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南邮《AMI》：嵌入超薄氧化石墨烯层改善白色OLED的界面性能！

发布时间：

2021-12-31

为了降低成本和提高器件性能，在溶液处理的白色有机发光二极管中，分别用硫氰酸铜（CuSCN）和NiOx取代了昂贵的酸性空穴传输材料（HTM）PEDOT:PSS。然而，CuSCN和NiOx表面的界面缺陷导致的发光猝灭限制了器件的全电位。

南京邮电大学、西北工业大学等单位的研究人员在空穴传输层（HTL）和发射层（EML）之间插入超薄氧化石墨烯（GO）层作为钝化层。EML的时间分辨光致发光光谱直观地证明了GO对激子猝灭的抑制作用。此外，紫外光电子能谱和阻抗谱表明，超薄GO层还可以增加HTM的功函数，促进空穴注入。相对于没有GO层的设备，含有CuSCN/GO的设备的效率从18.1 cd A⁻¹提高至30.3 cd A⁻¹，并且具有NiO x/GO的器件可将功率效率从10.1 lm W提高到20.0 lm W−1.相关论文以题目为“Interface Passivation and Hole Injection Improvement of Solution-Processed White Organic Light-Emitting Diodes through Embedding an Ultrathin Graphene Oxide Layer”发表在Adv. Mater. Interfaces期刊上。

近年来，白色有机发光二极管以其高效、护眼、重量轻、灵活、无频闪等优点在固态照明领域引起了广泛关注。真空蒸发是制备高效LED的成熟工艺之一，但其工艺复杂、制造成本高、难以实现大面积器件等缺点仍然制约着其工业化生产。相反，解决方案工艺是解决这些限制的更理想、更容易的制造技术。在溶液处理WOLED中，空穴传输材料（HTM）具有良好的导电性、良好的成膜性、高的光学透明度和合适的功函数，在改善电荷注入和降低导通电压方面发挥着重要作用。对于溶液处理的WOLDS，PEDOT:PSS是最常用的HTM，因为其具有合适的最高占据分子轨道（HOMO）水平和高导电性。　　

然而，PEDOT:PSS是酸性的，它会腐蚀氧化铟锡（ITO）阳极。而且它具有很强的亲水性，易受大气影响，这可能导致WOLEDs的寿命缩短和性能下降。更重要的是，PEDOT:PSS相对昂贵，这不利于商业化。了避免上述问题，已经采用p型无机半导体材料，如CuSCN、NiO x和CuO x作为HTM来构建高效器件。与PEDOT:PSS相比，它们具有更高的空穴迁移率、更高的稳定性、更低的成本和合适的能量水平。此外，这些无机HTM与有机半导体材料具有正交可解性，可用于通过溶液处理构建多层器件。然而，对于在空气中溶液处理制备的无机半导体薄膜，表面缺陷/陷阱会在无机空穴传输层（HTL）/发射层（EML）的界面处引起激子猝灭，导致器件性能下降。据报道，有两种主要的方法可以有效地减少激子在HTL/EML界面的猝灭。第一种方法是使用低缺陷密度的HTM。然而，在溶液处理过程中，引入缺陷/陷阱是很难避免的。另一种方法是在HTL和EML之间插入钝化层，以钝化HTL表面上的缺陷/陷阱，并将这些缺陷/陷阱与EML层分离。