发光层的形态结构对电致发光器件性能影响的研究

详细研究了沉积在Poly(9-vinylcarbazole)(PVK)薄膜上的8－羟基喹啉铝（Alq3）薄膜的形态结构对电致发光器件ITO／PVK／Alq3/Mg-Ag性能的影响。研究结果表明：发光层（Alq3层）的表面形貌极大地影响发光层和金属阴极的接触面积,从而影响器件的电流－电压特性。发光层的表面越均匀连续,发光层和金属阴极的接触面积就越大,通过器件的电流就越大。在三种条件的器件中,基底温度为438K时制备的Alq3薄膜所对应的器件的量子效率最高,298K制备的器件的率效次之,77K制备的器件的效率最差。     

IPTO薄膜制备及其在有机光电器件中的应用

新型IPTO(Pr Ti O3掺杂In2O3)薄膜的可见光透过率及导电性可与商业化的ITO薄膜媲美。采用双源电子束设备制备了一种新型的IPTO透明导电薄膜,通过开尔文探针法测试,其功函数为5.14 e V。为验证新型IPTO透明导电阳极对有机电致发光器件性能的影响,将IPTO替代商业化ITO作为阳极制备了有机电致发光器件。基于IPTO阳极的器件的亮度最大值为85 140 cd/m2,外量子效率最大值为3.16%,分别为以ITO为阳极的器件的3倍及1.13倍。这种性能的改善是由于IPTO具有较小的表面粗糙度及较高的功函数,可以降低阳极的注入势垒,有利于电荷向有机层注入,改善了器件内的空穴及电子的注入平衡。     

衬底对PTCDA薄膜结构与电荷输运特性的影响

在不同导电衬底(Au,Al和ITO)上制备了PTCDA薄膜,用XRD和AFM技术研究了PTCDA薄膜的结构和表面形貌。结果表明,薄膜中的大部分PTCDA分子平面与衬底不平行,这表明薄膜垂直方向的电流传导将以电子传输为主;在ITO和Au衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列规则,在薄膜垂直方向呈现出较好的电子传输性能;而在Al衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列无序,电子传输性能差。通过制备单层结构有机薄膜器件,研究了PTCDA薄膜垂直方向的电子迁移率。综合应用金属-有机界面的热电子发射理论和有机层体内空间电荷限制传导理论,并考虑电场强度对迁移率变化的影响,对ITO/PTCDA/Al器件的电流密度-电压曲线进行拟合,得到ITO衬底上生长的PTCDA薄膜在垂直方向随电场强度变化的电子迁移率数值。     

半导体超薄层外延技术

分子束外延（ＭＢＥ），金属有机化学气相淀积（ＭＯ－ＣＶＤ），金属有机分子束外延（ＭＯ－ＭＢＥ）以及原子层和分子层外延（ＡＬＥ和ＭＬＥ）等超薄层外延技术，是随着集成电路向高密度集成，高工作速度和超小型化方向发展而形成的一种薄膜制备工艺，并在微电子学、低维物理和材料科学等领域中有着重要的应用．利用这种技术，可以制备各类超高速器件，光电器件及其集成电路．由这种工艺制备的优质超晶格结构为人们更加深入地从理论和实验上揭示二维电子体系的物理性质带来了极大便利，而且一维超晶格的实现也将有赖于超薄层外延生长技术．可以预期，用这种技术还可以制备由半导体、金属以及有机材料相结合的多类型、多组元的多层人工超薄材料。     

紫外臭氧处理超薄银修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池

以紫外臭氧处理超薄Ag复合MoO₃或PEDOT：PSS修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池。通过优化紫外臭氧处理Ag薄膜的时间,提高了以P3HT：PCBM为有源层的器件的功率转换效率,从1.68%（未经过紫外臭氧处理）提高到2.57%（紫外臭氧处理Ag 1 min）。提高的原因推测是紫外臭氧处理形成了AgO_x薄膜,提高了电荷提取并使器件具有高光学透明度、低串联电阻和优异的表面功函数等一些性能。并且,紫外臭氧处理Ag薄膜与MoO₃或者PEDOT：PSS复合修饰ITO的器件效率分别得到提高,Ag薄膜与MoO₃复合修饰ITO的器件效率从2.02%（PET/ITO/MoO₃）提高到2.97%（PET/ITO/AgO_x/MoO₃）,Ag薄膜与PEDOT：PSS复合修饰ITO的器件效率从2.01%（PET/ITO/PEDOT：PSS）提高到2.93%（PET/ITO/AgO_x/PEDOT：PSS）。此外,以PBDTTT-EFT：PC₇₁BM为有源层的柔性聚合物太阳能电池效率可达6.21%。基于ITO的柔性光电器件效率的提高主要归于ITO被Ag/PEDOT：PSS或Ag/MoO₃修饰后功函数的提高。     

输运层厚度对双层有机器件复合发光的影响

采用ITO/PVK/Alq/Al双层电致发光（EL）结构,制备了三种载流子输运层厚度分别为30、60、120nm,发光层厚度均为300nm的有机薄膜EL器件,测试其EL谱及J-V特性曲线。根据有机EL器件中载流子的产生和输运过程导出了载流子复合几率及电子和空穴密度分布表示式,用以解释其发光强度随输运层厚度的变化关系,用一维无序结构载流子随机跃迁模型讨论输运层厚度对器件电流密度及启动电压的影响,探讨了载流子在薄膜中的输运过程,其理论与实验符合得很好。     

有机薄膜电致发光器件在反向偏压下的电致发光

合成了性能优良的聚合物--聚对苯乙烯,并采用甩胶方法制备了单层薄膜电致发光器件ITO/PPV/Al.在所制备的器件上观察到反向偏压下的电致发光现象,记录了在不同反向偏压下的电致发光光谱,测量了在反向偏压下的电流和发光强度,初步讨论了有机发光器件在反向偏压下的发光机理.     

新有机材料的电致发光的研究

采用新合成的有机材料－硅烷衍生物作为发光物质制备了发蓝、绿光的薄膜电致发光器件。其结构为glass/ITO/PVK SiH/Alq/Mg:Ag。分别测量了SCS－SiH,聚乙烯咔唑（PVK）薄膜的光致发光光谱以及器件的电致发光光谱。其中SCS－SiH薄膜的光致发光谱峰位置在496nm,有机器件的电致发光光谱的峰值为500nm。随着驱动电压的增加发光谱峰蓝移,其变化范围为25nm。在电流密度为89mA/cm^2下器件的发光亮度可达810cd/m^2。     

ITO再生处理对有机电致发光器件特性的影响

分别采用Na OH和HCl溶液对废旧氧化铟锡(ITO)基板进行再生处理,用原子力显微镜(AFM)观测了处理后的ITO表面形貌,并基于再生处理过的ITO制备了有机电致发光器件(OLED),系统研究了器件的性能。结果表明,上述方法可以有效去除废旧ITO残留的铝电极并改变其表面的化学结构,提高了器件的特性,尤其以Na OH单次处理最为有效。以此制备的OLED器件电流效率达到12.08 cd/A,较之未回收利用的新ITO所制备的器件提高了14.7%;外量子效率达到5.23%,提高了11.7%。另外,经不同方法处理后,器件中生色团与生色团之间、生色团与助色团之间的空间位阻增大,器件发光光谱肩峰效应增强。     

基于金属掺杂ITO透明导电层的紫外LED制备

为降低ITO薄膜对紫外波段的光吸收,制备低电压高功率的紫外LED,研究了一种基于金属掺杂ITO透明导电层的365 nm紫外LED的制备工艺。利用1 cm厚的石英片生长了不同厚度ITO薄膜以及在ITO上掺杂不同金属的新型薄膜,并研究了在不同的退火条件下这种薄膜的电阻和透过率,分析了掺杂金属ITO薄膜的带隙变化。将这种掺杂的ITO薄膜生长在365 nm外延片上并完成电极生长,制备成14 mil×28 mil的正装LED芯片。利用电致发光（EL）设备对LED光电性能进行测试并对比。实验结果表明:掺Al金属的ITO薄膜能够相对ITO薄膜的带隙提高0.15 eV。在600℃退火后,方块电阻降低6.2 Ω/□,透过率在356 nm处达到90.8%。在120 mA注入电流下,365 nm LED的电压降低0.3 V,功率提高14.7%。ITO薄膜掺金属能够影响薄膜带隙,改变紫光LED光电性能。     

阳极/有机层界面LiF层在OLED中的空穴缓冲作用

使用真空热蒸发镀膜法,在OLED层状结构中引入不同厚度的LiF作阳极修饰层,制备了结构为ITO/LiF/TPD/Alq₃/Al的器件。LiF超薄层的引入较好地修饰了ITO表面,减少了阳极和有机层界面缺陷态的形成,增强了器件的稳定性。实验结果表明: LiF层有效地阻挡空穴注入,增强载流子注入平衡,提高了器件的亮度和效率,含有1 nm厚LiF空穴缓冲层器件的性能最好,效率较不含缓冲层器件提高了近1.5倍。     

柔性有机电致发光器件导电基板的工艺性能

在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性衬底上采用直流磁控溅射技术制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,研究了衬底温度、溅射功率和溅射压强等工艺条件对薄膜光电性能的影响,并利用原子力显微镜(AFM)表征了衬底及ITO薄膜的表面形貌。结果表明,在PET衬底温度50℃、溅射功率100W和溅射压强2.66×10-1Pa的条件下,可以得到低方阻(50Ω/□)和高透过率(>90%)的透明导电薄膜。以此柔性ITO衬底为阳极,制备了结构为PET/ITO/NPB/Alq3/Mg∶Ag的柔性有机电致发光器件,在驱动电压为13V时,器件的发光亮度达到了2834cd/m2。     

稳定的光谱不随电流变化而改变的白色有机发光器件

使用新材料构成了两种结构白色有机薄膜电致发光器件，一种是蓝色及红色发射在同一层中，另一种是蓝色发射和红色发射分别在两层中，器件结构分别为ITO／CuPc／NPB／JBEM（P）：DCJT／Alq／MgAg（器件1）和ITO／CuPc／NPB／JBEM（P）／Alq：DCJT／Alq／MgAg（器件2）。这里（CuPc）是空穴注入层；N，N’－bis－（1－naphthyl）－N，N’－diphenyl－1，1’bipheny1－4－4’－diamine（NPB）是空穴传输层（HTL）；9，10－bis（3’5’－diaryl）phenyl anthracene（JBEM）是蓝色发射层；tris（8－quinolinolato）aluminium complex（Alq）是电子传输层（ETL）；DCJT是红色染料。在器件1中得到稳定的且色度不随电流增在而变化的白色发射。它的最大亮度为14850cd/m^2，最大效率2．88lm/W，色度x＝0．31，y＝0．38（从4mA/cm^2到200mA/cm^2），半亮度寿命为2860小时（初始亮度1000cd/m^2）。比较了两种结构的器件，蓝红色发射在同一层结构的器件，在亮度、效率及稳定性上都优于蓝红发射在不同层结构的器件。     

全溶液法制备有机发光二极管及PEIE浓度对器件光电性能的影响

对溶液化发光层成膜参数及电子传输层浓度进行调控,优化发光层成膜效果及器件发光性能,同时使用导电聚合物聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为透明阳极,刮涂导电银浆作为阴极,通过全溶液法制备了高效率的OLED。研究发现,发光层成膜参数的调整有效改善了其成膜效果。且适当的电子传输层材料浓度可以改善器件的载流子注入平衡,有效降低阴极的功函数,提高器件的发光性能;酸后处理的PEDOT:PSS薄膜导电性大大提升,在可见光范围的透过率与ITO相当。全溶液制备的发光器件最大电流效率为1.441 cd/A,与以ITO为电极的器件相比,增加了近50倍。     

沉积亚单层荧光染料提高有机发光器件的发光效率

结合掺杂薄层作为发光探针层的方法和亚单层（sub-monolayer）有机发光技术，利用沉积在有机发光器件发光层中的亚单层奎丫啶酮（Quinacridone，QAD）分子作为探针，同时改变QAD层的位置，对有机发光器件中激子的形成与扩散进行了研究，器件结构为ITO/NPB(60 nm)/ Alq3(x nm)/QAD(0.05 nm)/Alq3［(60－x) nm］/LiF/Al（其中x=0，2.5，5，7.5 nm）.通过对各器件不同条件下的电致发光谱、发光强度和发光效率的对比研究，得到在x＝5 nm处引入亚单层QAD可以使QAD分子通过能量转移而获得的激子数量最多，进而可以实现高效率的发光.     

ZnS作为空穴缓冲层的新型有机发光二极管

采用磁控溅射方法在ITO表面沉积了不同厚度的ZnS超薄膜作为有机发光二极管(OLEDs)的缓冲层,使典型结构(ITO/TPD/Alq3/Al)的OLEDs的发光性能得到改善。ZnS缓冲层厚度对器件性能影响的实验结果表明,当ZnS缓冲层厚度为5nm时,器件电流密度提高了近2倍,亮度提高了2倍;当ZnS缓冲层厚度为10nm时,器件发光的电流效率提高18%,器件的性能得到改善。宽禁带的ZnS缓冲层对空穴从阳极到有机功能层的注入有阻碍作用,促进器件载流子平衡,提高了器件发光效率,改善了器件性能。     

水溶性CuPc旋涂转速及退火方式对蓝色有机电致发光器件性能的影响

本文以Be(PP)₂为发光层、水溶性酞菁铜(WS-CuPc)为空穴注入层、NPB为空穴传输层,制备了结构为ITO/WS-CuPc/NPB/Be(PP)₂/LiF/Al的蓝色有机发光二极管(OLEDs).研究了WS-CuPc不同旋涂转速对器件性能的影响.并在WS-CuPc最佳旋涂转速的基础上,进一步研究了WS-CuPc薄膜不同退火方式对器件性能的影响.实验中,对WS-CuPc层采用了一种新的退火方式,即对ITO玻璃衬底先加热后旋涂WS-CuPc层,并与传统退火方式 关键词： 水溶性CuPc 蓝色有机电致发光 旋涂转速 退火方式     

体异质结有机太阳能电池性能提高的研究

制备了四种不同结构的有机太阳能电池器件,器件1 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件2 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件3 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al和器件4 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al。测量了它们的电流－电压特性,结果显示在ITO和PEDOT∶PSS之间插入一薄层LiF使得器件性能得到较大提高。其器件1的J_SC和FF比器件2的提高了74%和31%; 器件3的J_SC比器件4的提高了约40%。这主要是由于LiF层有效地抑制了空穴向阳极的传输,并且LiF层在ITO和PEDOT:PSS之间形成了良好的界面特性。因此,这种结构上的改进有效地提高了有机太阳能电池的性能。     

基于石墨烯/PEDOT：PSS叠层薄膜的柔性OLED器件

石墨烯具有独特的电学性能、优异的机械延展性和良好的化学稳定性,是制备高性能导电薄膜的理想材料,但是当前石墨烯的高电阻率限制了它的实际应用。本文采用喷涂方法制备了石墨烯/聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT：PSS）复合导电薄膜,对复合薄膜的表面形貌与光电性能进行了研究。PEDOT：PSS的引入不仅降低了石墨烯薄膜的表面电阻,同时还平滑了薄膜表面。在此基础上,成功制备了柔性黄光有机电致发光器件,器件在12 V时达到效率最大值0.9 cd/A。器件在曲率半径为10 mm时弯曲了100次后,发光亮度并无明显变化。该复合薄膜可实际应用于柔性有机电致发光显示器件。     

紫外臭氧处理超薄银修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池（英文）

以紫外臭氧处理超薄Ag复合MoO_3或PEDOT∶PSS修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池。通过优化紫外臭氧处理Ag薄膜的时间,提高了以P3HT∶PCBM为有源层的器件的功率转换效率,从1.68%(未经过紫外臭氧处理)提高到2.57%(紫外臭氧处理Ag 1 min)。提高的原因推测是紫外臭氧处理形成了AgO_x薄膜,提高了电荷提取并使器件具有高光学透明度、低串联电阻和优异的表面功函数等一些性能。并且,紫外臭氧处理Ag薄膜与MoO_3或者PEDOT∶PSS复合修饰ITO的器件效率分别得到提高,Ag薄膜与MoO_3复合修饰ITO的器件效率从2.02%(PET/ITO/MoO_3)提高到2.97%(PET/ITO/AgO x/MoO_3),Ag薄膜与PEDOT∶PSS复合修饰ITO的器件效率从2.01%(PET/ITO/PEDOT∶PSS)提高到2.93%(PET/ITO/AgO x/PEDOT∶PSS)。此外,以PBDTTT-EFT∶PC71BM为有源层的柔性聚合物太阳能电池效率可达6.21%。基于ITO的柔性光电器件效率的提高主要归于ITO被Ag/PEDOT∶PSS或Ag/MoO_3修饰后功函数的提高。