FA1101W-12-TR

    單層器件是最簡單的有機電致發光器件,由一層有機發光材料夾在一對電極之間構成,如圖5.27所示。圖中示意性地表示出電極與有機層之間的能級位置關系,其中電極以功函數表示,有機層以最高占據分子能級(theⅡghe“occupied molecular orbital,HOMO)和最低空置分子能級(曲e lowe哎unoccupied molecular orbital,LUM⑵表示。陽極功函數與有機層HOMO能級之差可用來估算空穴注人勢壘,陰極功函數與有機層LUMo能級之差可用來估算電子注人勢壘。施加正向電壓后,有機層的HOMO和LUMO能級發生傾斜,陽極處的空穴和陰極處的電子分別克服各自的注人勢壘后被注入到有機層,經過相向輸運后復合,最終有光發射出來。

    圖5.27單層器件結構及其能級關系示意圖

    圖中注明了復合區域、電子及空穴的注人、傳輸和復合過程

基于-種有機材料的單層器件,性能通常都較差。原因是有機材料載流子傳輸特性一般是單一的,它們很少有機會同時具有傳輸空穴和電子的雙極性輸運能力。而且,大多數有機材料的空穴輸運比電子輸運要快。因此由電極注入的電子和空穴經過有機層的傳輸,將會在靠近陰極附近復合,導致激子在陰極金屬表面的猝滅,大大降低器件量子效率。另一方面,由于正負載流子傳輸的不平衡,大部分空穴由于沒有足夠電子的出現而沒有機會形成激子,導致載流子復合幾率較低,進一步降低器件量子效率。為了防止激子被電極猝滅,至少要將載流子復合區域遠離電極20~30nm以上,因為激子的擴散長度是這個數值。利用電子和空穴載流子遷移率相當的材料作為有機層,或者將活性層厚度增加,可以使載流子復合區域遠離正負電極。但是,由于有機材料載流子遷移率一般較低,很厚的器件,電荷不易注入,導致器件功率效率極低。因此單層器件結構不易達到低電壓、高效率的性能。

    但是,一層有機膜不一定是只有一種材料。如果將幾種功能材料,如正負載流子注人/傳輸材料、發光材料等,通過共蒸或者將其混合旋涂等方式,合理地組合形成一個單層有機薄膜,并有效地防止多材料混合時容易發生的各種不利于發光的過程,諸如非輻射能量轉移、電荷轉移態的形成、陷阱對載流子的捕獲、以及其他電子和空穴傳輸材料間的相互影響,也可以得到性能較好的單層器件陰。