【摘要】 利用阻抗谱(IS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了溶液处理有机发光器件(oled)的界面混合及其对器件性能的影响。

在过去的几十年里，高效有机发光二极管(OLED)的有机材料和器件架构取得了重大进展。遗憾的是，该技术存在一些缺点:需要昂贵的真空系统，材料利用率低，难以在保持高像素分辨率的情况下大面积均匀沉积材料。

 

在Dong A Ahn等人的项研究中，研究了溶液处理的交联空穴传输层(XM)和EML之间的界面混合以及它对器件性能的影响。利用阻抗谱(IS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了溶液处理有机发光器件(oled)的界面混合及其对器件性能的影响。

 

实验中重点研究了溶液处理的交联空穴传输层(XM)和发射层(EML)之间的界面混合，它们是通过溶液处理或真空蒸发形成的。用紫外-可见分光光度计(JASCOV-570)获得吸收光谱。使用原子力显微镜测量表面形貌和粗糙度。IS测量使用阻抗分析仪结合介电接口进行。测量的频率范围为0.1 ~ 106 Hz，而施加的电压范围为0 ~ 7 V。

 

图1 为后冲洗前后交联XM层的紫外-可见吸收光谱

 

观察图1 可得与原始膜相比，冲洗膜的光谱强度降低了约12%，表明XM的平均厚度也减少了12%。

 

图2 整个Ar GCIB溅射过程中的UPS光谱(左)和EML与XM界面附近的价态光谱(右)

 

图2a ~ d为分别在样品UPS A ~ d上进行Ar GCIB溅射时的价带UPS数据。在每个面板中，左侧显示整个推杆过程中整个光谱的UPS光谱，右侧显示靠近EML和XM界面的光谱的HOMO区域。对于所有样品，价区都有较大的HOMO峰，表明顶层几乎完全是EML。随着溅射阶数的增加，HOMO能级逐渐变宽并消失。

 

在溅射步骤结束时，价带光谱的ITO特征明显，费米边缘可见。由于EML的HOMO区域与XM的部分重叠，XM的UPS光谱没有单独观察到。除了溶液处理过程中的界面混合外，GCIB溅射过程还会导致进一步的混合。

 

因此观察到仅以HOMO峰展宽形式的间接XM贡献。图2的左侧也显示，UPS频谱在前几十步变化非常快，之后的变化相当缓慢。这是因为在相同的溅射条件下，EML层的溅射产率是交联XM层的5 ~ 10倍

 

IS和UPS的结果清楚地表明，如果对随后的EML进行溶液处理，即使在XM交联使其不溶并冲洗以去除残留的可溶性物质后，广泛的界面混合也是不可避免的。

 

此外，我们还证明了界面混合确实增加了相应的空穴器件(HOD)的空穴电流密度。事实上，与真空蒸发相比，溶液处理EML的井眼注入效率可以提高一个数量级。我们研究了这种行为，以找到溶液处理oled的理想工艺条件。

 

[1] Dong A Ahn, Seungjun Lee, Jaegwan Chung, Yongsup Park, and Min Chul Suh, ACS Applied Materials & Interfaces 2017 9 (27), 22748-22756, DOI: 10.1021/acsami.7b03557

 

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