光输出增强型微腔OLED器件探究摘要：文章利用特制的玻璃作为OLED基板，一面为平整光滑的平面，另一面为具有规则凹凸形貌的粗化面。采用光输出增强型微腔OLED结构，器件结构为：玻璃基板(光面)/Al(15nm)/Mo03(40nm)/NPB(30nm)/Alq3(30nm):C545T(3%)/Alq3(20nm)/LiF(lnm)/Al(150nm),研究了器件的电流密度、亮度、发光效率、光致发光光谱等特性。结果表明，这种结构的器件相比于传统微腔型器件，相同电压下亮度约增加了40%,发光效率约提高了15%,具有更强的光萃取能力。关键词：光取出；微腔；有机电致发光；外量子效率中图分类号：TN312+.8文献标识码：BStudyofEnhancementofEmergentLightOLEDwithMicro-cavityYUANTao-li,ZHANGFang-hui,MAYing,DINGLei,ZHANGSi-lu(SchoolofElectrieandInformationEngineering,ShaanxiUniversityofScienceandTechnology,Xi，anShaanxi710021,China)Abstract：Inthispaper,weusedaspecialglassastheOLEDsubstrate,whichtheonesidesurfaceofplaneissmooth,theothersidehasroughruleofbumpmorphology.IthastheconfigurationofGlass(smoothplane)/Al(15nm)/Mo03(40nm)/NPB(30nm)/Alq3(30nm):C545T(3%)/Alq3(20nm)/LiF(lnm)/Al(150nm),whichisbasedonmicro-cavitywithopticaloutputenhancedmode・Thecurrentdensity,luminance,luminanceefficiencyandELspectraareanalyzeddetailed・TheresuItshowsthatthiskindofdevice,theluminanceisincreasedbynearly40%andtheluminanceefficiencyisincreasedbynearly15%atsamevoltagerespectively,comparedwiththattraditionedmicrocavitydevice,thereforeitcouldenhancedlightoutcouplingofOLED.Keywords：lightoutput；micro-cavity；OLED；externalquantumefficiency引言有机电致发光二极管(OLED)以其全固态、低电压驱动、色彩丰富、视角宽等特点[1],被认为是最有潜力的平板显示技术。但是其距真正商业化还有诸多问题有待解决，比如发光效率、寿命、成本等都是国内外学者的研究重点。尤其是发光效率，理论上其内量子效率随着磷光材料的发展，可达到近乎100%,而外量子效率却由于器件结构本身及其材料只有20%[2-3],绝大部分光子都由于材料的吸收和全反射效应耗散于器件内部，这不仅使得器件的发光效率无法大幅提高，而且光子在器件内部的存在也会使得有机材料容易老化而缩短寿命。因此，减少器件内部的光损耗、提髙OLED器件外量子效率是非常重要的。提高OLED发光效率常用的方法有微腔结构、增加介质层、改变表面结构等。R.H.Jordan［4］等采用微腔结构使得器件的外量子效率相比于传统结构提高了1.6倍；Shiang和Duggal［5］提出了散射层设计理论，出光率可增加40%；陈文彬［6］等提出了将0LED器件设计成圆台型以获得更高的外量子效率；Moelle［3］等人在IT0玻璃背面布置了微透镜阵列，使得器件的量子效率提高了50%。本课题组的邱西镇等［7］研究了玻璃基板的粗化对于器件的影响，结果表明，玻璃基板的粗化对于器件的外量子效率相比于传统器件并无提高，且发光面容易出现黑斑等缺陷。理论上，玻璃基板的粗化可增加载流子注入面积，且能够部分消除光波导效应而增加光子的输出，但从实验结果来看效果并不显著。本论文则采用一种微腔式光输出增强模式，即用一侧平整（光面）、一侧具有规则凹凸结构（粗面）的玻璃作为基底，在其光面制备电极和各功能层，粗面向外，不仅避免了粗化表面在内使得膜层易出现缺陷而出现黑斑的问题，同时又发挥了粗化表面提髙光输出的作用，同时对其性能进行了研究。1实验所制备的器件结构为：玻璃基板(光面)/Al(15nm)/Mo03(40nm)/NPB(30nm)/Alq3(30nm):C545T(3%)/Alq3(20nm)/LiF(lnm)/Al(150nm),为便于比较，采用两面平行的玻璃基板制备了传统结构的器件，即玻璃基板/Al(15nm)/Mo03(40nm)/NPB(30nm)/Alq3(30nm):C545T(3%)/Alq3(20nm)/LiF(lnm)/Al(150nm),两种器件分别称之为器件A和器件B。器件A结构如图1所示，玻璃基板粗面的凹凸结构分布规律及尺寸如图2俯视图和侧视图所示。凹凸结构呈近似圆锥形，底面直径约为0.高度约为0.lmm，形成行列阵列。其中，玻璃基板表面厚度为15nm的A1膜用作阳极，兼作光输出电极，Mo03和NPB分别为空穴注入和传输层，Alq3为电子传输层，LiF/Al为复合阴极。本实验所涉及的主要材料来源为：Mo03购于Sigma-Aldrich公司,NPB购于吉林奥来德光电材料股份有限公司，Alq3购于西安瑞联近代电子材料有限责任公司。