文章编号:100222082(2010)0320499204
基于M oO x 层减反射膜调节白光色度的
顶发射有机电致发光器件
赵 波，姜久兴，姬广举，吴丰民
(哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨150080)
摘 要：为了改进白光顶发射器件的色纯度，使用高折射率的材料M oO x 作为光输出耦合层，通过对器件的减反射膜厚度的优化，制作了硅基顶发射有机白光器件。器件结构为Si A g (60nm ) M oO x (2nm ) N PB (50nm ) D PVB i (7nm ) rub rene (0.2nm ) A lq 3(43nm ) L iF (1nm ) A l (1nm ) A g (20nm ) M oO x 。并结合实验，优化了减反射膜的厚度。随着M oO x 厚度的增加，在460nm 左右的蓝光区域出现了一个明显的发光峰，色坐标逐渐向白光等能点(0.33,0.33)靠近，实现了对白光色度的调节，制作出了高效率的白光顶发射有机电致发光器件。关键词：减反射膜；顶发射；有机电致发光器件；氧化钼
中图分类号:TN 383.1 文献标志码:A
Adjusti ng chroma of top -em itti ng wh ite organ ic l ight -em itti ng
dev ice ba d on out -coupl i ng layer of M oO x
ZHAO Bo ,J I AN G J iu 2x ing ,J I Guang 2ju ,W U Feng 2m in
(A pp lied Sciences Co llege ,H arbin U niversity of Science and T echno logy ,H arbin 150080,Ch ina )
Abstract :Top 2em itting w h ite o rgan ic ligh t 2em itting device w as fab ricated by op ti m izing the th ickness of M oO x layer w ith h igh refractive index and low ab so rp ti on in the visib le regi on ,
w h ich is u d as ou t 2coup ling layer .T he structu re of the device is Si A g (60nm ) M oO x (2nm ) N PB (50nm ) D PVB i (7nm ) rub rene (0.2nm ) A lq 3(43nm ) L iF (1nm ) A l (1nm ) A g (20nm ) M oO x (x nm ).W e analyzed the influence of ou t 2coup ling layer ’s grow th on devices ’p erfo r m ance .W e rearched the influence of the M oO x ’s th ickness on EL spectrum .W ith the increa of M oO x th ickness ,the tran s m ittance w as enhanced fo r b lue ligh t regi on and the spectrum covered visib le ligh t regi on .C IE w as changed from (0.30,0.49)to (0.33,0.42)w hen w e added 30nm M oO x as ou t 2coup ling layer .W hen the ou t 2coup ling layer w as 40nm M oO x ,C IE w as (0.30,0.38).It is found that the C IE m oved to the equal energy po in t .
Key words :ou t 2coup ling layer ;top 2em itting ;o rgan ic ligh t 2em itting devices (OL ED );M oO x
引言
O rgan ic ligh t 2em itting devices (OL ED )[1]
是
指利用有机材料在电流的激发作用下而发光的现
有关父亲的歌象来制作的一种器件，被认为是有潜力的平板显示
技术之一，从而成为近年来信息显示领域的研究热点。而且有机电致发光器件潜在的应用不仅在显示领域，在固态照明方面可能也有很大的发展空间，其广泛的应用前景和这些年技术上的突飞猛进使
收稿日期:2010201224; 修回日期:2010203212
作者简介：赵波(1980-)，男，山东莱西人，哈尔滨理工大学教师，主要从事有机电致发光器件的研究工作。E 2m ail :leapard
第31卷第3期2010年5月 应用光学Journal of A pp lied Op tics V o l
.31N o.3
M ay 2010
得OL ED成为信息显示领域和科学研究产品开发最热门的话题之一。
减反射膜可用来减少光能在光学元件表面的反射损失，增加透射光的光通量。当光线由一种介质入射到另一种介质表面时会产生反射损失，这种反射光严重损害了光学系统的特性，所以在光学器件表面蒸镀上减反射膜，利用干涉原理，使通过膜层界面的反射光相互抵消以达到减少反射的目的。同样，在顶发射器件的金属阴极表面引入减反射膜可以改变光的反射和透射能量的分布。一般金属外侧淀积的耦合层的折射率越高，光的耦合输出性能越好[2]。
我们选定M oO x
作为顶发射器件的减反射膜，通过优化M oO x的厚度，制备了硅基顶发射有机白光器件并对其色度进行了调节。
1 物理模型
五行学说在选择减反射膜材料时需要考虑材料应满足较低的蒸发温度以便其膜层可真空蒸发获得，可见光范围内透明，拥有较高的折射率，还有可见光范围内吸收小等。因为M oO x具备上述优点，且成本较低，所以在此选择M oO x作为顶发射电致发光器件的减反射膜。M oO x的折射率如图1所示。
图1 M oO x的折射率
F ig.1 Refractive i ndex of M o O x
为了改善光的输出耦合，需要对M oO x减反射膜的厚度进行优化。在此考虑光线垂直入射的简单情况。激子形成于D PVB i层并靠近N PB和D PVB i 的界面。在此不考虑激子的扩散，假设激子全部在N PB和D PVB i的界面上形成，那么发出的光经由rub rene(0.2nm),A lq3(50nm),L iF(1nm),A l (1nm),A g(15nm),M oO x射出。由于rub rene, L iF和A l层厚度很薄，对于光的传输性能影响较小，在此忽略不计。我们考虑的多层膜系统结构如图2所示。
图2 多层膜系统的结构
F ig.2 The structure of m ulti-layer-f il m syste m
多层膜的透射系数t为
t=
E+54
E+10
=
t1t2t3t4
Λ11(1)多层膜的透射率T为
T=
N5
N
1
t・t3=
N5中国城市竞争力排行榜
N1
t1t2t3t4
Λ11
t1t2t3t4
奶豆腐怎么吃Λ11
3
(2)
参考图2,N1,N2,N3和N4分别对应D PVB i, A lq3,A g,M oO x和空气的光学导纳(或折射率)，公式中Λ表
示吸收系数。测试出各个膜层的折射系数和消光系数，可以计算出光通过多层膜的透射率。公式中涉及到的折射系数和消光系数等光学常数均由美国J.A.W oo lam公司的M22000U I可变入射角椭圆偏振仪测试得到。
图3为不同M oO x厚度的多层膜结构透射率理论曲线，由曲线可以看出当M oO x厚度为30nm 和40nm时，多层膜系统对蓝光的透射率较高。所以选取减反射膜厚度为30nm和40nm进行实验，同时与未生长减反射膜的器件进行对比，设计实验结构如下:Si A g(45nm) M oO x(2nm) N PB (50nm) D PVB i(7nm) rub rene(0.2nm) A lq3 (43nm) L iF(1nm) A l(1nm) A g(20nm) M oO x(0nm,30nm,40nm)。
图3 不同M oO x厚度的多层膜结构透射率理论曲线
F ig.3 The tran s m itt ance of the structure
at differen t th ickness of M o O x
・
5
・ 应用光学 2010,31(3) 赵 波，等：基于M oO x层减反射膜调节白光色度的顶发射有机电致发光器件
2 实验
本实验所选用的器件结构中Si 为衬底,A g M oO x 为复合阳极(M oO x 起到电极修饰的作用),L iF A l A g 为复合阴极，白光有机发光EL 结构为N PB D PVB i rub rene A lq 3，这N PB 为空穴传输层,D PVB i 为蓝光发光层,rub rene 薄层为黄光发光层,A lq 3为电子传输层。
实验中采用我们参与设计研制的沈阳四达真空技术研究所生产的多源有机分子束沉积系统进行有机薄膜的蒸镀。系统在蒸发有机小分子材料时系统的真空度维持在3×10-4Pa 左右。薄膜厚度和生长速率均由美国I L 2400型膜厚控制仪进行控制。器件的电致发光谱、亮度、色度以及电流、电压特性采用由美国PR 650亮度、光谱测试仪，美国Keith ley 22400电流2电压测试仪组成的测试系统进行同步测量。所有的测试都是在室温大气中进行的。
3 结果与分析
图4为器件在10V 下随M oO x 厚度变化的归一化(在560nm 处)电致发光光谱，从图中可以看出，随着M oO x 厚度的增加，在460nm 左右的蓝光区域出现了一个明显的发光峰，这是由于当M oO x 厚度增加到一个合适值时，就会对一个特定波长的光产生增透的作用，从图中可以看出相对于560nm 处的强
度,40nm 时460nm 处的峰值最大，说明此时对蓝光的增透已经很好，这与图3通过计算机拟合得到的结果有些偏差，我们认为这是由于对模型设计的简化以及实验中薄膜厚度测量误差引起的。这样得到光谱覆盖了400nm ～700nm 的可见光区域并有2个比较明显的峰，导致C IE 向白光区域移动，从未生长M oO x 时
的
图4 器件随M oO x 厚度变化对应的归一化电致发光光谱
进博会地址F ig .4 Change of EL spectra with differen t
th ickness of M o O x
(0.30,0.49)到30nmM oO x 的(0.33,0.42)再到40nmM oO x 的(0.30,0.38)，可见器件的色坐标进入白光区并逐渐向白光等能点(0.33,0.33)
靠近。
图5为不同M oO x 厚度下器件色坐标随电压变化情况，结合图4可以看到，随着M oO x 厚度的增加，来自D PVB i 的蓝光发射峰的强度相对于黄光发射峰的强度逐渐增强；色坐标随着电压的增加发生蓝移。我们认为以上现象是由于随着亮度的增加，所对应的外加电压也增加，导致激子复合区域发生移动。我们认为激子主要在rub rene 层和N PB 与D PVB i 的界面形成。由于在有机电致发光器件中，电子相对于空穴是少子，在低电压(对应较低的亮度)的情况下，绝大部分的激子在rub rene 层形成，导致低亮度下黄光的发射很强；随着电压的升高(对应较高的亮度)，有更多的电子到达N PB 与D PVB i 的界面，从而相对与较低的电压有更多的激子在这个界面形成，使蓝光的发射相对增强[3]。同时可以
看到随着M oO x 厚度的增加，器件的色坐标逐渐向白光等能点(0.33,0.33)靠近，实现白光发射
。
职代会主持词图5 不同M oO x 厚度下器件色坐标随电压变化情况
F ig .5 Sh if t of C I E coordi nates at differen t
th ickness of M o O
x
图6 器件的亮度2电压特性曲线
F ig .6 L u m i nance -volt age character istics of the dev ice
・
105・应用光学 2010,31(3) 赵 波，等：基于M oO x 层减反射膜调节白光色度的顶发射有机电致发光器件
图6和图7为40nm 厚M oO x 时器件的亮度2电
压特性曲线及效率2电流密度特性曲线，可见器件11V
什么叫舍利
下的亮度为1300cd m 2
，最高效率为1.85cd A
。
图7 器件的效率2电流密度特性曲线
F ig .7 Eff ic iency -curren t eff ic iency of the dev ice
4 结论
采用高折射指数材料M oO x 作为光输出耦合
层，制作了厚度为30nm 和40nm 的减反射膜。分
析了随减反射膜厚度增加的电致发光光谱，随着M oO x 厚度的增加，在460nm 左右的蓝光区域出
现了一个明显的发光峰，色坐标从未生长M oO x 时
的(0.30,0.49)到30nm M oO x 的(0.33,0.42)再到40nm M oO x 的(0.30,0.38)，可见器件的色坐标进入白光区并逐渐向白光等能点靠近。
参考文献:
[1] TAN G C W ,VAN SL YKE S A .O rganic electro lu 2
m inescent di odes [J ].A pp lied Physics L etters ,1987,51(12):9132915.
[2] H SU S F ,L EE C C ,HWAN G S W ,et al .H igh ly
efficient
top 2em itting
w h ite
o rganic
electro lu 2
m inescent devices [J ].A pp lied Physics L etters ,
2005,86(25):123.
[3] CH EN C H ,M EN G H F .R ecom binati on distributi on儿童快板
and co lo r tuning of m ultilayer o rganic ligh t 2em itting di ode [J ].A pp lied Physics L etters ,2005,86(20):123.
・
205・ 应用光学 2010,31(3) 赵 波，等：基于M oO x 层减反射膜调节白光色度的顶发射有机电致发光器件
