四、 結果與討論
4.4 CBP 和 EPH31 為主發光體之磷光綠光元件
4.4.1
傳統異質接面元件與雙主發光體元件磷光元件由於主發光體與客發光體彼此之間能量傳遞牽涉電子交換，
能量傳遞距離較短，所以客發光體摻雜濃度通常高於螢光元件，在主發光 體總鍍率會變化的情況下，可能會有較大的影響，並且磷光為三重態放光，
材料間的三重態能階高低關係也需注意。我們製作二個傳統異質接面元件 研究三重態態階對元件效率的影響，其結構為 Device J: ITO/ CF
x
/ NPB (50 nm)/ 11%Ir(ppy)3
: 100%CBP (30 nm)/ BPhen (45 nm)/ BPhen: 5%Cs2
CO3
(10 nm)/ Al 及 Device K: ITO/ CFx
/ NPB (50 nm)/ 11%Ir(ppy)3
: 100%EPH31 (30 nm)/ BPhen (45 nm)/ BPhen: 5%Cs2
CO3
(10 nm)/ Al，其中 EPH31 為一適合磷 光綠光客發光體 Ir(ppy)3
之主發光體，實驗結果如圖 4-13。雖然 Device K 有較低的操作電壓，但其電流效率卻明顯低於 Device J，由於材料之三重態 能階順序分別為 EPH31 (T1
= 2.76 eV) > CBP (T1
= 2.56 eV) > NPB (T1
= 2.5cm
2
V−1
s−1
)[32, 33]
，使得 Device J 之結合區靠近 CBP/BPhen 接面，而減少了 NPB/CBP 接面三重態激發子損失的機率;但在 Device K，EPH31 之傳輸載子 特性為雙載子傳輸(μh
~10-5
cm2
V−1
s−1
≈μe
~10-5
cm2
V−1
s−1
)，在 NPB/EPH31 接Drive Voltage (VDC) Current Density (mA/cm2 )
1000 10000
Luminance (cd/m2 )
0 20 40 60 80 100
Luminous Yield (cd/A)
Current Density (mA/cm2)
Device J
(50 nm)/ 11%Ir(ppy)3
: 50%CBP: 50%EPH31 (30 nm)/ BPhen (45 nm)/ BPhen:5%Cs
2
CO3
(10 nm)/ Al，和 Device N: ITO/ CFx
/ NPB (50 nm)/ 11%Ir(ppy)3
: 33%CBP: 66%EPH31 (30 nm)/ BPhen (45 nm)/ BPhen: 5%Cs2
CO3
(10 nm)/ Al，實驗結果和傳統異質接面元件 Device J、K 比較，如圖 4-14。雙主發光體的
Device L 表現出較好的電流效率略高於傳統元件 Device J，但可發現隨著
L u m in o u s Y ie ld ( c d /A )
Current Density (mA/cm2)
Device J
50 cd/A(在 20 mA/cm
2
下)。L u m in o u s Y ie ld ( c d /A )
Current Density (mA/cm2)
Device K
能往以 EPH31 為主的發光層推移，幫助三重態激發子侷限在發光層內，並
1.0 Device Q:
CBP EPH31 Total host Ir(ppy)3
Time (s)
Deposition rate (Å/s)
0.0
Deposition rate (Å/s)
0 50 100 150 200 250 300
Thickness (Å )
Concentration (%)
Concentration (%)
10.8%
Luminous Yield (cd/A)
Current Density (mA/cm2)
Device K Device L Device O Device Q
(c)
圖 4- 16、Device Q 發光層(a)之 CPB、EPH31 的鍍率-時間記錄;(b)濃度-厚 度分佈;(c)元件電流效密-電流密度圖
4.4.3
元件操作壽命及效率討論接面載子累積會影響元件的穩定性，我們固定初始亮度為 5000 cd/m
2
量測 Device J 至 Device Q 之元件壽命。如圖 4-17(a)，在傳統異質接面元件 及雙主發光體元件 Device J 至 Device N 裡，可發現元件之操作壽命與發光 層之 CBP 比例有關，當發光層為 100%CBP 時，元件壽命最差，隨 CBP 比 例下降，元件操作壽命逐漸提升，我們認為因 NPB/CBP 接面之 HOMO 能 階差距達 0.7 eV，易使電洞產生累積，因此隨 CBP 在發光層所佔比例下降，電洞累積改善，元件壽命也跟著改善，並且 CBP 材料隨時間操作產生劣化 造成不穩定性
[34]
，所以隨 CBP 在發光層所佔比例下降，元件壽命也隨之上 升。在元件效率方面，因 NPB 與 EPH31 之間三重態激發子的流失，使得若 發光層中 EPH31 比例提高，雖改善元件壽命，但元件之電流效率則會產生 下降，Device J 至 Device K 無法同時擁有好的元件操作壽命及不錯元件電 流效率。加入 TCTA 作為阻擋層雖然能幫助侷限三重態激發子於發光層內，大 幅 提 高 元 件 之 電 流 效 率 ， 但 元 件 結 構 使 用 層 數 增 加 ， 各 層 材 料 之 HOMO/LUMO 能階所造成的能障，提高異質接面載子累積的機率，使元件 操作壽命受到影響，如圖 4-17(b)，因此 Device O 與 P 之元件操作壽命皆低 於 Device K，又 Device P 之 TCTA 厚度為 10 nm，成膜性較佳，更容易阻 擋載子於接面上，使 Device P 之元件操作壽命低於 Device O;而 Device Q
為漸進式發光層結構，能夠不需使用額外阻擋層來侷限三重態激發子，並
圖 4- 17、元件操作壽命量測(a)Device J、K、L、M 與 Device N;(b) Device K、
O、P 及 Device Q
之材料改善，使元件同時擁有高效率及好的元件壽命，並且不需阻擋層。
Device J 至 Device Q 在 20 mA/cm
2
下的效率整理於表 4-6。3.0 4.5 6.0 7.5 9.0 10.5 12.0 0
20 40 60 80 100
C u rr e n t D e n s it y ( m A /c m
2)
Drive Voltage (VDC)
Device J Device K Device L Device M Device N Device O Device P Device Q
G-EML Mixed TCTA
HJ
圖 4- 18、元件操作壽命量測
表 4- 6、Device J 至 Device Q 之元件在 20 mA/cm