy

level diagrams.

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682 发 光 学 报 第27卷

低,以至于很多空穴被堆积于TPD/ASI ̄界面处

TPD的一侧,只有少量空穴注入到了AsPT中,从

而出现了较强的560 nm的激基复合物的发光和

较弱的AsPT的发光。当驱动电压的升高时,注入

ASF'T中的空穴会有所增多,从而可以看到其发光

也有所增强。

图5给出了器件IT0/ASPT/Alq /A1的EL

光谱、亮度一电压特性以及该器件的能级结构。从

图中可以看到明亮稳定的红色发光。图5(b)所

示的能级图表明电子可以顺利地从Alq 注入到

ASTP中,而从ITO注入的空穴主要被限制在AS—

PT中,因此激子的复合主要发生于ASPT之中

中,所以器件主要表现为峰值位于610 nm附近的

红色发光。由于ASPT中空穴的低迁移率,只有

少量的激子可在Alq 产生,因此在EL谱上可看

到位于520 nm附近的肩峰。

3.4三层器件的EL特性

图6给出了三层器件ITO/TPD/ASPT/Alq /AJ

在不同电压下的EL谱。可以看到在电压较低

时,器件的发光峰位于550 nm处,光谱结构不对

称,在长波侧有明显拖尾,类似于ITO/TPD/AS—

PT/A1双层结构的发光。随着电压的升高,光谱

中的红光成分显著提高。当驱动电压进一步增加

时,可以看到除红光成分增强外,510 nm处出现

了一个发射峰,且强度随电压升高而不断增强。

据此,我们将高电压下的EL谱分解为如图6(b)

所示的三个峰,其峰值分别位于510,540,620

nm,并可分别将它们归于Alq ,TPD/ASPT激基

复合物和ASVI"的发光。Alq 和TPD具有良好的

电子传输和空穴传输功能,而ASPT的空穴传输

能力很差。与前面分析的ITO/TPD/ASPT/A1双

层结构中的电荷输运过程相类似,在低电压下,激

子的复合来源于ASPT的LUMO能级到TPD的

HOMO能级的跃迁。驱动电压升高时,较多的空

穴可以注入到AsPT中,从而使红光发射增强。

电压进一步提高时,空穴进一步注入到Alq,中,

Wavelength/nm Wavelength/nm

图6器件ITO/TPD/ASPT/Alq /A1在不同电压下的电致发光光谱(a)及其光谱拟合(b)

Fig.6 EL spectra of ITO/TPD/ASP3"/Alq3/A1 device at various applied voltages(a)and the spectral fitting(b)

从而出现510 nm的发光。

4 结 :论

采用有机盐ASPT作为发光层,分别制备了

单层、双层和三层电致发光器件,获得了ASPT的

红光。TPD和Alq 的引入可以适当提高ASPT的

电致发光性能,但更多地表现为对发光光谱的影

响。从这些器件的EL特性可以推测ASPT中空

穴的迁移率很低。在TPD/ASPT结构中,发光主

要产生于TPD/ASVI"的界面处两者形成的激基复

合物中;而ASPT/Alq,结构中激子复合主要发生

于ASPT中。TPD/ASPT/Alq 三层器件的电致发

光光谱随电压变化与改变,低电压下,发光主要来

源于TPD/ASVI"界面的激基复合物,电压升高时,

复合区域向ASVI"和Alq 中扩展,从而出现相应

的红光与绿光发射。尽管我们对上述发光过程作

了较为合理的解释,但更为充分而直接的证据尚

待进一步研究。

参考文献:

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第5期 徐春祥,等:有机吡啶盐的电致发光 683

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(aminostyry1)pyfidinium salt dye[J].t,.Phys.Chem.,1996,100(1 1):4521-4525.

Electroluminescence of an Organic Pyridyl Salt

xu Chun—xiang,XU Hong—guang,MENG Rui—ping,FENG Xue—yuan,ZHANG Jia—yu,CUI Yi—ping

(Advanced Photonics Center,Department ofElectronic Engineering,Southeast University,Nanjing 210096.China)

Abstract:Improvement of the triple colors,red,green and blue is the most basic and the most important

technology for full color display.Green and blue emission from the organic light emitting diodes(OLED)have

been employed successfully to organic display,but the red light performance still need to improved.So far

host—guest system and rare earth complexes were used for red emission.In these two kinds of OLEDs

the en-

ergy transfer efficiency were generally limited by the concentration quenching and the phase separation.Ones

have paid great effort to explore some novel materials and devices structures for red emission with high perfor—

mance.In this paper,an ionic organic pyridyl salt[ASPT(trans-4一[P一(N—ethyl—N一(hydroxylethy1)一amino)

styry1]一N—methylpyridinium tetraphenyl—borate)]was employed as active layer for an organic light—emitting

diode with stable red emission.The investigation on the electroluminescent properties demonstrated that ASPT

is a good luminescent molecule for red emission.A stable red electroluminescence was obtained bv using this

material as emitting layer in a monolayer structure.The lumineseence mechanism was discussed based on the

influence of the external electrical field on the energy barrier in the interfaces between the active layer and the

electrodes.In order to understand the charier charge transport and their recombination process

.and to improve

the EL performance,double—layer TPD/ASPT or AsPr/AIq1 and triple—layer TPD/ASPr/Alq structures were

designed and the EL properties were further studied.Brighter red EL and red—blue variable emission depended

on the applied voltage were observed in the double—layer and the triple—layer structures

respectively.Consi.

dering the different function of each layer in the triple.1ayer structure

,the color variation is assumed to the

change of the recombination region.The mechanism was discussed by analyzing the spectra and the corre.

sponding energy level structures.

Key words:organic salt;red emission;spectral variation

Received date:2005-12-28

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