NPB厚度對(duì)白光OLED性能的影響研究

同樣，從圖2(c)電流密度與亮度的關(guān)系曲線中看出，四組器件的發(fā)光亮度隨電流密度的增加而增大，在同一電流密度下，NPB的厚度為35nm時(shí)器件的亮度最大，30nm其次，15nm時(shí)的亮度也達(dá)到了11650cd/m2,最低亮度7790cd/m2是NPB厚度為40nm時(shí)器件的亮度，總之對(duì)比同一電流密度下各個(gè)器件的發(fā)光亮度，仍然是NPB厚度為35nm時(shí)器件的發(fā)光性能最佳。另外，封裝后經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，采用以ADN作為主體材料，摻雜紅光和藍(lán)光染料體系制備的白光OLED器件其可靠性較好，表現(xiàn)出較好的色穩(wěn)定性。

由此可以得出：增加NPB的厚度可以提高器件的發(fā)光效率和亮度，對(duì)于有機(jī)小分子發(fā)光器件來(lái)說(shuō)，電子傳輸層的遷移率比空穴傳輸層的遷移率要小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。一般的器件電荷都是不平衡的，電子是少子。然而雖然在NPB層中空穴的遷移率較高，考慮了空穴在薄的NPB層中隧穿效應(yīng)的影響，增加NPB層厚度能夠很好地匹配到達(dá)載流子復(fù)合區(qū)域的空穴數(shù)量，使電子和空穴的注入達(dá)到平衡。器件在初始發(fā)光時(shí)，復(fù)合區(qū)域內(nèi)部電子的數(shù)目與空穴的數(shù)目相匹配，這是提高器件效率的重要原因。但是NPB太厚了發(fā)光效率會(huì)下降也是同樣的道理?？梢酝茰y(cè)：在器件C中，電子和空穴的注入達(dá)到了更為平衡的趨勢(shì)，激子輻射躍遷的概率最大。器件效率較高的另外一個(gè)原因是用于藍(lán)光發(fā)射的NPB層較厚，為NPB激子的形成、擴(kuò)散和輻射衰減都提供了充分的空間和充足的能量。

圖3　四組器件在2815mA/cm2下的電致發(fā)光(EL)光譜

圖3所示為四組器件在2815mA/cm2下的電致發(fā)光(EL)光譜。從圖中可以看出，隨著NPB厚度從15nm增加到40nm,四組器件的顏色也稍微發(fā)生了變化，但都處于白光區(qū)域。15nm時(shí)的色坐標(biāo)位于(013446,013175)處，器件發(fā)白光偏黃色，發(fā)光效率為2142lm/W,發(fā)光譜峰在463nm和567nm處，在492nm處伴有微弱的尖峰。當(dāng)NPB厚度為30nm時(shí)，器件發(fā)標(biāo)準(zhǔn)白光，色坐標(biāo)位于(013016,013385)處，接近白光中心點(diǎn)，發(fā)光效率為2161lm/W,發(fā)光譜峰在464nm和564nm處，在493nm處伴有微弱的尖峰，紅光成分明顯減少。

012715,013139)，發(fā)光顏色偏藍(lán)光，此處發(fā)光效率最大，為2194lm/W,發(fā)光譜峰在463nm和563nm處，在492nm處伴有微弱的尖峰，紅光成分進(jìn)一步減少。當(dāng)NPB厚度為40nm時(shí)，色坐標(biāo)為(012748,013129)，發(fā)光顏色仍然是白光偏藍(lán)色，發(fā)光效率為2173lm/W,發(fā)光譜峰在462nm和565nm處，在491nm處伴有微弱的尖峰。

NPB層的厚度有效地調(diào)節(jié)了載流子復(fù)合區(qū)域的位置并且改變了器件的發(fā)光顏色，圖中四組器件的前半個(gè)譜峰基本重合，與藍(lán)光材料TBPe的雙峰波長(zhǎng)相近，因此考慮是TBPe的藍(lán)光發(fā)射貢獻(xiàn)。但是后半個(gè)譜峰隨著NPB厚度的增加其高度各不相同，然而波峰位置都在565nm左右，這可能是由于器件中的綠光材料Alq3和紅光材料DCJTB疊加產(chǎn)生的結(jié)果，高度不同說(shuō)明摻雜的紅光材料DCJTB在四組器件中的比重隨著NPB膜層厚度的不同在發(fā)生變化，以致影響了四組器件的發(fā)光顏色。當(dāng)NPB層的厚度為15nm時(shí)，DCJTB紅光發(fā)射較強(qiáng)，比重較大，紅光綠光藍(lán)光的比重分別為1314%,7914%和712%,因此器件顏色偏黃。隨著NPB厚度的增加，當(dāng)厚度在30nm時(shí)，紅光發(fā)射減弱，比重減少，紅綠藍(lán)分別為1117%,7813%和919%,器件調(diào)整成標(biāo)準(zhǔn)的白光器件，色坐標(biāo)幾乎和白色等能點(diǎn)重合;當(dāng)NPB層的厚度在35nm以上時(shí)，DCJTB紅光發(fā)射進(jìn)一步減弱，比重減少，而TBPe的藍(lán)光發(fā)射變強(qiáng)，紅綠藍(lán)比重分別為1011%,7717%和1212%,所以器件為白光偏藍(lán)色。可用微腔效應(yīng)來(lái)解釋這一結(jié)果，OLED器件極易受到微共振腔體光學(xué)干涉效應(yīng)的影響，尤其是空穴傳輸層NPB厚度的影響，常常由于這些微小的膜厚因素的變化而導(dǎo)致器件電致發(fā)光性能的變化，其理論依據(jù)是微腔能對(duì)諧振波長(zhǎng)和非諧振波長(zhǎng)處的自發(fā)輻射起到增強(qiáng)和抑制作用，因此有機(jī)電致發(fā)光中的微腔不僅將材料的自發(fā)輻射光譜重新分布，而且有可能帶來(lái)效率的提高。NPB厚度的增加可能會(huì)在NPB薄膜表面形成微腔效應(yīng)，從而帶來(lái)器件顏色和效率等電致發(fā)光性能的改變。

3　結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到如下結(jié)論：

(1)改變NPB的厚度對(duì)于堆疊式白光OLED性能影響很大。增加NPB厚度可以提高白光OLED器件的性能。當(dāng)厚度為35nm時(shí)，亮度和發(fā)光效率都達(dá)到最大值，然而增加到40nm時(shí)，亮度和效率顯著下降。

(2)增加NPB的厚度可以提高器件的發(fā)光效率和亮度，通過(guò)調(diào)節(jié)厚度能夠很好地限制到達(dá)載流子復(fù)合區(qū)域的空穴數(shù)量，使電子和空穴的注入達(dá)到平衡。

(3)NPB層厚度的增加有效地調(diào)節(jié)了載流子復(fù)合區(qū)域的位置并且改變了器件的發(fā)光顏色。