一种有机发光二极管

本发明涉及有机电致发光，特别涉及一种有机发光二极管。

背景技术：

1、1987年柯达公司邓青云博士等人(organicelectroluminescentdiodes,c.w.tangands.a.vanslyke,appl.phys.lett.,1987,51913-915.)发明了高效率的有机发光二极管(oleds)，在全世界范围内掀起了oleds材料与器件的研究热潮。近三十年来，oleds得到了快速发展，并已有相应商业化的产品应用于显示及照明，但是这一领域仍然存在很多尚未解决的问题阻碍oleds的进一步商业化。在照明应用中，通常需要较高的亮度，例如1000cd/m2，然而高亮度容易导致器件效率和寿命的严重衰减。通常oled s由空穴传输层和电子传输层、中间发光层的三明治结构组成，厚度较薄，通常在100-200nm左右，因而容易出现坏点、漏电流等问题。所以在实际应用中，特别是在照明领域，几乎全部采用叠层的器件结构。叠层的概念最早由日本kido教授首先提出，由多个oled单元通过连接层串联而成。叠层器件在较小的电流驱动下即可实现高亮度的发射，因而使得器件的稳定性大大提高；并且其灵活多变的器件结构可以满足不同的设计要求，其相对较大的器件厚度又可以防止坏点、漏电流等的问题出现。叠层结构的oleds不但能够进一步提高器件的效率，而且使得器件寿命得到成倍的增加，因而备受青睐。而作为叠层oled器件的核心，高效电荷产生层(cgl)的开发以及工作机理的探究成为研究的热点与难点。

2、半导体异质结作为构建半导体光电器件的基础，在理论和实验领域都得到了广泛的研究。基于传统无机半导体的p-n异质结通常是耗尽的，并且使用漂移-扩散模型可以很好地模拟其电流-电压特性。最近，利用有机半导体实现了在空间电荷区p型侧积累空穴，在n型侧积累电子的积累型异质结。借鉴有机太阳能电池中共混活性层的概念，人们将共混型体异质结引入到叠层器件的连接层，实现了高效的电荷产生。发现在有机发光二极管(oleds)中使用这种有机半导体体异质结作为电荷连接层，大大增强了电子和空穴的注入，不仅显著提高了器件效率，而且不受电极金属功函数影响。这种改进归因于在有机半导体体异质结具有大面积的积累型接触从而高效地产生了自由电荷载流子，因此，有机半导体体异质结的电荷产生以及注入机制研究意义重大，对oleds性能的进一步改进有重要作用。

3、曾经有报道有机半导体中的三重态激子有一定概率被极化子湮灭形成极化子激发态(三线态极化子湮灭，tpq)，在有机电致发光过程中，三线态激子占据了绝大部分比例，极化子与激子的碰撞对激子寿命有影响，还会使得能隙中产生新的能级。由于极化子激发态可以通过辐射跃迁回到基态，因此碰撞会对器件的电致发光外量子效率产生不可忽视的影响。因此，oleds的tpq问题亟待解决。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种一种有机发光二极管，采用具有大面积的积累型接触的有机半导体体异质结作为电子注入层和空穴注入层，得到了高效率的oleds。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种有机发光二极管，包括由下至上依次层叠设置的透明基板、阳极、第一有机受体层、第一有机异质结、第一有机给体层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、lif/al层、第二有机受体层、第二有机体异质结、第二有机给体层和阴极；

4、所述第一有机受体层、第一有机异质结、第一有机给体层构成空穴注入层；

5、所述第二有机受体层、第二有机体异质结、第二有机给体层构成电子注入层；

6、所述第一有机受体层和第二有机受体层均由有机受体材料制备；

7、所述第一有机给体层和第二有机给体层均由有机给体材料制备；

8、所述第一有机异质结和第二有机体异质结均由有机受体材料和有机给体材料按质量比1：(0.8～1.2)混合后制备而成；

9、所述有机给体材料为以下给体材料中的一种：

10、

11、所述有机受体材料为

12、

13、优选的，所述第一有机受体层的厚度为12～18纳米；所述第一有机异质结的厚度为18～22纳米；所述第一有机给体层的厚度为38～42纳米。

14、优选的，所述第二有机受体层的厚度为3～7纳米；所述第二有机体异质结的厚度为3～7纳米；所述3～7纳米。

15、优选的，所述lif/al层由厚度为1～2纳米的lif层和0.4～0.6纳米的al层组成。

16、优选的，所述电子传输层的材料为po-t2t；厚度为32～38纳米。

17、优选的，所述发光层为蓝光发光层、绿光发光层或红光发光层；厚度为18～22纳米。

18、优选的，所述蓝光发光层采用蓝光firpic作为客体材料，采用mcbp/po-t2t激基复合物作为主体材料。

19、优选的，所述绿光发光层采用绿光ir(ppy)2acaca作为客体材料，采用tcta作为单主体发光载体。

20、优选的，所述红光发光层采用红光mdq作为客体材料，采用tcta作为单主体发光载体。

21、优选的，所述电子阻挡层的材料为tcta，厚度为3～7纳米。

22、本发明的原理为：

23、本发明的电子注入层和空穴注入层采用具有大面积的积累型接触的有机半导体体异质结，所述有机半导体异质结均由有机半导体给体材料和有机半导体受体材料构成。构建具有大面积积累型界面的有机体异质结的本质要求在于所用有机分子能级结构的匹配，即有机半导体给体材料的homo必须在能量上位于有机受体材料分子的lumo附近，并且有机给体材料的费米能级高于有机受体材料的费米能级。当它们接触时，会发生从有机给体分子到有机受体分子的电荷转移，导致空间电荷区域中给体侧的空穴积累和受体侧的电子积累。本发明的有机半导体异质结均由有机半导体给体材料和有机半导体受体材料共混而成，体异质结相比于传统平面异质结具有更大的接触面接，从而可以大大提高给受体界面的电荷转移，导致更高的电荷产生效率。

24、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

25、本发明利用了有机半导体体异质结的大面积积累型给体受体接受面积，从而产生高效的电荷产生特性，在外加电场下，其产生的电子(空穴)可以高效地注入到发光单元进行复合发光，剩余的空穴(电子)则在异质结与阴极(阳极)的界面处复合，以保持电中性。相比于传统的平面异质结，混合体异质结具有更大的给体受体接触面积，产生更高的电荷转移特性。由于电子并非从阴极直接注入，而是来源于异质结界面处的高效产生的电荷，通过这种方式可以有效地避免了传统电子注入层对于阴极功函数的依赖。另一方面，相比传统的电子注入层，这种方式可以改善电子和空穴的注入平衡，从而提高器件的效率。

技术特征：

1.一种有机发光二极管，其特征在于，包括由下至上依次层叠设置的透明基板、阳极、第一有机受体层、第一有机异质结、第一有机给体层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、lif/al层、第二有机受体层、第二有机体异质结、第二有机给体层和阴极；

2.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述第一有机受体层的厚度为12～18纳米；所述第一有机异质结的厚度为18～22纳米；所述第一有机给体层的厚度为38～42纳米。

3.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述第二有机受体层的厚度为3～7纳米；所述第二有机体异质结的厚度为3～7纳米；所述3～7纳米。

4.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述lif/al层由厚度为1～2纳米的lif层和0.4～0.6纳米的al层组成。

5.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述电子传输层的材料为po-t2t；厚度为32～38纳米。

6.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述发光层为蓝光发光层、绿光发光层或红光发光层；厚度为18～22纳米。

7.根据权利要求6所述的有机发光二极管，其特征在于，所述蓝光发光层采用蓝光firpic作为客体材料，采用mcbp/po-t2t激基复合物作为主体材料。

8.根据权利要求6所述的有机发光二极管，其特征在于，所述绿光发光层采用绿光ir(ppy)2acaca作为客体材料，采用tcta作为单主体发光载体。

9.根据权利要求6所述的有机发光二极管，其特征在于，所述红光发光层采用红光mdq作为客体材料，采用tcta作为单主体发光载体。

10.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述电子阻挡层的材料为tcta，厚度为3～7纳米。

技术总结本发明公开了一种有机发光二极管，包括由下至上依次层叠设置的透明基板、阳极、第一有机受体层、第一有机异质结、第一有机给体层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、LiF/Al层、第二有机受体层、第二有机体异质结、第二有机给体层和阴极；所述第一有机受体层、第一有机异质结、第一有机给体层构成空穴注入层；所述第二有机受体层、第二有机体异质结、第二有机给体层构成电子注入层。本发明具有更高的电荷产生效率，并克服了件对电极功函数的依赖性，提高器件的稳定性。技术研发人员：马东阁,刘焱国,乔现锋,代岩峰,孙倩受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23