第3章有机电致发光器件结构和工作原理
有机电致发光器件OLED技术介绍
有机电致发光器件OLED技术介绍有机电致发光器件OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种新型的发光器件技术，由有机材料制成。
OLED技术结合了有机材料的特性和发光器件的的特性，可以在不需要背光的情况下发出颜色丰富、亮度较高的光。
它具有响应快、发光效率高、能耗低等优点，因此在显示技术领域具有广阔的应用前景。
OLED技术是基于有机材料中的发光现象。
有机材料是一种由碳元素构成的化合物，具有很强的光致发光特性。
与传统的LED器件相比，OLED器件不需要外部的背光源，而是利用有机材料自身的特性直接发光，因此OLED器件可以制作得非常薄，达到几个纳米的厚度。
OLED器件由四个不同的部分组成：一层有机发光层、两层电极和一层衬底层。
其中，有机发光层是OLED器件的最关键部分，它薄至仅几纳米，通过在该层中注入电荷，有机分子发生电致发光现象。
电荷分为正电荷和负电荷，它们在有机发光层内重组，释放出能量并发出光。
有机发光层的材料通常采用芳香族化合物以及有机金属配合物等。
OLED的工作原理是由电流经过电极进入有机发光层时，电流携带着电子和正孔进入有机发光层，电子和正孔在该层中相遇并发生复合。
在复合的过程中，电荷之间的能量被释放成光能，发出可见光。
而且，由于电荷可以自由运动，OLED器件具有快速的响应速度，可以实现高频率的图像刷新，扩大了其在电视和显示器领域的应用。
OLED技术具有许多优势。
首先，它可以制造出非常薄、灵活的器件。
由于有机材料可以制造成非常薄的膜，因此OLED显示器可以做到薄如蝉翼，并且可以弯曲、折叠，实现更灵活的设计。
其次，OLED器件具有高亮度和鲜艳的颜色。
由于OLED器件可以直接发光，而不需要背光源，因此可以实现更高的亮度，并且颜色更加鲜艳，对比度更高。
此外，OLED 器件的发光效率也比传统的LED器件高，能耗更低。
最后，OLED器件具有非常快速的响应速度。
由于电荷在有机材料中的运动速度非常快，因此OLED器件可以实现高频率的图像刷新，不会出现拖影现象。
有机电致发光器件OLED技术介绍
有机电致发光器件OLED技术介绍有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Diode, OLED)是一种新型的发光器件技术，由有机材料构成。
与传统的液晶显示技术相比，OLED具有更高的亮度、对比度、响应速度和视角范围。
它也具有更薄、更轻、更柔性以及更低的功耗特性。
因此，OLED被广泛运用于电视、手机、平板电脑和显示屏等各种领域。
以下是OLED技术的介绍。
首先，OLED的工作原理是通过在有机材料中注入电流来激发有机分子发光。
它由四个主要的组成部分构成：有机发光层、电子传输层、空穴传输层和电子注入层。
当电流通过电子传输层和空穴传输层时，电荷载流子在发光层中结合并释放出能量，产生光子。
这一发射光子的过程是受电流调控的，因此可以随时调整亮度。
OLED的一个重要特点是可以实现主动矩阵驱动，这意味着每个像素点都能够独立控制。
这种能力使得OLED在显示领域非常有优势。
与传统的液晶显示技术相比，液晶显示技术需要背光源才能产生光亮的像素。
而OLED每个像素都能够自己发光，因此具有更高的对比度和更广的视角范围。
此外，OLED还具有高亮度和真实色彩的优势。
有机材料可以发射出非常鲜艳和纯净的颜色，而且亮度更高，使得OLED在显示领域表现出色。
在电视和手机等大屏幕设备上，OLED可以提供更丰富、逼真的视觉体验。
另外，OLED的柔性特性也为其应用提供了更多可能。
传统的液晶显示器需要通过切割和粘贴的方式来制作大屏幕设备，而OLED可以在柔性底板上制作，从而实现超薄和弯曲的显示器。
这使得OLED可以应用于可穿戴设备、卷曲屏幕和可折叠设备等领域。
尽管OLED在显示技术中有着许多优势，但也存在一些挑战。
其中之一是有机材料的寿命问题。
有机材料在使用过程中会逐渐降解和失去发光性能，从而影响显示质量和寿命。
为了解决这个问题，研究人员一直在努力开发新的有机材料以提高稳定性。
另一个挑战是制造成本。
目前，OLED 的制造成本相对较高，限制了其在大规模应用中的普及。
有机电致发光材料及器件导论
有机电致发光材料及器件导论引言：近年来，由于有机电致发光材料及器件的研究和应用取得了巨大的进展，成为光电领域的研究热点之一、有机电致发光材料及器件具有很高的发光效率、易于制备、柔性可折叠等特点，被广泛应用于平板显示、照明、生物传感等领域。
本文将介绍有机电致发光材料及器件的基本原理、制备方法以及应用前景。
一、有机电致发光材料的基本原理有机电致发光材料是一种能够通过施加电场来实现发光的材料，其基本原理是在有机半导体材料中注入载流子，通过载流子在材料中的扩散和再组合过程中释放出能量，从而产生发光。
一般来说，有机电致发光材料包括发光层、载流子注入层和电极层等。
载流子注入层用于实现载流子从电极注入到发光层，电极层用于提供足够的电场以驱动载流子在发光层中运动。
二、有机电致发光材料的制备方法1.分子设计法：有机电致发光材料的制备通常需要合成复杂的有机分子，具有特殊的分子结构和能级分布。
通过分子设计法，可以设计出具有良好光电性能的有机分子，进而制备出高效的电致发光材料。
2.整体法：整体法是一种将有机分子溶解在溶剂中，通过溶液沉积、旋涂等技术制备电致发光材料的方法。
这种方法制备的电致发光材料结构均匀、制备成本较低，但是光电转换效率较低。
3.蒸发法：蒸发法是一种将有机分子在真空条件下蒸发沉积在基板上的方法。
这种方法制备的电致发光材料具有较高的光电转换效率和较好的膜层质量，但是制备过程较为复杂。
三、有机电致发光器件的制备方法1.有机电致发光二极管（OLED）：OLED是一种采用有机电致发光材料制备的光电器件，具有高亮度、广色域、快速响应等特点。
OLED器件由ITO透明导电玻璃基板、有机电致发光层、载流子注入层和金属电极等组成。
制备OLED器件的方法主要有真空蒸发法、旋转涂敷法和喷墨印刷法等。
2.有机电致发光场效应晶体管（OFET）：OFET是一种利用有机电致发光材料制备的场效应晶体管。
OFET器件由基底、源极、漏极和门极等组成，其中源极和漏极之间的有机电致发光材料层起到了发光的作用。
有机电致发光器件(OLED)课件
OLED技术的创新与突破
提高效率和稳定性
通过材料和工艺的改进，提高OLED的发光效率和 稳定性，延长使用寿命。
柔性显示技术
进一步研究柔性OLED显示技术，实现更轻薄、可 弯曲的显示产品。
多功能集成
探索将触摸功能、传感器等集成到OLED显示面板 中，实现更多功能。
OLED产业的发展趋势与展望
市场规模持续增长
随着OLED在更多领域的应用，市场规模将持续增长，带动产业的 发展。
技术竞争加剧
随着技术的不断进步，OLED产业将面临激烈的技术竞争，促使企 业加大研发投入。
产业布局优化
随着全球产业格局的变化，OLED产业将进一步优化布局，形成更 加合理的产业链结构。
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有机电致发光器件（ OLED课件
• OLED基础知识 • OLED器件结构与性能 • OLED制造工艺与设备 • OLED市场与技术发展趋势 • OLED的未来展望
01
OLED基础知识
OLED的定义与特点
总结词
OLED是一种有机电致发光器件，具有自发光的特性，能够实现高对比度、广 视角、快速响应等优点。
OLED在未来的应用前景
显示器技术
随着显示技术的不断进步，OLED 有望成为下一代主流显示技术， 广泛应用于电视、电脑、手机、 平板等电子产品。
照明领域
OLED具有自发光的特性，可以做 成柔性的照明产品，为室内外照明 提供新的解决方案。
可穿戴设备
随着可穿戴设备的普及，OLED的轻 薄、柔性特点使其在智能手表、健 康监测器等设备上具有广阔的应用 前景。
OLED技术的挑战与机遇
挑战
OLED技术的成本较高，良品率较低，且寿命相对较短，这些 问题制约了OLED技术的进一步普及和应用。
有机电致发光器件及其发光机理
是注入势垒高朗克常数 ． 实验结果较好地符合 ｌ（ ／ 和 ｎｊＦ ）
１ Ｆ的线性关系 ． ／ 这一理论后来 又进一步进行 了修
正．
２２ 载流子传输 ．
图 １ 电致发光器件的单层结构
通过从接触电极的电子和空穴发射过程而注入到有机半导体中的载流子或者暂时地俘获在俘获中心或者通过复合中心永久地消失因为不存在完美的完全没有缺陷的有机材料所以目前的有机材料都会有定域态这些定域态可能限制在模糊不圈清的分立能级内或分布在禁带能隙内形成所谓的图6有机电致发光的四个过程示意图俘获和复合中心
维普资讯
膜．
２ 有机 电致发光 的基本原 理
有机 电致发光器件很薄 ， 电极 间仅 ５ ０Ｖ 两 ～１ 的电压就能产生足够 的电场 ， 有机 电致发光可 以看 作是分以下 四个过程完成 的： ①载流子的注入 ， 电子
Ｃ 有机 聚合物材料 ： ． 聚合物作为一类发光材料 是目前研究最多的电致 发光材料 ， 主要有聚对苯乙 炔 ｐｌ（ —ｐ ｅｙ ｎＶｉ ｌ ｅ （ Ｐ 及其衍生 物 ｏ Ｐ ｈｎ ｌ ｅ ｎ ｅ ） Ｐ Ｖ） ｙ ｅ ｙｎ
第１ 第１ ６卷 期
２０ ０ ６年 ３月
湖 南 工 程 学 院 学 报 Ｊ ｕ ａ ｏ ｎ ｎ ｉｓ ｔｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ ｏｒ ｌｆ ｎ Ｈｕ ａ ｎｔ ｕｅ ｆ ｇｎ ｅｉ ｉ Ｅ ｎ
Ｖ １１ ．ｏ１ ０ ｌ ．６ Ｎ ．
Ｍａ ． ０ ６ ｒ２ ０
有 机 电 致 发 光 器 件 及 其 发 光 机 理
入这个领域 ， ， 目前 已获得了高发光效率的红、 、 绿 蓝
三色器件 ， 器件 的最 大发光亮 度已超过 ｌ ｄｍ ， ０ ｃ／ 最高外量子效率 和发光效率分别达到了 １ ％和 ６ ９ ０
有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理
摘要OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、低电压直流驱动、工作温度范围宽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点，将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。
同时，由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。
本文将系统介绍OLED的发展背景、发展史、制备及应用，介绍了有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理。
典型的传统OLED是生长在透明的阳极例如ITO玻璃上的，发射出来的光是由最底层衬底透出，这使得它与其他电子元件如硅基显示驱动器的集成变得非常复杂。
因此，理想的做法是研发一种OLED，其光的发射由器件顶部的透明电极透出。
重点介绍一种具有阴极作为底层接触层，阳极ITO薄膜作为顶部电极的表面发射型或者说有机“反转”的LED(OILED)。
介绍了该器件的制备工艺，对该OILED的I一V特性及EL谱进行了测试，发现与传统的OLED相类似，而工作电压有所升高，效率一定程度上降低。
为了进一步改善器件性能，我们对器件增加了保护层(PL)，研究了PL对OILED器件性能的影响。
最后概述了器件的技术进展和应用前景, 并展望了未来OLED 发展的方向。
关键词：有机电致发光器件，有机反转电致发光器件，发光机理，保护层（PL）,阳极ITO 薄膜AbstractOLED has a solid state, self-luminous, high contrast, ultra-thin, low power consumption, viewing angle, fast response, low-voltage DC drive, the operating temperature range, easy to implement many of the advantages of flexible displays and 3D displays future20 years of the most "money scene" of the newdisplay because OLED has a large-area film, low power consumption, and other fine features, so an ideal plane light source, also has broad application prospects in the future of energy saving lighting in the area. In this paper, the systematic introduction of OLED development background, history of the development, preparation and application, the structure of the organic electroluminescent devices (OLED) and the luminescence mechanism.Typical traditional OLED is growth in transparent anode ITO glass, for example, the light is emitted by bottom gives fully substrate, this makes it and other electronic components such as that the integration of the silica based drive become very complex. Therefore, the ideal way is developing a OLED, its light emission from the top of the device gives fully transparent electrodes. Focuses on a cathode as the bottom contact layer, the anode of ITO films as the top electrode surface emission or organic LED of the "reverse" (OILED). Of the device preparation process, the OILED I-V characteristics and EL spectra of the test, found that similar to the conventional OLED, the working voltage was increased efficiency to a certain extent on the lower. To further improve the device performance of the device to increase the protective layer (PL), PL OILED device performance. Finally an overview of the technical progress and prospects of the device, and looked to the future OLED, the direction of development.Keywords:Organic Electroluminescent Devices,Organic reverse electroluminescent devices, Luminescence mechanism,Protective layer (PL), the anode of ITO films.目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录.............................................................. I II 1.绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 OLED技术的发展概况 (2)1.2.1 全球OLED发展史 (4)1.2.2 中国OLED发展状况 (5)1.2.3 OLED的应用 (6)1.2.3 OLED的制备 (6)2.有机电致发光器件 (8)2.1 引言 (8)2.2 有机电致发光器件 (8)2.3 有机电致发光器件的结构 (9)2.4 OLED发光机理 (10)2.5 我国发展OLED产业存在的问题及发展趋势 (13)2.5.1 存在的问题 (13)2.5.2 发展趋势 (14)2.6 结论及建议 (14)3.有机反转电致发光器件 (16)3.1 引言 (16)3.2 器件制备工艺 (17)3.2.1 基片的清洗及表面处理 (17)3.2.2 阴极的蒸镀 (17)3.2.3 有机层的成膜 (18)3.2.4 阳极的溅射 (18)/ PVK:TPD/PTCDA/ITO结构的有机反转电致发光器件的研究3.3 Si/Al/Alq3 (19)3.3.1 OILED的I一V特性及亮度测试 (19)3.4 保护层(PL)对器件性能的影响 (26)3.4.1 PL厚度对器件j一V特性的影响 (26)的影响 (28)3.4.2 PL对器件的最大驱动电流Im ax的影响 (28)3.4.3 PL对器件外量子效率qe3.4.4 PL对EL发射谱的影响 (29)3.4.5 顶电极(阳极)面积对载流子注入效率的影响 (30)3.4.6 PL层对器件最表面状态的影响 (31)4.OLED与OILED的特性及存在的问题 (32)4.1 与目前占主流地位的CRT及LCD技术相比，OLED与OILED具有以下更多的优点: (32)4.2 与OLED相比OILED的不同 (34)4.3 OLED与OILED 急待解决的问题和未来发展趋势 (34)结论 (37)5.致谢 (38)6.参考文献： (39)1.绪论1.1课题背景信息显示是信息产业的核心技术之一, 而信息显示技术及显示器件多种多样, 到目前为止，有四种发光物理机制完全不同的固态场致发光形式。
有机电致发光介绍
电路相匹配； (4) 制作工艺简单并且成本低； (5) 可实现超薄的大面积平板显示，响应速度快，
视角大，全固化，抗震性能好，工作温度范围广； (6) 良好的机械加工性能，容易做成不同形状。
最早有机电致发光的报导
是Bernanose等人在蒽单晶片的两 侧加400 V直流电压时观测到的发 光现象。
有机电致发光材料与技术
主要内容
第一章 绪 论 第二章光致发光及电致发光的基本知识 第三章电致发光的器件结构与器件物理 第四章有机电致发光的主要辅助材料
主要内容
第一章 绪 论 第二章光致发光及电致发光的基本知识 第三章电致发光的器件结构与器件物理 第四章有机电致发光的主要辅助材料
电致发光的发展历程
由于单晶厚度达10－20 m，所 以驱动电压较高。
由于蒽单晶作为电致发光材料难以 获得大面积及更低电压下的发光， 并且发光器件的效率也极低，有机 电致发光在当时并没有引起科研工 作者的注意。
N
1987年，以邓青云博士(Dr. Ching W. Tang) 为 首 的 Eastman Kodak公司研究团队, 以芳香二胺(TPD)作为空穴传 输层，以Alq3作为发光层，稳 定 的 低 功 函 材 料 Mg:Ag 合 金 作为阴极，研制出驱动电压 10V、亮度>1000 cd/m2和效 率1.5lm/W的有机电致发光器 件。
后来，Heeger小组又研制出基于 柔性衬底的聚合物有机电致发 光器件,器件在2～3 V下就可以 发光，量子效率大于1％。 这种塑料基聚合物有机电致发 光器件可以卷曲和折叠而不影 响器件的发光性能。 从此对有机电致发光器件的研 究开始向纵深方向发展。
第3章有机电致发光器件结构和工作原理
有机电致发光器件分为小分子型和高分子型，小分子型器件一 般为多层型，高分子型器件大多为单层器件。
3.1有机小分子器件结构
1.单层器件结构 单层器件具有结构简单、制作方便的优点，但是由于大多数有 机材料都是单极性的，同时具有均等的传输空穴和电子性能的材料 很少，这种结构的器件性能较差。 主要原因： a.两种载流子注入不平衡，载流 子复合几率较低，影响器件的发光 效率。 b.厚度较大，引起驱动电压高。 c.由于两个电极之间只隔了一 个发光层，复合发光区靠近金属电 极，该处缺陷较多，非辐射复合几 率大，载流子很容易从一个电极进 入另一个电极，引起效率降低 。
金属阴极
电子传输 — 发光层
金属阴极 电 子 传 输 层 空穴传输—发光层 ITO阳极
空 穴 传 输 层 ITO阳极
DL-A型 含有空穴传输层（HTL） 和集电子传输功能和受激 发光的发光层(EML)。
DL-B型 含有电子传输层（ETL） 和集空穴传输功能和受激 发光的发光层(EML)
3 . 三层器件结构 三层器件结构由空穴传输层(HTL)、电子传输层（EML）和发光 层（EML）组成。在此结构中，三层功能层各行其职，有利于器件 的性能的优化。这种结构是目前应用较多的结构。
相对于无机半导体材料来说，有机材料的载流子迁移率 较低，一般在10-4－10-8cm2/VS量级。低载流子迁移率不利 于载流子在有机材料内有效传输。 由于OLED器件采用的是薄膜结构，通常在低电压下便可 在发光层内产生104－106V/cm的高电场。在高电场作用下， 载流子在有机材料中的传输基本不成问题。
对于有机材料来说，难以实现电子和空穴从两极的等速率注入， 因为有机材料的禁带宽度较大，很难同时使低功函数的阴极和高功 函数的阳极与有机材料的导带和价带相匹配。同时，电子和空穴的 迁移率也不一样。一般来说，空穴注入相对容易，而电子注入却较 困难。 为解决载流子注入不平衡问题，通常在金属电极和发光层之间 引入电子亲和势和离化势都较大的电子传输层；在发光层与阳极之 间引入电子亲和势和离化势较小的空穴传输层。
第3章有机电致发光器件结构和工作原理
1.载流子的注入 在OLED器件中，由于有机材料与阴阳两极的能级不匹配，存在 能级差，导致有机材料和电极之间形成界面势垒，电子和空穴的注 入需要克服界面势垒△Ee和△Eh，才能进入发光层。 通过调节有机层和电 极之间的势垒，可以调控 载流子的注入，从而改变 OLED器件的光电特性，如 发光效率和驱动电压等。 OLED的发光机理
金属阴极 电 子 传 输 层 发 光 层 空 穴 传 输 层 ITO阳极
金属阴极
电子传输 — 发光层
激子限制层 空穴传输—发光层 ITO阳极
含有激子限制层的三层 器件，通过调节激子限制层 的厚度控制发光位置。
4 . 多层器件结构
在实际应用中，为了降低驱动电压，提高对比度， 增加量子效率，提高发光亮度，一般采用多层器件结 构。 多层结构不但保证了OLED功能层与玻璃间的良好 附着性，而且还使得来自阳极和阴极的载流子更容易注 入到有机功能薄膜中。但是多层结构在改善器件的同时， 也会给各层之间带来复杂的界面效应。
空穴和电子结合形成单线态激子的最高几率为25%，这也是 目前荧光材料器件的最高理论效率。长时间以来，电致发光效 率的1/4限制成为提高发光效率的重要颈瓶。
但在2000年，Masayuki Mitsuya等把红色磷光染料AAAP掺 杂到基质材料Alq中，实现了有机电致发光器件发出磷光[22]。 使这种发光效率 1/4限制被打破，有机电致发光器件的发光效 率和亮度大大地提高。
金属阴极
电子传输 — 发光层
金属阴极 电 子 传 输 层 空穴传输—发光层 ITO阳极
空 穴 传 输 层 ITO阳极
DL-A型 含有空穴传输层（HTL） 和集电子传输功能和受激 发光的发光层(EML)。
DL-B型 含有电子传输层（ETL） 和集空穴传输功能和受激 发光的发光层(EML)
电致发光
评价OLED的一些主要参数
一般来讲，有机EL发光材料及器件的 性能可以从发光性能和电学性能两方面来 评价。发光性能主要包括发射光谱、发光 亮度、发光效率、发光色度和寿命；电学 性能主要包括电流与电压的关系、发光亮 度与电压的关系等。这些都是衡量有机EL 材料和器件性能的重要参数，对于发光的 基础理论研究和技术应用极为重要。
电致发光材料
1 2 3 4 5
电致发光的简介 电致发光的机理和器件结构 有机电致发光简介 有机电致发光的分类、优点及性能参数 有机电致发光材料的应用
发光材料的主要分类
光致发光 阴极射线发光 电致发光
热释发光
光释发光 辐射发光
电致发光
电致发光（又称电场发光，EL）是某些 物质受到外界电场的作用而发出光，也就 是电能转换为光能的现象。 具有这种性能的物质可作为一种电控 发光器件。一般它们是固体元件，具有响 应速度快、亮度高、视角广的特点，同时 又具有易加工的特点，可制成薄型的、平 面的、甚至是柔性的发光器件。
(1) 载流子的注入。 (2) 载流子的迁移。 (3) 载流子的复合。 (4) 激子的迁移。 (5) 电致发光。
EML
阳 极
HTL
ETL
阴 极
空穴
电子
OLED分类
1、根据采用有机材料的不同分为两种技 术：一种是采用小分子材料，简称OLED； 另一种是采用高分子材料，简称PLED； 2、按照驱动方式又分为被动式矩阵PMOLED和主动式矩阵AM-OLED，前者采 用ITO玻璃基板，后者采用TFT基板。
计算机领域： 主要有家用和商用 计算机(PC/工作站 等)、PDA和笔记 本电脑的显示屏。
工业应用场合： 主要应用有各类仪 器仪表、手持设备 等的显示屏。
有机材料与器件-有机电致发光
✓ OLED器件电流特性、载流子复合类型、发光类型、EL分布特点等 ✓ 基于掺杂磷光的OLED器件中激子产生的过程和机制。 3、OLED器件结构，包括单层、双层、三层、多层、白光及掺杂器件。 4、OLED器件表征参数：驱动电压、发光效率（包括量子效率、电流效 率及功率效率）、色度坐标、色温及显色指数、器件寿命等 5、OLED器件功能材料。
➢ 激子存在的形式：受激分子、不同分子间的电子转移复 合物、相同分子间形成的基激二聚物等。
➢ OLED器件中，激子所在区域与器件结构关系密切，激 子发生光辐射跃迁的发光，也有一定的特征。
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1．复合区域 ➢ 载流子复合区域与器件中空穴和电子的迁移率密切相关， 同时也受器件能级结构的制约。 ➢ 不同结构的器件，载流子复合区域有多种情形： ①靠近阴极； ②在电子传输层内； ③在中间发光层内； ④既在空穴传输层，又在电子传输层； ⑤由于阻挡层对激子／空穴的阻挡作用，复合区域被 限制在空穴传输层。
➢ n型掺杂修饰： ✓ Li、Cs碱34
3.2.3 载流子输运及器件电流
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3.2.4 流子复合产生激子及其光辐射衰减过程 ➢ OLED器件中，载流子复合形成激子的过程包括两个步 骤：电子／空穴由于能量上与材料LUMO/HOMO能级相 当，而被俘获，形成带电极化子；该极化子倾向于俘获 相反电荷，形成激子。
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➢ 碱金属化合物修饰： ➢ LiF修饰：
✓ LiF对Al电极修饰使电子注入效率显著提高的机制 1) 隧穿效应 2) 界面偶极
有机电致发光器件简介
空穴传输层
总结词
空穴传输层负责传输空穴到发光层。
详细描述
空穴传输层通常由有机材料组成，如多苯基小分子或聚合物，这些材料具有较高的空穴迁移率，能够有效地将空 穴传输到发光层。
度的显示效果。
THANK YOU
多色与高分辨率有机电致发光器件研究进展
多色与高分辨率有机电致发光器件是未 来发展的重要趋势之一，其研究进展主 要集中在彩色显示和高分辨率显示两个
方面。
在彩色显示方面，研究者通过合成不同 颜色的发光材料和精细的掺杂技术，实
现全色显示和多色动态显示。
在高分辨率显示方面，研究者采用高精 度印刷和纳米光刻技术，制备高分辨率 的像素电极和功能层，从而实现高清晰
照明应用
总结词
有机电致发光器件具有高效、环保、可弯曲 等优点，在照明领域具有广阔的应用前景。
详细描述
有机电致发光器件的发光效率高，能够实现 高效照明，同时其环保无汞的特性符合绿色 照明的趋势。此外，有机电致发光器件还可 以制成柔性照明产品，如柔性灯带、可折叠 灯具等，具有广泛的应用场景。
生物成像与传感应用
热活化延迟荧光材料的发光寿命较长， 且具有较高的发光效率，因此在有机 电致发光器件中具有广阔的应用前景。
04
有机电致发光器件的应用
显示应用
总结词
有机电致发光器件在显示领域具有高对 比度、宽色域、低能耗等优势，被广泛 应用于电视、显示器、广告牌等显示设 备。
VS
详细描述
有机电致发光器件通过电流激发有机材料 ，产生可见光，具有自发光的特性，无需 背光源，因此可以实现高对比度和宽色域 的显示效果。同时，有机电致发光器件的 能耗较低，能够降低显示设备的运行成本 和维护成本。
有机电致发光器件简介 ppt课件
❖ IR- OLED: Optical Communication
用于显示和照明OLED产品
31-inch OLED TV prototype (Samsung，2005)
有机微显示器件
• 800 lines/inch，30 line/mm; • 硅CMOS驱动，4V工作电压;
LiF
3.4
10750 6609 13710 8452
Maximum PE
(lm/W)
0.7 0.4 1.1 0.8
功率效率 电子传输 – Alq3:MnO器件>Alq3器件 电子注入 - MnO器件>LiF器件
微腔OLED能有效提高色纯度和效率
Principle of tandem OLED with p-n junction CGL
插入空穴传输层，电子在界 插入电子传输层，空穴在界
面处被阻挡并积累，而空穴 面处被阻挡并积累，而电子
容易注入发光层，电子和空 容易注入发光层，电子和空
穴在界面处复合
穴在界面处复合
OLED三层结构
HTL EML
阴极
ETL
ITO
电子受到空穴 传输层的阻挡， 空穴受到电子 传输层的阻挡， 使电子与空穴 限制在发光层 中，提高电子 与空穴复合的 几率
traps
OLED结构的优化设计
OLED的结构设计 --------优化器件性能
设计原则：载流子注入平衡、 传输平衡
各功能层 能级匹配
单层结构：
阴极
电子与空穴的注入势
垒迁移率与空穴的迁移
率接近
OLED双层结构
阳极
HTL EML
有机电致发光器件简介课件
21世纪
全彩色、高亮度、大面积的 OLED显示技术得到广泛应用。
02
有机电致发光器件的材料
电子传输层材料
电子传输层材料的主要作用是传输和捕获空穴，其基本要求是具有较高的电子迁移率以及能级匹配，以确保电子和空穴的有 效注入。常见的电子传输层材料包括金属氧化物如ZnO、Ta2O5等。
05
有机电致发光器件的实验研究
实验设备与环境
实验设备
EL器件制备设备、光谱分析仪、电压/电流表、恒流电源等。
实验环境
无尘室、恒温恒湿环境、防震台等。
实验过程与步骤
器件制备
清洗基底、真空镀膜、光刻、刻蚀等。
性能测试
光谱分析、亮度测量、电压/电流测量等 。
数据记录与处理
记录实验数据，分析数据，得出结论。
寿命问题
大面积生产问题
有机材料的老化速度较快，导致有机电致 发光器件的寿命相对较短。
目前有机电致发光器件的生产主要依赖于 真空镀膜技术，这使得在大面积上制造这 些器件变得非常困难且成本高昂。
未来的发展前景
新材料开发
随着材料科学的不断发展，未来可能 会有更多高效、稳定的有机电致发光 材料被发现，进一步提高器件的性能 。
电子传输层材料的能级调整对于器件性能至关重要，通常通过掺杂等方式进行能级调控，以提高电子注入效率和载流子平衡 。
空穴传输层材料
空穴传输层材料的主要作用是传输和注入空穴，同时 阻挡电子，防止其进入发光层。该层材料需要具有较 高的空穴迁移率以及合适的能级结构，以实现有效的 空穴注入和传输。常见的空穴传输层材料包括有机材 料如NPB（N,N'-双（3-甲基苯基）-N,N'-双（4-叔 丁基苯基）-1,1'-联吡啶嗡氯化物）和CuPc（铜酞菁 ）。
有机电致发光器件工作原理
有机电致发光器件工作原理1.1 有机材料的电子跃迁过程有机电致发光的发光机理：在外电场作用下，空穴和电子分别注入到有机材料中，在有机层中相遇复合形成激子，释放出能量，同时将能量传递给有机发光材料的分子，使其从基态跃迁到激发态，由于激发态很不稳定，受激分子发生辐射跃迁从激发态回到基态产生发光现象。
一般将有机物质分子的状态分为基态与激发态。
基态是指分子的稳定态，即能量最低状态，其分子中的电子的排布完全遵从能量最低原理，泡利不相容原理和洪特规则。
激发态是指物质分子受到光或其他的辐射使其能量达到一个更高的值时，变为一个不稳定的状态，被激发后称分子处于激发态。
通常将分子的不稳定的存在状态用单重态S表示,基态单重态用S0表示，三重激发态用T1表示。
当有机分子被激发时，分子处于激发单重态，依据它们能量的高低表示为S1、S2、S3。
在电致发光的过程中，单重态激子和三重态激子被认为是同时产生的。
其中荧光是电子从最低单重激发态到基态的跃迁发光，这种现象又称为电致荧光。
电子从最低三重态回到基态的跃迁产生的发光称为磷光。
但在室温下，从最低三重激发态回到基态的电子跃迁产生的发光是极微弱的，其能量绝大部分以热的形式损失掉了，所以这个过程被认为是无辐射过程。
图1.1为有机材料分子内部电子的主要跃迁过程：a过程：从S0—S1、S2是在外界激励下发生跃迁；f过程：从S1—S0是以辐射的形式发射了光子产生了荧光；P过程：从T1—S0是一个辐射跃迁的磷光发光；从S2—S1是通过内转换过程（IC）；从S1—T1是通过系间内转换过程（ISC），且S1发生了自旋反转；从S2—S0是辐射跃迁的荧光发光。
图1.1 电致发光能级图1.2有机电致发光器件的结构有机电致发光器件常见的器件结构：OLED器件多采用夹层式三明治结构：由一薄而透明具有半导体性质的铟锡氧化物(ITO玻璃)透明电极为正极与低功函数的金属为阴极如同三明治般将有机材料层夹在其中，有机材料层包括发光层(EML)、空穴传输层(HTL)、与电子传输层(ETL)。
有机电致发光( electroluminescence,EL )
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TFEL器件工作原理（碰撞激发）
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有机OLED与无机LED的基本区别：
①无机LED中可通过掺杂，形成稳定的p型和n型半导体及稳定的pn结，而 有机材料不可能通过掺杂得到重复性很好的p和n型半导体及真正意义上不 受化学反应和扩散影响的稳定pn结。
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2．阳极材料
➢ 注入空穴，要求阳极的真空能级与HTL的空穴真空能级 (HOMO)相匹配或相近，亦即阳极功函数与HTL的HOMO 相匹配。
➢ 用作空穴注入的阳极材料，需满足以下条件： ①高电导率； ②优良的化学及形态稳定性； ③高功函数； ④良好的透光率。
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②无机LED中，在加电场之前就存在自由的正负载流子；而OLED中，载流 子完全是由电场注入所致，在没有外加电场时是不存在自由载流子的。
③在无机LED中，载流子以较快的能带模式输运，有较大的流动性，电子 与空穴在pn结处的复合产生能带之间的光辐射；OLED中由于薄膜的无序性， 载流子以迁移率极低的跃进方式输运，倾向于定域化和极化，正负载流子 的复合产生相对定域化的激子，光辐射是激子型的。
厚度薄
柔性
低电压驱动 功耗低
工作温度范围宽
自主发光
响应速度快 易大面积加工
制造成本低
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3.2有机电致发光器件机理 3.2.1 电致发光种类
➢ 电致发光(electroluminescence，EL)： 活性物质在电场的作用下，产生光辐射的过程；如果中间的活性物质 是有机物，则称为有机电致发光(Organic electroluminescence, OEL) ➢ EL的类型划分可从三个角度考虑：
有机电致发光器件的工作原理
有机电致发光器件的工作原理
嘿呀！今天咱们来聊聊有机电致发光器件的工作原理，这可真是个超级有趣的话题呢！
首先呀，咱们得知道啥是有机电致发光器件。
哎呀呀，简单说呢，它就是一种能自己发光的神奇玩意儿！
那它到底咋工作的呢？听我慢慢道来！1. 这第一步呢，就是电荷注入！哇，电荷就像一群小调皮，从电极那里跑进来啦！这可不得了，没有电荷的注入，后面的事儿都没法开展呢！
接着呢，2. 电荷传输！哎呀呀，这些注入进来的电荷得动起来呀，它们顺着特定的通道，欢快地奔跑着，去完成它们的使命！
然后啊，3. 激子形成！这可神奇啦！电荷们一相遇，就像魔法一样，形成了激子！
再然后呀，4. 辐射复合发光！哇塞，到了关键时刻啦！激子释放出能量，就有了那迷人的光！这光可美啦，给我们带来了各种各样的惊喜！
你想想，这一系列的过程，是不是像一场精心编排的舞蹈？每个步骤都不能出错，才能跳出那完美的舞姿，展现出绚丽的光芒！
哎呀呀，这有机电致发光器件的工作原理，是不是特别有意思？它的应用也超级广泛呢！比如说在手机屏幕、电视显示上，都能看到它的身影！哇，是不是感觉科技的力量太强大啦？
总之呢，了解有机电致发光器件的工作原理，能让我们更好地感受科技给生活带来的变化！你说呢？。
有机电致发光材料
邓青云博士
75nm
驱动电压小于10V
60nm
最大外量子效率1％
最大亮度大于1000cd/m2
创新点： （1）多功能有机层的结构；（2）超薄的有机层厚 度
4).1990年，Ｂurroughs等人将共轭聚合物聚 对苯基乙烯（PPV，polyphenylene vinylene)制作了高分子发光二极管，简化 了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新 领域聚合物薄膜电致发光器件。
OLED器件发光过程
1) 载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到 夹在电极之间的有机功能薄膜层。
2) 载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子传输层空穴传输层向发光层 迁移。
3) 载流子的复合：电子和空穴结合产生激子。
4) 激子的迁移：激子在电场作用下迁移，将能量传递给光分子，并激发电子 从基态跃迁到激发态。
3.5 电极材料
阴极和阳极是整个器件的支撑，电极材料是OLED 器件实现 发光功能的基础，为了实现电子和空穴分别有效地注入有机材料 功能层，电极与有机材料必须在能级上匹配，所以阴极应是一种 低功函数材料，而阳极则应是高功函数的材料，这样的组合才能 使得器件的注入能垒最低。
OLED器件的阴极主要包括金属以及金属合金材料。由于低功 函数的金属化学性能活泼，它们在空气中易于氧化，对器件的稳 定性不利。因此，常把低功函数的金属和高功函数且化学性能比 较稳定的金属一起蒸发形成合金阴极。
5) 电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
e
复合
eh
光发射
h
金属阴极 有机层
DC 电源
透明阳极 衬底
3.1.4 主要性能指标 （1）载流子迁移率
载流子迁移率是指载流子（空穴或电子）在单位电场作用下 在给电定材料中的平均漂移速度，是载流子在电场作用下运动 速度的量度，载流子的漂移速度与迁移率成正比关系。 有机材料的载流子迁移率的测量方法： （1） 电荷耗散法 （2） 瞬间电流法 （3） 空间电荷限制电流法 （4） 飞行时间法
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2.双层器件结构 双层器件结构是为了平衡空穴和电子的注入量，提高载流子
的注入速率，提高其发光效率和量子效率。
另外传输层还起着阻挡载流子的作用，这样更有利于控制空 穴和电子在发光层中的复合。
金属阴极
为了进一步提高发光效率和亮度，人们也在不断研究多层结 构的聚合物电致发光器件。
金属阴 极
发光层
ITO阳极
3.3 有机电致发光显示器的工作原理
OLED是一种电流注入型发光显示器件，一般认为其 发光机理是：在外界电压驱动下，空穴和电子分别从正极 和负极注入到有机材料中，空穴和电子在有机层中相遇、 复合，释放出能量，将能量传递给有机发光物质的分子， 使其从基态跃迁到激发态。激发态很不稳定，受激分子从 激发态回到基态，辐射跃迁而产生发光现象。
2.载流子传输 在外电场作用下载流子传输就是注入的电子和空穴分别向阳极
和阴极迁移。 载流子的迁移可能发生三种情况：(1)两种载流子相遇；(2)两种
载流子不相遇；(3)载流子被杂质或缺陷俘获而失活。只有正负载流 子相遇才有可能复合而发光。
第三章 有机电致发光器件结构 和工作原理
有机电致发光器件分为小分子型和高分子型，小分子型器件一 般为多层型，高分子型器件大多为单层器件。
3.1有机小分子器件结构
1.单层器件结构
单层器件具有结构简单、制作方便的优点，但是由于大多数有 机材料都是单极性的，同时具有均等的传输空穴和电子性能的材料 很少，这种结构的器件性能较差。
（3）载流子的复合：空穴和电子在发光层中相遇，并产生激 子。
（4）激子的迁移：激子在电场作用下将能量传递给有机发光 分子，并激发有机分子中的电子从基态跃迁到激发态。
（5）电致发光：激发态能量通过跃迁，将能量以光子的形式 释放出来，产生电致发光。
1.载流子的注入 在OLED器件中，由于有机材料与阴阳两极的能级不匹配，存在
金属阴极 缓冲层 电子传输层 空穴阻挡层 发光层
空穴传输层
缓冲层 ITO阳极
多层器件结构
针对不同的材料，通过设计多层结构，确保注入到发光 层的空穴和电子的数量以及平衡性。
3.2 有机高分子（聚合物）器件结构
聚合物电致发光器件通常采用单层结构。聚合物分子量大， 可通过旋涂方式成膜，制备双层聚合物薄膜较为困难。聚合物长 分子链结构保证了聚合物薄膜的平整、均匀性，单层聚合物器件 可以有较好的性能。
多层结构不但保证了OLED功能层与玻璃间的良好 附着性，而且还使得来自阳极和阴极的载流子更容易注 入到有机功能薄膜中。但是多层结构在改善器件的同时， 也会给各层之间带来复杂的界面效应。
缓冲层：提高界面间的稳定性
金属阴极与有机层间亦称介质 层，促进电子注入。
ITO阳极与有机层间，阻碍或 减缓空穴注入，使阳极表面平整， 亦称空穴阻挡层。
主要原因：
a.两种载流子注入不平衡，载流 子复合几率较低，影响器件的发光 效率。
b.厚度较大，引起驱动电压高。
c.由于两个电极之间只隔了一 个发光层，复合发光区靠近金属电 极，该处缺陷较多，非辐射复合几 率大，载流子很容易从一个电极进 入另一个电极，引起效率降低 。
金属阴 极 发光层 ITO阳极
要使发光层中具有高的载流子复合效率，两种载流子的注入及 传输能力应相当，否则传输快的一方就会直接穿过发光层到达对电 极而引起猝灭。
电子传输 — 发光层
空穴传输层
ITO阳极
DL-A型 含有空穴传输层（HTL） 和集电子传输功能和受激 发光的发光层(EML)。
金属阴极
电子传输层
空穴传输—发光层 ITO阳极
DL-B型 含有电子传输层（ETL） 和集空穴传输功能和受激 发光的发光层(EML)
3 . 三层器件结构
三层器件结构由空穴传输层(HTL)、电子传输层（EML）和发光 层（EML）组成。在此结构中，三层功能层各行其职，有利于器件 的性能的优化。这种结构是目前应用较多的结构。
能级差，导致有机材料和电极之间形成界面势垒，电子和空穴的注 入需要克服界面势垒△Ee和△Eh，才能进入发光层。
通过调节有机层和电 极之间的势垒，可以调控 载流子的注入，从而改变 OLED器件的光电特性，如 发光于载流子注入机制，目前有两种理论：隧道贯穿及热电子发 射理论。
金属阴极 电子传输层
发光层 空穴传输层
ITO阳极
金属阴极
电子传输 — 发光层
激子限制层 空穴传输—发光层
ITO阳极
含有激子限制层的三层 器件，通过调节激子限制层 的厚度控制发光位置。
4 . 多层器件结构
在实际应用中，为了降低驱动电压，提高对比度， 增加量子效率，提高发光亮度，一般采用多层器件结 构。
正极
空穴注入
h
传输
h
e
电子/空穴复合
负极 电子注入
e
激子
25%S
辐射跃 迁
基态
75%T
无辐射跃 迁
OLED载流子注入、传输、复合而发光示意图
有机电致发光一般有5个阶段完成： （1）载流子的注入：在直流低压高电场驱动下，空穴和电子 分别从阳极和阴极注入到夹在两电极间的有机层中。
（2）载流子的迁移：注入的空穴和电子分别由空穴传输层和 电子传输层迁移到发光层中。
对于有机材料来说，难以实现电子和空穴从两极的等速率注入， 因为有机材料的禁带宽度较大，很难同时使低功函数的阴极和高功 函数的阳极与有机材料的导带和价带相匹配。同时，电子和空穴的 迁移率也不一样。一般来说，空穴注入相对容易，而电子注入却较 困难。
为解决载流子注入不平衡问题，通常在金属电极和发光层之间 引入电子亲和势和离化势都较大的电子传输层；在发光层与阳极之 间引入电子亲和势和离化势较小的空穴传输层。
发光效率决定于界面势垒的大小及界面层间电荷积累的多少。 OLED器件的发光效率不但取决于载流子的有效注入，而且取决于注 入的电子和空穴数量是否平衡。
为实现注入平衡，要求两种载流子以同样的速率进行注入，即 发光层和阴阳电极之间形成的能带势垒高度相等，而且运动的速度 相近，否则就会导致一种载流子注入流量多，另一种流量少。这种 情况下，不但载流子复合几率小，而且其复合不是发生在发光中心 区域，而是偏向电极的一侧。