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有机电致发光器件（OLED） 中国西部科技2011~--09月(中旬)第1O卷第26期总第259期 刘德江贾许望 (重庆师范大学物理学院光学工程重点实验室,重庆400047) 摘要:系统介绍了有机电致发光器件的器件结构与发光机理,从有机半导体的能带和OLED~件的结构,分析了载流子 在有机物中传输,OLED~.光过程,以及各有机薄膜层的作用,指出了如何提高器件的发光效率和提高器件性能的途径. 最后概述了OLED~件的现状及发展前景. 关键词:有机电致发光器件;能带结构;载流子传输;发光机制 DOI:10.5969/J.issn.167I一6396.2011.26.024 Abstract:Thispaperintroducedthestructureandmechanismoforganiclight-emittingdevice(OLEO).Basedontheband structureoforganicsemiconductor,theluminescenceprocesswasanalyzed.Therecentadvancesandtheapplication foregroundofthedeviceweresummarized. Keywords:OLEO;Bandstructure:Carriermobility;Lightemittingmechanism 1引言 近年来,有机电致发光器件(organiclight emittingdiode,OLED)已经成为海内外非常热门的新兴 平板显示器产业,被喻为下一代的”明星”平板显示技 术.这主要是因为OLEO具有如下特点: 第一,自发光,广视角(达170度以上),反应时间快 (1s量级),发光效率高,面板厚度薄(小于2mm),可 制作大尺寸与可弯曲式面板及制程简单,具有低成本的潜 力(预估~LTFT—LCD便宜约20%…). 第二,材料选择范围宽(可实现从红光到蓝光的任何 颜色的显示),与FED,PDP和LCD等平板显示相比,具有低的 驱动电压(只需3~12V的直流电压),工作温度范围宽和不要 求昂贵的生产线和设备.0应用前景非常诱人,完全可以 代替其它平板显示器件,实现显示器件的快速响应,高清晰 度,薄型化,轻量化,低电压化,高效率化和低成本化而 且,它还可以作为新兴光源使用. 图1 阴极 垫鎏△星 电子传层 空穴阻挡层 发光屡 电子阻挡层 空穴传|.r层 空穴注入层 ITO(阳极) 玻璃衬底 图2 2OLED器件结构与器件物理 2.1OLED器件的结构 有机电致发光器件采用的是夹层式三明治结构,如图 1所示,有机层(发光层)夹在两侧的电极之间,空穴和电 子分别从阳极和阴极注入,并在有机层中传输相遇,相遇 之后形成激子,激子复合发光. 这种在阴阳极之间只夹有一层有机薄膜的器件口做单 层有机电致发光器件,这层有机薄膜既作发光层,又兼作 电子传输层和空穴传输层.为了优化器件结构性能,引入 空穴传输层和电子传输层,使三层功能层各施其职;为了 降低器件的开启和工作电压,引入电子注入层和空穴注入 层;为了减小直接流过器件而不形成激子的电流,引入电 子阻挡层和空穴阻挡层.这样为了优化及平衡器件的各项 性能,引入了多种不同作用的功能层,最后形成了多层有 机电致发光器件,如图2所示.在OLED的某一具体的器件 中,可能只包含其中的几层1自-0然7科-0学8甲期’No:2O¨一02)8N重庆市自然科学基金(No:CSTC2009BB2237);重庆市教委科学技术研究项目(N.基金项目:国家自然科学基金(:);重庆市自然科学基金. (J;童厌币教委科竿投木针冤坝目II. KJ080816);重庆师范大学自然科学基金(No:07XLB015,08XLS12)o 作者简介:文0循江,.男,硕士研究生,研究方向为有机电致发光器件及应用. 44 子云的交叠很小,电子基本上绝域在一个分子内部运动, 要从一个分子跳跃到另一个分子是很困难的,而且,有机 分子很大,有机材料很难形成晶体,有机薄膜都为无定形 态,这些都导致有机半导体中载流子迁移率很低.由于分 子之间的封闭和独立,载流子在有机半导体中传输就像是 在跳跃一样,叫做跳跃式运动方式.如图3所示. 图中横线代表分子轨道,横线的位置代表轨道能量的 高低,箭头代表电子,箭头向上和向下分别代表电子的两 个自旋状态.虚线箭头代表电子的运动方向,图的左边是 电子跳跃之前的状态;右边是跳跃之后的状态.(A)表示 载流子是电子,电子在LUMO上跳跃,电子跳跃方向向左; (B)表示载流子是空穴,电子在H0M0上跳跃,空穴跳跃方 向向右.(LUM0为分子的最低未占有轨道,等价于半导体 的导带底;HOMO为分子的最高占有轨道,等价于半导体的