[00845451]基于ρ型掺杂的高效率紫外有机发光器件

课题来自于广西自然科学基金面上项目《基于p型掺杂的高效率紫外有机发光器件》，于2016年9月立项，2019年8月结题验收。 项目针对具有近紫外波段发射的有机发光器件在激发光源、高密度信息存储、探测传感等领域的潜在应用开展基础研究。由于紫外有机发光材料的HOMO能级与ITO阳极的功函数不匹配，空穴注入势垒高达2eV，导致空穴-电子平衡性差，限制了发光效率的提高，成为制约紫外有机发光器件性能的瓶颈。同时，缺乏HOMO能级更高的阻挡层导致激子形成区域不易控制，器件光谱特性不理想。项目跳出常规空穴注入和阻挡限定激子区域的常规研究思路和方法，基于电荷平衡和电学掺杂原理，在紫外有机发光器件的“ITO/有机层”之间引入p型掺杂层，研究高效、可控的p型掺杂层的设计及其构筑方法，实现空穴的高效注入与传输，改善载流子平衡性和激子形成区域，提高器件发光效率，阐明载流子注入与传输调控的相关机理。项目实施过程中开展了化学合成并结合真空热蒸镀等工艺制备高效可控的空穴注入材料，包括La₂O₃、MoOx、WOx、VOx、C₃N₄、MoS₂、GeO₂等，择优选择构建了p型掺杂空穴注入层，采用原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)和阻抗谱等表征手段对空穴注入层的表面形貌、界面特性、以及空穴注入能力开展了研究。同时，基于p型掺杂空穴注入层构建了高效率紫外OLED器件，性能最优的器件的发光峰位于377nm，半峰宽35nm，最大辐照度为14.2mW/cm²，最大外量子效率达到了4.6％。 项目研究成果在Journal of Materials Chemistry C、Organic Electronics、Applied Physics Letters等期刊发表学术论文16篇；申请发明专利6项，其中授权发明专利3项；培养4名硕士研究生毕业。项目研究成果在相关学术会议和学术交流活动中以邀请报告、分组汇报、墙报展示等进行了介绍。项目对于构筑高效率紫外有机发光器件的理论研究和实践应用具有十分重要的学术价值和现实意义，为多层结构光电子器件的界面特性评价等基础理论研究提供了参考。