1、第 44 卷 第 6 期2023年 6 月Vol.44 No.6June,2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE基于 PtOEP分子温度探针对 OLED结温的判定及实验研究丁川1，姜雪松2，许正印2，王忠强1，王华1*（1.太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，山西 太原030024；2.江苏三月科技股份有限公司，江苏 无锡214112）摘要：使用正性光敏聚酰亚胺（PSPI）和光刻技术制备了一系列不同图案化的有机发光二极管（OLED）器件，以铂八乙基卟啉（PtOEP）作为分子温度探针探究不同图案化 OLED 所产生的热效应，并进一步研究不同
2、热效应对 OLED 器件的影响。结果表明，像素尺寸在 500 m 以下时，器件工作中产生的热效应与像素尺寸呈正相关，且与线宽和总开口面积无关；而像素尺寸达到 500 m 以上时，器件中产生的热效应没有进一步增长。其中 5 m 孔径的像素在室温 10 mA/cm2电流密度下工作时，器件的温度为 303.29 K，而相同条件下像素尺寸为 2 000 m 时，器件温度可高达 314.65 K；当环境温度升至 323.15 K 时，器件所产生的热效应呈现相同的趋势。具有不同热效应器件的外量子效率曲线表明，器件温度的升高导致外量子效率降低，其原因是温度升高导致载流子迁移速率加快，但同时也使三线态激子之间
3、及激子与极化子之间的碰撞概率升高，从而加剧激子猝灭，导致效率下降。关键词：图案化 OLED；PtOEP；分子温度探针；结温中图分类号：TN312.8 文献标识码：A DOI：10.37188/CJL.20220417Determination and Experimental Study of OLED Junction Temperature Based on PtOEP Molecular Temperature ProbeDING Chuan1，JIANG Xuesong2，XU Zhengyin2，WANG Zhongqiang1，WANG Hua1*（1.Key Laboratory
4、 of Interface Science and Engineering in Advanced Materials，Ministry of Education，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China；2.Jiangsu Sunera Technology Co.，Ltd，Wuxi 214112，China）*Corresponding Author，E-mail：Abstract：The thermal effect of OLED device was studied by PtOEP molecular tempera
5、ture probe and different patterned OLED substrate，which was prepared with positive photosensitive polyimide（PSPI）and photolithography.The results show when the pixel size is less than 500 m，the thermal effect is positively correlated with the pixel size，and independent of the line width and total op
6、ening area.However，when the pixel size reaches more than 500 m，the thermal effect does not increase further.When 5 m pixel works at a current density of 10 mA/cm2 at room temperature，the temperature of the device is 303.29 K.When the pixel size is 2 000 m under the same conditions，the device tempera
7、ture can reach 314.65 K.When the ambient temperature rises to 323.15 K，the thermal effect of the device shows the same trend.The EQE curves of devices with different thermal effects show that the increase of device temperature leads to the decrease of external quantum efficiency.The reason is that t
8、he increase of temperature improves carrier migration rate，but also increases the probability of collision between triplet excitons and between excitons and polarons，which leads to the exciton quenching and the decrease of efficiency.Key words：patterned OLED；PtOEP；molecular temperature probe；junctio
9、n temperature文章编号：1000-7032（2023）06-1069-08收稿日期：20221216；修订日期：20230103基金项目：山西省自然科学基金（20210302123149）；山西省回国留学人员科研资助项目（2022046）Supported by Shanxi Provincial Natural Science Foundation（20210302123149）；Research Project Supported by Shanxi Scholarship Council of China（2022046）第 44 卷发光学报1引言随着显示技术的发展，相较于液
10、晶显示器（LCD）而言，有机发光二极管（OLED）具有高效、轻薄、响应速度快等优点，从而成为新一代显示技术1。然而，迄今为止，OLED 的寿命和效率仍是制约其发展的重要因素。除水氧因素外，其自身所产生的热效应对器件寿命和效率的影响同样不可小觑。得益于光刻技术的发展，OLED 的分辨率逐步攀升，高分辨率的 OLED 已逐步被应用于AR、VR 等新兴产业1。而分辨率的提升源于像素点的缩小，不同大小的像素阵列不仅导致分辨率不同，其对 OLED 的电流注入、热效应等均会产生影响，而电流注入以及热效应将直接影响 OLED器件的发光效率和寿命2-3。在手机高负荷运行1060 min时，手机 CPU 附近温
11、度可高达 50 左右4，其温度将与 OLED 本身所产生的热效应相叠加，对 OLED屏幕产生不利影响。在 OLED工作过程中，传热方式主要为热传导、辐射和对流等，而对于大尺寸器件，对流较差且缺乏横向热传输5-6，因此在大尺寸器件中可能会产生更为严重的热效应。同时，局部焦耳热会加速材料的劣化并产生发光衰减、亮度分布不均匀等问题7-9。因此对于实际应用中 OLED 不同像素所产生热效应的研究意义重大。针对热效应的研究通常采用红外热成像测试8和有限元分析10-11等方式获取温度信息。而红外热成像测试等手段只能测得器件表面温度，难以准确获取结温。因此人们将目光转移至分子温度计，随着分子温度探针技术的成
12、熟化，其不仅可以获取半导体工作过程中的实际温度，且具有高灵敏度、快速响应和在线可视化等优点12，已逐步被应用于微小空间的温度探测。其中 PtOEP中特有的热填充的三线态使其具有温度敏感性13-17，可通过光谱得到器件中的温度，从而快速准确地探测不同大小的像素所产生的热效应。因此，本文在 PSPI 图案化的基础上，制备 PtOEP 红光器件，并利用 PtOEP 温度敏感性探测 OLED 器件的结温，探究不同像素所产生的热效应以及热效应对OLED器件的影响。2实验OLED 器件中所使用的有机材料均由江苏三月科技股份有限公司提供，图案化材料 PSPI由烟台三月科技有限责任公司提供。器件结构为：ITO
13、/N-1，1-联苯-2-基-2，7-双（1,1-二甲基乙（a）-2.39Ag Mg（9 1）80 nmYb 1 nmDTD Liq（1 1）40 nmCBP 5%PtOEP 30 nmNYS 40 nmNYS 3%ETP nmITO基板NHF 10 nmNYSNHFDTDETPCBPPtOEPLiqEnergy/eV-2.39-2.25-2.73-2.77-2.64Yb-4.7-3.05-5.77DTD-6.64-6.17CBP-5.3Liq-3.2NHFNYS-5.53-5.51-5.51-4.9ITONYS ETPAg MgPtOEP（c）（b）图 1（a）器件结构示意图；（b）能级图；（
14、c）有机材料的分子结构。Fig.1（a）Schematic diagram of device structure.（b）Energy level diagram.（c）Molecular structures of organic materials.1070第 6 期丁川，等：基于 PtOEP分子温度探针对 OLED结温的判定及实验研究基）-N-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）-9,9-螺并9H-芴-2-胺（NYS）3%（1E，2E，3E）-1,2,3-三（1-（4-乙炔基-2,3,5,6-四甲基苯基）丙-2-炔-1-亚基）环丙烷（ETP）（10 nm）/NYS（40 nm）/N-1，
15、1-联苯-4-基-N-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）-11,11-二甲基-11H-苯并b芴-5-胺（NHF）（10 nm）/4,4-二（9-咔唑）联苯（CBP）5%PtOEP（30 nm）/2-（5-（4,6-二苯基嘧啶-2-基）-1，1；2-三联苯基-3-基）-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪（DTD）Liq（1 1）（40 nm）/Yb（1 nm）/Ag Mg（9 1）（80 nm），如图 1（a）所示。器件能级排列如图 1（b）所示，有机材料的分子结构如图 1（c）所示。器件制备流程如下：首先将 ITO 基板放入清洗机清洗，清洗步骤为：（1）高压冲洗，（2）338.7 K热水冲洗，
16、（3）使用 M-L20清洗剂刷洗，（4）清水刷洗，（5）338.7 K 热水冲洗，（6）高压冲洗，（7）兆声波清洗，（8）338.7 K 热水冲洗，（9）1 500 r/min 甩干，（10）200/30 min 烘 干。其 次 使用 PSPI 在ITO 基板上形成 0.5 m 厚的薄膜，经过 100/120 s 的预固化后，使用光刻机对其曝光，再通过碱性显影液显影，使其形成图案化；图案化之后将其在 220 下完成最终固化，形成图案化基板。随后将基板放入清洗机清洗，清洗流程同上。将基板传入真空腔体的有机腔，真空度为 5.2810-5 Pa（3.9610-7 torr），依 次 沉 积 NYS 3%ETP（10 nm）、NYS（40 nm）、NHF（10 nm）、CBP 5%PtOEP（30 nm）、DTD Liq（1 1）（40 nm）。再将基板传入真空度为 1.3510-5 Pa（1.0110-7 torr）的金属腔，依次蒸镀 Yb（1 nm）和 Ag Mg（9 1）（80 nm）。最后将器件传入氮气氛围的手套箱内进行点胶封装。文中采用的蒸镀设备为长州产业株式会社1504-10117
