11月7日,在第十一届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA2014广州大会)上,武汉大学博士杨楚罗主要介绍了全磷光在白光方面的研究。
磷光的效率与原来的荧光相比有一个很大的突破。由于使用重金属的配合物以后,可以把单线钛和双线钛利用起来,效率可以达到100%。它的热稳定性较好,其实两个主要的要求,主题的三星钛能极能够成主体机制,转移到能量课题上面,可以发出磷光。
武汉大学博士 杨楚罗
作为一个主题材料,磷光要求有Bipolar,使发光层比较平衡,效率比较高。为了得到这样的Bipolar,杨楚罗在设计的时候,把它们基层分子里面,基层以后就会带来一些问题,会发生分子内的转移,经常用的CBP三星钛能极,这是一个Bipolar。而如何在两者之间取得平衡,是设计材料首要的问题,为此,杨楚罗研究小组把电子给受体减弱分子内的电路转移,得到一些符合要求的材料。
以下是杨楚罗博士演讲的速记:
我们比较这两个分子,这是蓝色的卡座,中间是C电子,如果通过对位的连接,三星钛能极是2.5个电子伏特,把这两个部分通过灵位的连接,三星钛能极可以达到2.65个电子伏特,我们看看这个材料,分子类的电子转移减弱了,我们做一个器件,跟CBP做对比,不论绿光还是红光,效率都有很大的提升,做绿光2008年做的时候,外量子效率超过20%,红光接近20%,这样的主体能不能做蓝光磷光的主体。
我们对蓝光的主体--全磷光的白光,最优先考虑的是三星钛能极要高,如果把它做蓝光挑战性更大。“这里我们通过硅来设计这样的材料,为什么用这个四方极硅的结构?这是原来最早的报道,它的三星钛能极比较高,单星钛能级都比较高,也有比较明显的,就是玻璃化比较低,在这个基础上做了一些改进,把卡座、空穴全输引导四方极里面,改善空穴传输的能力,同时这样的材料还有待进一步改进,主要是窄流子传输,我们设计了一系列的材料,这是我们首先筛选的材料,四方极硅是骨架。
这是二苯胺的结构,这是锡电子,同时三星钛能极可以达到2.79电子伏特,可以做这种浅蓝光磷光的主体,得到这样的效率,电流效率做到35.1,外量子效率达到16.1,在这种基础上可以做蓝光,我们考虑做白光的器件,为了得到比较高的效率,我们首先都是做两色,把蓝光的磷光以及橙光的磷光从事参在主体的介质当中,这是用我们的主体材料做的,跟MCP,我们的效率跟MCP对比器件差不多,最主要它的器件随着亮度的增加衰减比较少,光谱比较稳定,随着电压的增加,显示出比较好的稳定性。
在这个基础上,能不能做更深蓝光的主体材料,这是更身的蓝光,是2.72,我们进一步优化刚才的四方极硅的结构,我们筛选出来二苯胺比较好,我们主要变受体,以这个为例,也得到了符合我们主体的材料,受体是三丹作(谐音)的结构,发现三星钛能极高达2.93伏特,比刚才2.72明显高,HOMO是5.8,首先我们做了光子发光,把FAR6参在不同的主体当中,我们现在得到的主体材料得到一个单指数衰减的曲线,说明它这个能量能够转移到FAR6上面,接着研究电子发光,首先电子给体、电子受体都有,我们首先知道做了一个溶液和加工深蓝光的器件,我们跟常用的PVK做一个比较,我们的溶液可加工的性子达到比较高,外量子效率达到6.3%,这是溶液加工做发光层。
如果用FAR6也可以,外亮子效率达到18.2,它的在这个基础上我们做一个白光,它可以做蓝光的主体,做白光可以实现,我们用FAR6来做,深蓝光的磷光,这是一个橙光的配合物,还是跟刚才一样,主体机制里面掺杂10的蓝光,0.75的橙光,我们得到比较好的暖白光,色表0.4左右,外量子达到20.6%。刚才这些说的器件都比较复杂,我们能不能在这个基础上进一步把这个结构变的更简单,主要在有机层方面,包括文献报道主要是一些四层甚至六层得到效率比较高,如果你用三层做,效率比较低,我们进一步优化四方极硅的结构,把它做一个组合,它们的三星钛能极比较高,都是2.9以上,HOMO也有5.32电子伏特,我们做对比,这个是四层,有TVBA、TM,现在新的电子材料,我们想替代,做三层电子器件,结果三层跟四层器件对比,发现三层器件外量子效率比四层要高,这个外量子效率达到18.8,在这个基础上,我们还是按照刚才做一个白光,还是用FR6做白光,掺在主体的机制当中,我们得到白光,暖白光,色坐标0.42、0.42,最大的外量子效率达到18.7%。
在材料方面跟大家做器件的不一样,我们发主要以四方极硅材料为线索,我们的目的主要做白光,做全磷光、白光,所以要考虑能够做蓝光的主体。我们发展了这样一些体系,实验结果还不错,全磷光的白光,这个体系外,量子效率可以达到19.1%,这个体系来做达到18.7%,色坐标在暖白光的位置,这个主要在实验室的工作,与前面嘉宾讲的蓝光、磷光,目前其寿命、稳定性,离实用还有比较大的差别。