OLED生產(chǎn)用的主要原材料
OLED用材料主要有電極材料,載流子輸送材料和發(fā)光材料。
1電極材料
1) 陰極材料
為提高電子的注入效率,要求選用功函數(shù)盡可能低的材料做陰極,功函數(shù)越低,發(fā)光亮度越高,使用壽命越長。
A.單層金屬陰極
如Ag 、Al 、Li 、Mg 、Ca 、In等。
B.合金陰極
將性質(zhì)活潑的低功函數(shù)金屬和化學(xué)性能較穩(wěn)定的高功函數(shù)金屬一起蒸發(fā)形成金屬陰極、如Mg: Ag(10: 1),Li:Al (0.6%Li) 合金電極,功函數(shù)分別為3.7eV和3.2eV。
優(yōu)點(diǎn):提高器件量子效率和穩(wěn)定性;
能在有機(jī)膜上形成穩(wěn)定堅(jiān)固的金屬薄膜。
C.層狀陰極
由一層極薄的絕緣材料如LiF, Li2O,MgO,Al2O3等和外面一層較厚的Al組成,其電子注入性能較純Al電極高,可得到更高的發(fā)光效率和更好的I-V特性曲線。
D.摻雜復(fù)合型電極
將摻雜有低功函數(shù)金屬的有機(jī)層夾在陰極和有機(jī)發(fā)光層之間,可大大改善器件性能,其典型器件是ITO/NPD/AlQ/AlQ(Li)/Al,最大亮度可達(dá)30000Cd/m2,如無摻Li層器件,亮度為3400Cd/m2。
2) 陽極材料
為提高空穴的注入效率,要求陽極的功函數(shù)盡可能高。作為顯示器件還要求陽極透明,一般采用的有Au、透明導(dǎo)電聚合物(如聚苯胺)和ITO導(dǎo)電玻璃,常用ITO玻璃。
2 載流子輸送材料
1)空穴輸送材料(HTM)
要求HTM有高的熱穩(wěn)定性,與陽極形成小的勢壘,能真空蒸鍍形成無針孔薄膜。最常用的HTM均為芳香多胺類化合物 ,主要是三芳胺衍生物。
TPD:N,N′-雙(3-甲基苯基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺
NPD: N,N′-雙(1-奈基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺
2)電子輸運(yùn)材料(ETM)
要求ETM有適當(dāng)?shù)碾娮虞斶\(yùn)能力,有好的成膜性和穩(wěn)定性。ETM一般采用具有大的共扼平面的芳香族化合物 如8-羥基喹啉鋁(AlQ),1,2,4一 三唑衍生物(1,2,4-Triazoles,TAZ),PBD,Beq2,DPVBi等,它們同時(shí)又是好的發(fā)光材料。
3 發(fā)光材料
選擇發(fā)光材料應(yīng)滿足下列條件:
A.高量子效率的熒光特性,熒光光譜主要分布400-700nm可見光區(qū)域。
B.良好的半導(dǎo)體特性,即具有高的導(dǎo)電率,能傳導(dǎo)電子或空穴或兩者兼有。
C.好的成膜性,在幾十納米的薄層中不產(chǎn)生針孔。
D.良好的熱穩(wěn)定性。
按化合物的分子結(jié)構(gòu),有機(jī)發(fā)光材料一般分為兩大類:
(1) 高分子聚合物,分子量10000---100000,通常是導(dǎo)電共軛聚合物或半導(dǎo)體共軛聚合物,可用旋涂方法成膜,制作簡單,成本低,但其純度不易提高,在耐久性,亮度和顏色方面比小分子有機(jī)化合物差。
(2) 小分子有機(jī)化合物,分子量為500-2000,能用真空蒸鍍方法成膜,按分子結(jié)構(gòu)又分為兩類:
有機(jī)小分子化合物和配合物。
1) 有機(jī)小分子發(fā)光材料
主要為有機(jī)染料,具有化學(xué)修飾性強(qiáng),選擇范圍廣,易于提純,量子效率高,可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等各種顏色發(fā)射峰等優(yōu)點(diǎn),但大多數(shù)有機(jī)染料在固態(tài)時(shí)存在濃度淬滅等問題,導(dǎo)致發(fā)射峰變寬或紅移,所以一般將它們以低濃度方式摻雜在具有某種載流子性質(zhì)的主體中,主體材料通常與ETM和HTM層采用相同的材料。摻雜的有機(jī)染料,應(yīng)滿足以下條件:
a. 具有高的熒光量子效率
b. 染料的吸收光譜與主體的發(fā)射光譜有好的重疊,即主體與染料能量適配,從主體到染料能有效地能量傳遞;
c. 紅綠蘭色的發(fā)射峰盡可能窄,以獲得好的色純;
d. 穩(wěn)定性好,能蒸發(fā)。
(1) 紅光材料
主要有:羅丹明類染料,DCM,DCT,DCJT,DCJTB,DCJTI和TPBD等
(2) 綠光材料
主要有:香豆素染料Coumarin6(Kodak公司第一個(gè)采用),奎丫啶酮(quinacridone, QA)(先鋒公司專利),六苯并苯(Coronene),苯胺類(naphthalimide).
(3) 藍(lán)光材料
主要有:N-芳香基苯并咪唑類;1,2,4-三唑衍生物(TAZ)(也是ETM材料);1,3-4-噁二唑的衍生物OXD-(P-NMe2)(高亮度;1000cd/m2);雙芪類(Distyrylarylene);BPVBi(亮度可達(dá)6000Cd/m2)。
2) 配合物發(fā)光材料
金屬配合物介于有機(jī)與無機(jī)物之間,既有有機(jī)物的高熒光量子效率,又有無機(jī)物的高穩(wěn)定性,被視為最有應(yīng)用前景的一類發(fā)光材料。
常用金屬離子有;Be2+ Zn2+ Al3+ Ca3+ In3+ Tb3+ Eu3+ Gd3+等
主要配合物發(fā)光材料有:8-羥基喹啉類,10-羥基苯并喹啉類,Schiff堿類,-羥基苯并噻唑(噁唑)類和羥基黃酮類等。
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