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摘 要

本文首先对电致发光的发展历程和现状进行描述，然后介绍了有机发光二极管器件的工作原理和评价器件的发光参数。当前，使用热活化延迟荧光（TADF）材料可以促进OLED器件获得更高的外量子效率。然而有些单色光TADF的光谱较宽，不适合特殊领域的应用。并且由于微腔效应尚未得到充分研究，器件经过微腔发光后效率的变化也尚未被研究。在研究微腔效应的原理之后，这篇论文的研究方向是通过对器件结构待设计，实现窄峰发射的基于TADF的OLED器件和耦合输出调控效率的OLED器件，拟得到微腔效应与器件光谱峰值和效率的对应关系。实验中采用的微腔器件结构为ITO/MoO3（100或250 nm或再加Ag（10 nm））TAPC（30 nm）/TAPC:T2T（30 nm）/T2T（35 nm）/Al，使光谱从460～699 nm窄化至616～695 nm。

关键词：有机发光二极管 热活化延迟荧光 微腔效应 窄峰发射

Study on Microcavity Effect of Thermally Activated

Delayed Fluorescence

Abstract

This thesis firstly describes the development process and current situation of electroluminescence. Then, the working principle of organic light emitting diode device and the parameters of OLED light are introduced. At present, the use of thermally activated delayed fluorescence (TADF) materials can promote OLED devices to achieve higher external quantum efficiency. However, some monochromatic light TADF spectrum are wide, not suitable for special field applications. At the same time, the efficiency of the device bases on microcavity has not been studied yet due to due to the lack of research on the microcavity effect. After studying the theory of the microcavity effect, the research direction of this paper is through the design of the device structure, realizing OLED device that based on narrow peak emission TADF and coupled output control efficiency. The structure of the microcavity device used in the experiment is ITO/MoO3（100 or 250 nm or add Ag（10 nm））TAPC（30 nm）/TAPC:T2T（30 nm）/T2T（35 nm）/Al. The spectra were narrowed from 460~699 nm to 616~695 nm.

Key words: organic light-emitting diodes；thermally activated delayed fluorescence； microcavity effect； narrow-peak emission

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 电致发光的发展历程和现状 1

1.1.1 OLED领域的发展 1

1.2 OLED的工作原理和器件参数 3

第二章 热活化延迟荧光的微腔效应 5

2.1 热活化延迟荧光 5

2.1.1 热活化延迟荧光机理 5

2.1.2 热活化延迟荧光特征 6

2.2 微腔效应原理及结构 7

2.2.1 光学微腔的基本原理 7

2.2.2 光学微腔的结构 7

2.3 发射峰窄化 9

2.4 提高耦合输出 9

2.5 本章小结 11

第三章 OLED器件制备及表征参数 12

3.1 器件表征参数 12

3.1.1 发光亮度 12

3.1.2 功率效率 12

3.1.3 电流效率 12

3.1.4 量子效率 12

3.2 器件的制备和测试 13

3.2.1 普通器件 14

3.2.2 微腔器件 16

3.3 本章小结 17

参考文献 18

第一章 绪论

1.1 电致发光的发展历程和现状

1936年，法国的Destriau^[1]通过把来自聚合物的有机荧光化合物制成薄膜，产生发光现象从而得到了有史以来的首个电致发光器件。此后，在1987年邓青云博士通过设计三明治型的器件结构并使用Alq3作为有机发光层材料制得了电致发光器件。在低于10 V电压的条件下，外量子效率可以获得大于1％的效率提升。同时，器件发出的光的强度达到了1000 cd/m²的水平并且测得的发光效率达到了1.5 lm/W^[2]。邓青云博士的研究成果引发了广大国际学者对有机电致发光的热切关注。1990年，Burroughes^[3]在低电压下条件下，利用溶液加工的方法将高分子材料聚对苯撑乙烯（Poly-Phenylene Vinylene，PPV）制成薄膜，得到了聚合物发光二极管（Polymer Light-Emitting Diode，PLED）。Burroughes通过不懈努力和系统的研究对于电致发光领域做出的贡献，使高分子平板显示技术得到了进一步的发展，同时也使采用三明治型结构的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)的前景被业界看好。

1.1.1 OLED领域的发展

1950年，日本科学家Inokuchi和Akamatsu提出将电流应用到有机化合物中，发现了有机半导体^[4]。在1965年，有机化合物中的EL第一次被Helfrich和Schneider^[5]在蒽单晶中观测到（图 1.1）。Helfrich及其同事在液晶发展的黎明时期仍然继续着液晶的研究。有趣的是，他们也发明了扭转向列（TN）液晶。那时候，工程师讨论了有机发光二极管（OLED）或液晶是否如那时的文献中所说的那样更加适合显示设备。最终，液晶被作为显示设备的重点研究对象，OLED的研究目标从单晶体转移到超薄膜实现低压运行。现在，通过他们过去五十年的研究，OLED的生产发展已经了商业化的水平。虽然比液晶的商业化要落后二十年，特别是OLED的研究和发展自1990年以来迅速加快。从2000年开始他们的实际应用倾向小显示设备，例如移动电话，MP3播放器和平板电视屏幕。如果π电子轨道的相邻分子充分堆叠，电荷可以在强电场的不同分子中移动。因此，可以使用有机化合物的半导体薄膜。这种方法已经通过开发OLEDs建立并且导致了新型半导体的出现，即有机半导体。

有机光电导体（OPCs）是第一个使用有机半导体的商业化电子化设备并且是日常办公室使用的复印机和激光打印机的心脏。当带电层形成在OPC的表面上时被光照射，电流流过有机物半导体层以形成潜像。激光打印机和复印机的快速且广泛利用使OPCs现在成为工业领域的重点。当前用于OLEDs的材料是OPC材料研究的延伸。自20世纪90年代初，各种分子骨架在分子的基础上设计和合成OPCs的设计。荧光材料和器件主要是在20世纪90年代开发的，以及磷光材料和设备自2000年左右以来一直在发展。电子传输材料是开发中的关键点，OLED材料的制备，以及分子设计已经通过对OLEDs的研究建立了传导电子的有机材料^[6]。基于OLED对下一代有机设备的广泛研究和发展，如有机半导体激光器，有机器件太阳能电池（OSC），有机晶体管等正在进行中。在上述有机光电子的研究历史中，OLEDs是第一个能够基于在密度低至 mA/cm²级别的电流下进行操作的有机薄膜，并且被认为是通过利用有机化合物作为半导体实现的核心有机光电子器件。自2000年以来，有机电子作为一个新兴科研领域，逐渐引起了市场的关注。与OLEDs相关的新有机半导体材料，器件物理学和器件工程已经应用于创造新一代设备。一个新的工业电子领域就此建立。

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