有机电致发光器件的电子和空穴分别从器件的阴极和阳极注入发光层中,在外电场的作用下,电子和空穴相遇形成激子,激子在发光层中辐射复合而发光。但由于电子和空穴注入的不平衡以及迁移率的差异,使得从两极注入的载流子不能有效地限制在发光区而形成激子,导致部分多余的载流子到达器件的两极,造成空穴传输层等处发光,引起器件的发光效率降低。另外,在磷光器件中,因为三重态激子具有较长的生命周期,在器件中扩散的距离大于100纳米,很容易扩散到其他层,使器件的光色不纯,并使器件的发光效率降低。因此,必须利用器件结构将三重态激子局限在发光层中以提高器件的性能。
电子阻挡材料的分子设计要求是:①具有较高的LUMO(最低未占分子轨道)能级,能有效地阻止电子的传输,使激子复合区在发光层中形成。②具有高的空穴迁移率,从而有利于空穴的传输。③具有良好的稳定性,能形成统一致密的薄膜;具有高的三线态能级,阻止三线态激子的传输。
随着有机电致发光器件结构的发展,在器件结构设计上采用各种功能层以改善载流子的注入和传输特性,在空穴传输层和发光层之间插入了电子阻挡层(常用材料有TCTA等),以限制空穴传输层的发光,从而使激子更好地在发光层中复合,能有效地提升器件效率。