11月7日,在第十一屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA2014廣州大會)上,武漢大學博士楊楚羅主要介紹了全磷光在白光方面的研究。
磷光的效率與原來的熒光相比有一個很大的突破。由于使用重金屬的配合物以后,可以把單線鈦和雙線鈦利用起來,效率可以達到100%。它的熱穩定性較好,其實兩個主要的要求,主題的三星鈦能極能夠成主體機制,轉移到能量課題上面,可以發出磷光。
武漢大學博士 楊楚羅
作為一個主題材料,磷光要求有Bipolar,使發光層比較平衡,效率比較高。為了得到這樣的Bipolar,楊楚羅在設計的時候,把它們基層分子里面,基層以后就會帶來一些問題,會發生分子內的轉移,經常用的CBP三星鈦能極,這是一個Bipolar。而如何在兩者之間取得平衡,是設計材料首要的問題,為此,楊楚羅研究小組把電子給受體減弱分子內的電路轉移,得到一些符合要求的材料。
以下是楊楚羅博士演講的速記:
我們比較這兩個分子,這是藍色的卡座,中間是C電子,如果通過對位的連接,三星鈦能極是2.5個電子伏特,把這兩個部分通過靈位的連接,三星鈦能極可以達到2.65個電子伏特,我們看看這個材料,分子類的電子轉移減弱了,我們做一個器件,跟CBP做對比,不論綠光還是紅光,效率都有很大的提升,做綠光2008年做的時候,外量子效率超過20%,紅光接近20%,這樣的主體能不能做藍光磷光的主體。
我們對藍光的主體--全磷光的白光,最優先考慮的是三星鈦能極要高,如果把它做藍光挑戰性更大?!斑@里我們通過硅來設計這樣的材料,為什么用這個四方極硅的結構?這是原來最早的報道,它的三星鈦能極比較高,單星鈦能級都比較高,也有比較明顯的,就是玻璃化比較低,在這個基礎上做了一些改進,把卡座、空穴全輸引導四方極里面,改善空穴傳輸的能力,同時這樣的材料還有待進一步改進,主要是窄流子傳輸,我們設計了一系列的材料,這是我們首先篩選的材料,四方極硅是骨架。
這是二苯胺的結構,這是錫電子,同時三星鈦能極可以達到2.79電子伏特,可以做這種淺藍光磷光的主體,得到這樣的效率,電流效率做到35.1,外量子效率達到16.1,在這種基礎上可以做藍光,我們考慮做白光的器件,為了得到比較高的效率,我們首先都是做兩色,把藍光的磷光以及橙光的磷光從事參在主體的介質當中,這是用我們的主體材料做的,跟MCP,我們的效率跟MCP對比器件差不多,最主要它的器件隨著亮度的增加衰減比較少,光譜比較穩定,隨著電壓的增加,顯示出比較好的穩定性。
在這個基礎上,能不能做更深藍光的主體材料,這是更身的藍光,是2.72,我們進一步優化剛才的四方極硅的結構,我們篩選出來二苯胺比較好,我們主要變受體,以這個為例,也得到了符合我們主體的材料,受體是三丹作(諧音)的結構,發現三星鈦能極高達2.93伏特,比剛才2.72明顯高,HOMO是5.8,首先我們做了光子發光,把FAR6參在不同的主體當中,我們現在得到的主體材料得到一個單指數衰減的曲線,說明它這個能量能夠轉移到FAR6上面,接著研究電子發光,首先電子給體、電子受體都有,我們首先知道做了一個溶液和加工深藍光的器件,我們跟常用的PVK做一個比較,我們的溶液可加工的性子達到比較高,外量子效率達到6.3%,這是溶液加工做發光層。
如果用FAR6也可以,外亮子效率達到18.2,它的在這個基礎上我們做一個白光,它可以做藍光的主體,做白光可以實現,我們用FAR6來做,深藍光的磷光,這是一個橙光的配合物,還是跟剛才一樣,主體機制里面摻雜10的藍光,0.75的橙光,我們得到比較好的暖白光,色表0.4左右,外量子達到20.6%。剛才這些說的器件都比較復雜,我們能不能在這個基礎上進一步把這個結構變的更簡單,主要在有機層方面,包括文獻報道主要是一些四層甚至六層得到效率比較高,如果你用三層做,效率比較低,我們進一步優化四方極硅的結構,把它做一個組合,它們的三星鈦能極比較高,都是2.9以上,HOMO也有5.32電子伏特,我們做對比,這個是四層,有TVBA、TM,現在新的電子材料,我們想替代,做三層電子器件,結果三層跟四層器件對比,發現三層器件外量子效率比四層要高,這個外量子效率達到18.8,在這個基礎上,我們還是按照剛才做一個白光,還是用FR6做白光,摻在主體的機制當中,我們得到白光,暖白光,色坐標0.42、0.42,最大的外量子效率達到18.7%。
在材料方面跟大家做器件的不一樣,我們發主要以四方極硅材料為線索,我們的目的主要做白光,做全磷光、白光,所以要考慮能夠做藍光的主體。我們發展了這樣一些體系,實驗結果還不錯,全磷光的白光,這個體系外,量子效率可以達到19.1%,這個體系來做達到18.7%,色坐標在暖白光的位置,這個主要在實驗室的工作,與前面嘉賓講的藍光、磷光,目前其壽命、穩定性,離實用還有比較大的差別。