平面pn异质结型有机发光二极管

有机发光二极管由于其可控的色彩效果、极强的美学设计可能性、以及潜在的低成本等优势,极有可能在平板显示以及照明等领域实现广泛的商业应用。从结构上看,有机发光二极管通常主要由阴阳极、载流子传输层及发光层所构成。一般说来,载流子传输材料往往具有较为优异的载流子传输特性,体现为较高的载流子迁移率,但通常荧光特性较差,荧光量子产率较低;而发光层材料往往具有较优异的荧光特性,但载流子迁移特性相对较差。有机发光二极管中存在的独立发光层使其成为区别于由无机pn结构成的发光二极管(LED)技术的一个显著特征。发光层主体及客体材料的研究和开发成为了有机发光二极管领域中最为重要的一个研究方向。为了克服自旋量子统计推导得出的最大5%的荧光外量子效率瓶颈,业内陆续开发了多种体系的发光材料,主要包括包含重原子金属的磷光发光材料、利用三线态-三线态湮灭进行发光的荧光材料、具有热活化延迟荧光特性的荧光材料、以及利用杂化局域电荷转移态机制的荧光材料等。利用这些材料作为发光单元构筑的高效有机发光器件往往都需要多层结构甚至掺杂工艺来实现,在一定程度上增加了器件制备的工艺流程以及制造成本。AMsushijian近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室苏仕健教授研究组陈东成博士等人提出了去除通常有机发光二极管中的发光层,通过有机p型和n型材料的组合,利用其平面层间的电荷转移态来复合发光,制备出兼具结构简单、高效率、低驱动电压的平面pn异质结型有机发光二极管。该新颖的平面pn异质结型有机发光二极管的发光中心来源于有机p型和n型半导体材料相互接触的界面,发光颜色由pn两种材料的协同作用来决定。由于载流子经电极界面注入后,在器件内部进行传输和复合的过程不需要克服传统有机发光二极管中传输层与发光层间的能垒,因而较为容易获得接近理论极限的低驱动电压。目前,通过调控p型材料的种类,已经实现了多种外量子效率超过10%的不同光色的平面pn异质结型有机发光二极管。该研究工作表明,活性平面pn异质结结构可以用于构筑结构简单、低驱动电压、高电光转换效率的荧光有机发光二极管,具有极为重要的基础研究及产业应用意义。相关成果发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201504290)上,作者为Dongcheng Chen (陈东成) , Gaozhan Xie (谢高瞻), Xinyi Cai (蔡欣佚), Ming Liu (刘明) , Yong Cao (曹镛), and Shi-Jian Su (苏仕健)*。

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