FA1101W-12-TR

    单层器件是最简单的有机电致发光器件,由一层有机发光材料夹在一对电极之间构成,如图5.27所示。图中示意性地表示出电极与有机层之间的能级位置关系,其中电极以功函数表示,有机层以最高占据分子能级(theⅡghe“occupied molecular orbital,HOMO)和最低空置分子能级(曲e lowe哎unoccupied molecular orbital,LUM⑵表示。阳极功函数与有机层HOMO能级之差可用来估算空穴注人势垒,阴极功函数与有机层LUMo能级之差可用来估算电子注人势垒。施加正向电压后,有机层的HOMO和LUMO能级发生倾斜,阳极处的空穴和阴极处的电子分别克服各自的注人势垒后被注入到有机层,经过相向输运后复合,最终有光发射出来。

    图5.27单层器件结构及其能级关系示意图

    图中注明了复合区域、电子及空穴的注人、传输和复合过程

基于-种有机材料的单层器件,性能通常都较差。原因是有机材料载流子传输特性一般是单一的,它们很少有机会同时具有传输空穴和电子的双极性输运能力。而且,大多数有机材料的空穴输运比电子输运要快。因此由电极注入的电子和空穴经过有机层的传输,将会在靠近阴极附近复合,导致激子在阴极金属表面的猝灭,大大降低器件量子效率。另一方面,由于正负载流子传输的不平衡,大部分空穴由于没有足够电子的出现而没有机会形成激子,导致载流子复合几率较低,进一步降低器件量子效率。为了防止激子被电极猝灭,至少要将载流子复合区域远离电极20~30nm以上,因为激子的扩散长度是这个数值。利用电子和空穴载流子迁移率相当的材料作为有机层,或者将活性层厚度增加,可以使载流子复合区域远离正负电极。但是,由于有机材料载流子迁移率一般较低,很厚的器件,电荷不易注入,导致器件功率效率极低。因此单层器件结构不易达到低电压、高效率的性能。

    但是,一层有机膜不一定是只有一种材料。如果将几种功能材料,如正负载流子注人/传输材料、发光材料等,通过共蒸或者将其混合旋涂等方式,合理地组合形成一个单层有机薄膜,并有效地防止多材料混合时容易发生的各种不利于发光的过程,诸如非辐射能量转移、电荷转移态的形成、陷阱对载流子的捕获、以及其他电子和空穴传输材料间的相互影响,也可以得到性能较好的单层器件阴。