ETL là vật liệu hữu cơ loại n dễ dàng truyền tải các polaron-điện tử. Vật liệu dùng làm ETL hiệu quả phải có mức LUMO thấp và thế năng ion hoá cao. ETM cần phải tương thích với HTL để thực hiện được quá trình cân bằng điện tích trong EML. Để hoàn thiện quá trình truyền tải điện tử, hầu hết các phân tử gốc phải được pha tạp với các phân tử có tính chất huỳnh quang (fluorescence). Quá trình pha tạp này dẫn
đến việc làm tăng độ linh động của các hạt tải, xác suất tái hợp cao hơn, và ánh sáng phát ra có màu và độ sáng hoàn thiện hơn.
Hình I-36: Giản đồ năng lượng ETL-EIL.
Nếu sử dụng các tạp lân quang như Iridium (Ir) và Platinum (Pt) sẽ cho hiệu suất lượng tử ngoài tốt hơn so với tạp huỳnh quang.
Phức hữu cơ kim loại hydroxyquinolin aluminium (Alq3) (Hình I-32b) là loại vật liệu phân tử “nhỏ” có tính đối xứng phân tử cao, được sử dụng làm lớp ETL sẽ làm tăng hiệu suất lượng tử. Bên cạnh đó, quá trình chế tạo chúng thành những lớp phẳng mỏng khá dễ dàng. Chúng có độ ổn định khá tốt ở những nhiệt độ khác nhau và có thể tạo được trên nhiều loại đế nền khác nhau. Do độ linh động của polaron- điện tử của Alq3 cao hơn độ linh động của polaron-lỗ trống nên chúng thường được xem như là một vật liệu hữu cơ loại n được sử dụng làm lớp ETL trong tổ hợp OLED đa lớp [35]. Thông thường, các vật liệu làm ETL cũng là các vật liệu dùng làm lớp EML, ví dụ Alq3 đóng cả hai vai trò truyền electron và phát sáng ở bước sóng 550nm. Đối với polymer kết hợp, đôi khi người ta cũng sử dụng các dẫn xuất của PPV làm lớp ETL.
Lớp phun điện tử hữu cơ EIL được dùng để giúp các electron đến từ catốt đi vào lớp ETL. Lớp này đòi hỏi phải có độ linh động điện tử cao, có mức HOMO cao và LUMO thấp (Hình I-36). Người ta có thể hoàn thiện độ dẫn của lớp bằng cách pha
tạp vào các phân tử gốc các kim loại công thoát thấp hay các kim loại phản ứng [63]. Sự truyền tải tốt các điện tích sẽ làm giảm điện áp cấp vào và tạo nên một hiệu suất năng lượng cao cho linh kiện. Chính vì lý do đó nhiệt sinh ra cũng đươc làm giảm đáng kể, dẫn đến linh kiện có tuổi thọ cao hơn. Alq3 là vật liệu phân tử “nhỏ” thường được sử dụng làm vật liệu gốc cho lớp EIL.
I.2.2.5 Catốt
Catốt là kim loại có công thoát ΦC thấp, các vật liệu thường được sử dụng làm catốt kim loại là calcium (Ca) và magnesium (Mg). Aluminium (Al) thường được sử dụng để phủ lên các catốt nhằm chống oxy hóa. Đối với OLED phát xạ thông qua anốt, một catốt hiệu quả phải sinh ra một lượng lớn electron và có thể phản xạ được ánh sáng phát ra. Việc lựa chọn các vật liệu làm catốt phải thỏa mãn điều kiện rào thế ΔEe giữa catốt và các lớp hữu cơ tiếp giáp là nhỏ nhất (Hình I-37).
Hình I-37: Giản đồ năng lượng HIL- catốt kim loại.
Đôi khi cũng có thể sử dụng cùng một vật liệu cho catốt và anốt ví dụ như thay thế catốt kim loại bằng ITO hay AZO (anode cũng là ITO hay AZO) sẽ cho linh kiện có nhiều khả năng ứng dụng hơn.
Việc lựa chọn một vật liệu hiệu quả dễ dàng tạo các điện tích âm cần phải kỹ lưỡng. Lớp hữu cơ tiếp giáp phải có ái lực điện tử χ bằng với sự sai biệt giữa công thoát của lớp hữu cơ và công thoát của kim loại [33]. Chính vì lý do đó việc tìm kiếm một catốt hiệu quả vẫn là một lĩnh vực cần nghiên cứu mạnh.
Bên cạnh các vật liệu được phân loại trên, tồn tại các vật liệu gọi là khóa electron hay khóa lỗ trống, chúng bao gồm mức LUMO tương đối cao và mức HOMO rất cao, cho phép giam cầm các lỗ trống ở giao diện (interface) của chúng với các lớp phát quang, nó làm tăng xác suất tái hợp, nên tạo ra hiệu suất phát xạ tốt hơn.