專利名稱：一種三重態(tài)激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光顯示材料與元器件領(lǐng)域，具體是指一種三重態(tài)激子擴散 長度和能量轉(zhuǎn)移長度的測量方法。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光器件或稱有機發(fā)光二極管(OLED)是一種高亮度、寬視覺、 全固化的電極發(fā)光二極管，它與液晶顯示器(LCD)相比具有如下優(yōu)點(1) OLED的發(fā)光效率高、亮度大；(2)有機發(fā)光材料眾多、價廉，且易大規(guī) 模、大面積生產(chǎn)，實現(xiàn)超薄、大面積平板顯示；(3)發(fā)光顏色從紅外到紫外， 覆蓋整個可見光，方便實現(xiàn)全彩色顯示；(4)有機材料的機械性能良好，易 于加工成形；(5)驅(qū)動電壓低，與半導(dǎo)體集成電路的電壓相匹配，使大屏幕 平板顯示的驅(qū)動電路容易實現(xiàn)。
為了進一步提高OLED的發(fā)光效率，就必須先提高OLED的內(nèi)量子效率。 傳統(tǒng)的采用熒光染料摻雜制備的OLED，雖然可以提高OLED的發(fā)光效率，但 由于受自旋守恒的量子力學躍遷規(guī)律的約束，其最大極限發(fā)光的內(nèi)量子效率 為25%。因為l對注入電子、空穴相互束縛，形成總自旋為零的單重態(tài)激子的 幾率為1/4，而形成總自旋為1的三重態(tài)激子的幾率為3/4，有機半導(dǎo)體的基態(tài) 自旋為零。按照量子力學躍遷規(guī)律，只有單重態(tài)激子能向基態(tài)躍遷發(fā)射光子， 三重態(tài)激子向基態(tài)躍遷被禁止，三重態(tài)的激子只能被熱耗損掉，不能發(fā)射光 子，對發(fā)光沒有貢獻。在OLED的發(fā)光層中摻雜磷光染料后，由于旋軌作用 增強，克服了三重態(tài)的激子向單重態(tài)的基態(tài)躍遷被禁止的限制，能大幅度提 高OLED的發(fā)光效率。
當在OLED的發(fā)光層中摻雜磷光染料以后，被電激發(fā)是主體材料小分子 或聚合物，而最終發(fā)光主要是或完全是摻雜的客體磷光染料分子，這中間必 然存在從主體到客體的三重態(tài)激子的擴散和能量轉(zhuǎn)移。因此，深入研究OLED 中摻雜磷光染料以后的主、客體系統(tǒng)的激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度對磷光 OLED的設(shè)計、材料的選配、器件的優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。然而，如何在摻雜 磷光染料以后的OLED中獲取三重態(tài)激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度目前還沒 有相關(guān)的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對磷光OLED的設(shè)計、材料的選配、器件的 優(yōu)化以及發(fā)光效率的提高都具有重要的指導(dǎo)意義的三重態(tài)激子擴散長度和能 量轉(zhuǎn)移長度的測量方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種三重態(tài)激子擴散長度和能量
轉(zhuǎn)移長度的測量方法，包括以下步驟
a、 按照陽極、空穴傳輸層、主體材料及熒光染料層、主體材料層、主體
材料及磷光染料層、電子傳輸層、陰極的順序，制作不同厚度的主體材料層 的磷光有機發(fā)光二極管，其中，所述的主體材料及熒光染料層為復(fù)合區(qū)，所
述的主體材料層為空間隔離層，所述的主體材料及磷光染料層為發(fā)光層；
b、 按照陽極、空穴傳輸層、主體材料及熒光染料層、主體材料及磷光染 料層、電子傳輸層、陰極的順序，制作不同厚度的主體材料及磷光染料層的 磷光有機發(fā)光二極管，其中，所述的主體材料及熒光染料層為復(fù)合區(qū)，所述 的主體材料及磷光染料層為發(fā)光層；
c、 使用步驟a所制作的不同厚度的主體材料層的磷光有機發(fā)光二極管， 在相同電流密度的驅(qū)動下，分別檢測每個磷光有機發(fā)光二極管的磷光染料分 子的發(fā)射強度，記錄發(fā)射強度及復(fù)合區(qū)厚度的數(shù)值，得出兩者近似為線性減 小的關(guān)系，并延長實驗曲線，當磷光染料分子的發(fā)射強度降為零時，這時空 間隔離層的厚度就是三重態(tài)激子的擴散長度；
d、 使用步驟b所制作的不同厚度的主體材料及磷光染料層的磷光有機發(fā) 光二極管，在相同電流密度的驅(qū)動下，分別檢測每個磷光有機發(fā)光二極管的 磷光染料分子的發(fā)射強度，記錄發(fā)射強度及發(fā)光層厚度的數(shù)值，得出兩者為 指數(shù)上升的關(guān)系，當磷光染料分子的發(fā)射強度不再隨著發(fā)光層厚度的增加而 增加時，這時的發(fā)光層的厚度近似為三重態(tài)激子的能量轉(zhuǎn)移長度。
所述步驟a中的主體材料層厚度為X nm，所述電子傳輸層的厚度為40-X nm，所述X的取值范圍是0《X《40。
所述步驟b中的復(fù)合區(qū)的厚度為Ynm，所述發(fā)光層的厚度為50-Ynm，所 述Y的取值范圍是0《Y《50。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
(1) 本發(fā)明對磷光有機發(fā)光二極管的設(shè)計、材料的選配、器件的優(yōu)化以 及發(fā)光效率的提高都有著重要的指導(dǎo)意義；
(2) 本發(fā)明有利于高效磷光有機發(fā)光二極管的模型建立；
(3)有利于推動高效有機發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)化進程。


圖1是本發(fā)明測量三重態(tài)激子擴散長度時的磷光有機發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示 意圖2是本發(fā)明測量三重態(tài)激子能量轉(zhuǎn)移長度時的磷光有機發(fā)光二極管結(jié) 構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施 方式不限于此。
如圖1所示，該磷光有機發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)從下至上依次為陽極、空穴 傳輸層、主體材料及熒光染料層(DCM1: Alq3)、主體材料層(Alq3)、 主體材料及磷光染料層(PtOEP: Alp3)、電子傳輸層(Alq3)及陰極。本 發(fā)明采用ITO導(dǎo)電玻璃作為陽極，TPD作為空穴傳輸層，Alq3作為主體材料 層及電子傳輸層，Al作為陰極。為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，取空穴傳輸層的厚 度為30nm，取主體材料及熒光染料層的厚度為10nm，取主體材料及磷光染 料層的厚度為10nm。主體材料層的厚度為Xnm，電子傳輸層的厚度為40-X nm，其中，0《X《40。
由于注入電子和空穴所形成的激子主要集中在主體材料及熒光染料層
(DCM1: Alq3)靠近空穴傳輸層一側(cè)，所以DCMl:Alq3層又稱為復(fù)合區(qū)； 主體材料層(Alq3)為三重態(tài)激子的空間隔離層；主體材料及磷光染料層
(PtOEP: Alq3)為發(fā)光層。
按照圖1所示的結(jié)構(gòu)，分別制作出不同厚度的主體材料層的磷光有機發(fā) 光二極管，并且在制作該磷光有機發(fā)光二極管時，還需要在復(fù)合區(qū)內(nèi)加入高 效熒光染料DCM1，以便將Alq3 (也可是聚合物主體材料)中的單重態(tài)激子 過濾掉。只要在陽極與陰極之間通入密度為20mA/n^的電流，則復(fù)合區(qū)所形 成的三重態(tài)激子通過擴散，就能穿越空間隔離層(Alq3)，到達發(fā)光層
(PtOEP:Alq3)，將激發(fā)能傳遞給磷光染料分子(PtOEP)，磷光染料(PtOEP) 分子受激發(fā)，就會發(fā)射出磷光。空間隔離層(Alq3)越厚，擴散到發(fā)光層
(PtOEP:Alq3)的三重態(tài)激子就越少，則磷光染料分子(PtOEP)發(fā)射磷光的
強度就越小。只要當空間隔離層(Alq3)的厚度超過三重態(tài)激子擴散的長度 時，磷光染料分子(PtOEP)的發(fā)射強度將降低到零。
因此，在保持相同電流密度的驅(qū)動下，不斷的更換已經(jīng)制作好的磷光有 機發(fā)光二極管，測試磷光染料分子(PtOEP)的發(fā)射強度與空間隔離層厚度 的關(guān)系(近似為線性減小)，并延長實驗曲線，當磷光染料分子的發(fā)射強度 降為零時，這時空間隔離層長度就是主體三重態(tài)激子的擴散長度。
如圖2所示，該磷光有機發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)從下至上依次為陽極、空穴 傳輸層、主體材料及熒光染料層(DCM1: Alq3)、主體材料及磷光染料層 (PtOEP: Alp3)、電子傳輸層(Alq3)及陰極。同樣采用ITO導(dǎo)電玻璃作 為陽極，TPD作為空穴傳輸層，Al作為陰極。主體材料及熒光染料層(DCM1: Alq3)仍為復(fù)合區(qū)，其厚度為10nm;空穴傳輸層的厚度為30nm;主體材料 及磷光染料層(PtOEP:Alq3)作為發(fā)光層，其厚度為Y nm，電子傳輸層的厚 度則為50-Ynm，其中，0《Y《50。
同理，制作不同厚度的發(fā)光層的磷光有機發(fā)光二極管，并在該復(fù)合區(qū)內(nèi) 加入高效熒光染料DCMl將Alq3 (也可是聚合物主體材料)中的單重態(tài)激子 過濾掉。在陽極與陰極之間通入密度為20mA/iT^的電流，則復(fù)合區(qū)所形成的 三重態(tài)激子通過擴散就能到達發(fā)光層，發(fā)光層越厚，接收來自復(fù)合區(qū)的三重 態(tài)激子就越多，則磷光分子(PtOEP)發(fā)射磷光的強度就越大。當發(fā)光層厚 度超過三重態(tài)激子轉(zhuǎn)移長度后，磷光分子(PtOEP)的發(fā)射強度將不再增加。
因此，通過不斷更換己經(jīng)制作好的磷光有機發(fā)光二極管，在相同電流密 度的驅(qū)動下，記錄發(fā)射強度與發(fā)光層厚度的關(guān)系(近似為指數(shù)增加)，并延 長實驗曲線，當發(fā)光層的發(fā)射強度不再增加時，這時發(fā)光層的厚度就是三重 態(tài)激子的能量轉(zhuǎn)移長度。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種三重態(tài)激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度的測量方法，其特征在于，包括以下步驟a、按照陽極、空穴傳輸層、主體材料及熒光染料層、主體材料層、主體材料及磷光染料層、電子傳輸層、陰極的順序，制作不同厚度的主體材料層的磷光有機發(fā)光二極管，其中，所述的主體材料及熒光染料層為復(fù)合區(qū)，所述的主體材料層為空間隔離層，所述的主體材料及磷光染料層為發(fā)光層；b、按照陽極、空穴傳輸層、主體材料及熒光染料層、主體材料及磷光染料層、電子傳輸層、陰極的順序，制作不同厚度的主體材料及磷光染料層的磷光有機發(fā)光二極管，其中，所述的主體材料及熒光染料層為復(fù)合區(qū)，所述的主體材料及磷光染料層為發(fā)光層；c、使用步驟a所制作的不同厚度的主體材料層的磷光有機發(fā)光二極管，在相同電流密度的驅(qū)動下，分別檢測每個磷光有機發(fā)光二極管的磷光染料分子的發(fā)射強度，記錄發(fā)射強度及復(fù)合區(qū)厚度的數(shù)值，得出兩者近似為線性減小的關(guān)系，并延長實驗曲線，當磷光染料分子的發(fā)射強度降為零時，這時空間隔離層的厚度就是三重態(tài)激子的擴散長度；d、使用步驟b所制作的不同厚度的主體材料及磷光染料層的磷光有機發(fā)光二極管，在相同電流密度的驅(qū)動下，分別檢測每個磷光有機發(fā)光二極管的磷光染料分子的發(fā)射強度，記錄發(fā)射強度及發(fā)光層厚度的數(shù)值，得出兩者為指數(shù)上升的關(guān)系，當磷光染料分子的發(fā)射強度不再隨著發(fā)光層厚度的增加而增加時，這時的發(fā)光層的厚度近似的為三重態(tài)激子的能量轉(zhuǎn)移長度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種三重態(tài)激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度的測量 方法，其特征在于，所述步驟a中的主體材料層厚度為X nm，所述電子傳輸層 的厚度為40-Xnm，所述X的取值范圍是0《X《40。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種三重態(tài)激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度的測量 方法，其特征在于，所述歩驟b中的復(fù)合區(qū)的厚度為Y nm，所述發(fā)光層的厚度 為50-Ynm，所述Y的取值范圍是0《Y《50。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三重態(tài)激子擴散長度和能量轉(zhuǎn)移長度的測量方法，包括制造主體材料層厚度各不相同的磷光有機發(fā)光二極管；在通入相同電流密度的條件下，不斷更換磷光有機發(fā)光二極管，檢測發(fā)光層的發(fā)射強度與空間隔離層厚度的關(guān)系，得出三重態(tài)激子的擴散長度；在通入相同電流密度的條件下，不斷更換磷光有機發(fā)光二極管，檢測發(fā)光層的發(fā)射強度，得出三重態(tài)激子的能量轉(zhuǎn)移長度。本發(fā)明對磷光有機發(fā)光二極管的設(shè)計、材料的選配、器件的優(yōu)化以及發(fā)光效率的提高都具有重要的指導(dǎo)意義。
文檔編號H01L21/66GK101183654SQ20071003226
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者劉彭義, 敬 吳, 張靖磊, 武春紅 申請人:暨南大學