摘 要：白光有機發(fā)光二極管（ WOLED ）被認(rèn)為是傳統(tǒng)白色光源的替代光源。它們是高效的固態(tài)光源，電光轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過白熾燈， K7-z.WTUR  
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最近在器件結(jié)構(gòu)、新材料的合成等方面取得了很大進步。這里對從有機發(fā)光二極管（ OLED ）到獲得白光有機發(fā)光二極管的方法、它們的優(yōu)勢、缺點及其近期的進展進行簡單的介紹，對器件結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的器件設(shè)計存在的問題也進行了討論。 !0Mx Bem  
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1、導(dǎo)言 GyZpdp!  
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全世界每年都消耗巨大數(shù)量的電能。在全部的電能消費中，照明用電能占到了總電能產(chǎn)量的 20% 。熒光燈和白熾燈是使用最普遍的傳統(tǒng)照明光源，照明用電能的 40% 被它們消耗掉了。白熾燈把 90% 的電能變成了熱能，熒光燈的表現(xiàn)好些，它把消耗掉的電能的 70% 轉(zhuǎn)換成了光能。白熾燈和熒光燈的典型發(fā)光效率分別是 13-20lm/W 和 90lm/W [1] 。所以為了節(jié)省世界上的能源，一個辦法就是找到傳統(tǒng)光源的替代品。研究者們花了十多年時間研究具有更好的表現(xiàn)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管。市場上早已經(jīng)出現(xiàn)了由無機材料制作的紅、綠、藍及其其他顏色的發(fā)光二極管，它們廣泛應(yīng)用在交通信號燈、汽車尾燈及其其他一些小的應(yīng)用當(dāng)中。無機白光發(fā)光二極管也已經(jīng)出現(xiàn)在市場上，不過它們的價格相對普通照明使用來說，還是比較高昂的�，F(xiàn)在照明光源的一個新的競爭對手也已經(jīng)來到了市場上，它就是基于有機半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管。 GiK4LJ~cH)  
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在過去的十年中， OLED 在顯示技術(shù)領(lǐng)域顯示出了可以與液晶相比的強大的競爭力。自從 1987 年在 tris (8-hydroxyquinoline) aluminium (Alq3)[2] 和 1990 年在 poly(p-phenylene vinylene) (PPV)[3] 中發(fā)現(xiàn)高效的電致發(fā)光以來， OLED 成為了最吸引人的顯示技術(shù)。它具有制備簡單、響應(yīng)時間短、高亮度、寬視角、低驅(qū)動電壓、最有可能應(yīng)用到柔性襯底上和全彩顯示等優(yōu)點。 OLED 顯示具有耐用、高效、可以制備到柔性襯底上的優(yōu)點，例如塑料和紙張的表面，制備出的顯示屏可以被彎曲或卷起。與液晶不同的是， OLED是自發(fā)光，無需背光，這使 OLED 顯示屏可以做的更薄和更輕便。 {44#<A<  
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OLED是多層膜器件，它由夾在兩個薄膜電極中間的活性電荷傳輸層和發(fā)光層組成，其中至少有一個電極是透明的。一般來說，具有高功函（ ~4.8eV ）、低面電阻（ ~20 Ω / □ ）并且對可見光透明的氧化銦錫（ ITO ）被用來作為陽極，陰極一般采用低功函的金屬，例如 Ca 、 Ma 、 Al 或它們的合金 Ma:Ag 、 Li:Al 。一個具有好的電子傳輸性能和空穴阻擋性能的有機層被放在陰極和發(fā)光層之間。同樣地，空穴傳輸層和電子阻擋層被用在陽極和發(fā)光層中間。當(dāng)外部被加上偏壓時，電子和空穴分別從 OLED 的陰極和陽極注入。在外部電場的作用下，電子和空穴向相對的方向遷移，在發(fā)光區(qū)復(fù)合形成激子，激子衰減向外輻射出光。激子的遷移動力學(xué)和性質(zhì)在這里不做討論。 z@21Z`,  
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白光OLED技術(shù)由于在通用固態(tài)照明和在平板顯示作為液晶背光源中的應(yīng)用，吸引了相當(dāng)多的關(guān)注。在全彩顯示的制備中，三基色是同等重要的，但是白光發(fā)射獲得了更多的關(guān)注是因為任何想得到的色彩范圍都可以通過過濾白光來得到。第一個白光 OLED 器件在 1993 年由 Kido 和他的同事制備出來。這個器件包含可以發(fā)紅、綠、藍三種光的化合物，共同產(chǎn)生白光。但是這也同時存在一些問題。器件的效率低于 1lm/W ，器件需要大的驅(qū)動電壓，而且很快就被燒掉了。但是現(xiàn)在這些器件的效率提高的很快。每年在傳統(tǒng) LED 、氮化物 LED 、白光 OLED 中效率的進步如圖1所示。 jAcrXB*  
2、OLED激發(fā)白光的途徑 ! }>CEE  
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照明用白光應(yīng)該具有好的顯色指數(shù)（＞ 75 ）和好的色坐標(biāo)位置（接近國際照明協(xié)會的色品圖的（ 0.33, 0.33 ）點）。從 OLED 中產(chǎn)生白光大致可以分為以下兩種途徑。 `PUGg[Zx^  
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（a）波長轉(zhuǎn)換 從 OLED 中發(fā)出的藍光或紫外光被用來激發(fā)幾種磷光材料，每種材料發(fā)出的不同顏色的光混合到一起，就可以得到具有豐富波長范圍的白光。這個技術(shù)被成為磷光的下轉(zhuǎn)換。 PWBcK_4i%  
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（b）顏色混合 這種方法是在一個器件中使用多個發(fā)光層，利用不同發(fā)光層發(fā)出的不同顏色的光混合，產(chǎn)生白光。白光可以通過混合 2 種互補色（藍色和橙色）或三基色（紅、綠、藍）來得到。典型的通過多層結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生多種顏色的光，各種顏色混合起來得到白光的方法主要有 (a) 包含紅、綠、藍發(fā)光層的多層結(jié)構(gòu) (b) F¨orster / Dexter 能量轉(zhuǎn)換 <5 }  
(c) 微腔結(jié)構(gòu) (d) 通過垂直 / 水平的疊層結(jié)構(gòu)來獲得白光 (e) 不同發(fā)光材料混合或摻雜成為一個混合層。在顏色混合技術(shù)中，由于沒有磷光材料的使用，因此，由波長轉(zhuǎn)換引起的損失不會發(fā)生，這種技術(shù)具有獲得更高效率的潛力。下面對各種方法詳細(xì)討論。 3OB=D{$V  
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獲得好的質(zhì)量的白光不需要取得突破，但是獲得穩(wěn)定的白光仍舊是一個研究和發(fā)展的熱點。 $3=S\jyfK  
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2.1 顏色混合 bgYUsc*uR  
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2.1.1 多層膜器件結(jié)構(gòu)：這種獲得白光的方法是利用同時在兩種或更多種發(fā)光層中發(fā)出的光進行混合，來得到白光。這種技術(shù)建立在連續(xù)沉積或不同材料的共蒸發(fā)和激子復(fù)合區(qū)的控制的基礎(chǔ)上。這種結(jié)構(gòu)中包含了許多有機 - 無機界面，界面處的能壘增加了載流子的注入難度，并且產(chǎn)生焦耳熱。因此為了減小有機 - 無機界面處的電荷注入能壘和焦耳熱，發(fā)光材料的選擇原則是鄰近的發(fā)光材料的最高被占用分子軌道和分子最低空余軌道需要相互匹配。器件的發(fā)光依賴于每個層的成分和膜厚，需要對發(fā)光層的成分和膜厚進行精確控制才能使顏色平衡。激子的復(fù)合區(qū)通過在空穴傳輸層和電子傳輸層中間加入僅對一種載流子具有阻擋作用的阻擋層來進行控制。以便復(fù)合區(qū)發(fā)生在兩種或三種不同的發(fā)光層中。這樣做的結(jié)果是在不同的發(fā)光層中都發(fā)出光（圖2）。 通過控制在不同有機層中的復(fù)合電流，來使得從紅、綠、藍發(fā)光層中發(fā)出的光取得平衡，得到想要得到的純度的白光。 Deshpande 等人 [4] 通過在不同 層中進行連續(xù)的能級轉(zhuǎn)換來得到白光。制作的器件結(jié)構(gòu)為 ITO /α -NPD /α NPD:DCM2(0.6–8 wt%) / BCP / Alq3 / Mg:Ag(20:1) / Ag 。這里 4,4_ bis[N-(1-napthyl-N-phenyl-amino)]biphenyl ( α NPD) 被用來作為空穴注入層。 α NPD: DCM2 (2, 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-[2-(2, 3, 6, 7-tetrahydro-1H, 5H benzo[I,j]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran) 被用來作為空穴傳輸層和發(fā)光層，沉積 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) 層的目的是用來阻擋空穴， Alq3 作為綠光發(fā)光層和電子傳輸層， Mg:Ag 合金及其接下來的厚 Ag 層用來作為陽極。這個器件報道的最大亮度是 13500cd m -2 ，最大的外量子效率大于 0.5% ，發(fā)光效率為 0.3lm /W 。最近 Wu 等人 [5] 報道了一個具有雙發(fā)光層的 OLED 器件，并且器件對使用阻擋層和不使用阻擋層都做了研究。具有阻擋層的器件除了顯示更好的性能，外量子效率也達到 3.86% 。這些器件激發(fā)出的光的顏色強烈依賴于發(fā)光層的厚度和外加電壓。這個技術(shù)的缺點是制備工藝復(fù)雜并且存在大量的有機材料的浪費，導(dǎo)致相對高的制造成本。 (6*  
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另一種從多層OLED器件中獲得白光激發(fā)的途徑是采用多量子井結(jié)構(gòu) [6] （圖3），這種結(jié)構(gòu)中包括兩個或更多的被阻擋層分開的發(fā)光層。電子和空穴隧穿過阻擋層的勢壘，均勻地分布到不同的量子井中發(fā)光。這個系統(tǒng)中不同有機材料的能級匹配要求不是很嚴(yán)格。激子在不同的井中形成，衰減，在它們自己的井中發(fā)出不同顏色的光。量子井對載流子的限制提高了激子形成的可能性，使激子不能移動到其他區(qū)域或把它的能量轉(zhuǎn)移到其他區(qū)域。但是這種方法非常復(fù)雜，需要優(yōu)化各種發(fā)光層和阻擋層的厚度。由于許多層組合厚度的原因，所以這種多層結(jié)構(gòu)需要相對高的工作電壓。 2.1.2 施主 - 受主系統(tǒng) SU5O+;{`'  
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