有机半导体电致发光器件中的焦耳热效应和有机物热分解

采用显微观察的方法证明有机半导体电致发光器件处于工作状态时产生的焦耳热 ,不仅使有机物发生结晶现象 ,还使器件产生气体并向外逸出 ,气体集聚在金属电极 /有机层界面 ,从而形成表面气泡 .质谱、色谱分析表明 ,逸出气体的成分除了大量的水汽之外 ,还存在有机杂质气体和有机物分解气体 .在以 8-羟基喹啉铝 (Alq3)为发光层的器件中 ,当受热温度达到 15 0℃时 ,有机分子会发生分解 ,逸出 8-羟基喹啉气体 .紫外光电子能谱分析进一步证实 ,Alq3薄膜的受热温度达到 15 0℃时 ,其电子结构发生明显变化 。

共轭聚合物MDMO-PPV的压阻效应研究

本文使用纳米压痕技术测试了聚[2-甲氧基-5-(3′,7′-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔](MDMO-PPV)的机械性能,发现MDMO-PPV薄膜的杨氏模量与测试时的最大载荷相关.当载荷撤去后,在薄膜上有一个可以通过预压除去的残余形变.预压处理后,薄膜表现出良好的弹性.我们还制备了ITO\MDMO-PPV(80nm)\Al(75nm)结构的压阻器件,测试了在不同压力下的J-V特性曲线.在电压小于1V时,器件的电流传输机制在不同外加压力下均呈现欧姆定律机制;而在电压2~5V范围内,随外加压力增大,电流传输呈现陷阱电荷传输机制(TCLC)和欧姆定律机制共同作用,并逐渐转变为欧姆定律机制.器件在工作电压为1.5V时压阻系数最大,达到3.92×10-2 Pa-1.最后我们对外加压力如何影响器件电流的传输提出了一种可能的机理解释.

具有不同侧链长度的聚对苯乙炔类衍生物的杨氏模量

共轭聚合物在柔性电子器件中具有广泛的应用前景,但对其机械性能方面的研究比较欠缺,尤其是有机共轭聚合物侧链长度及其疏松程度对柔性器件机械性能的影响。本文利用纳米压痕仪平压头测试得到4种聚对苯乙炔(PPV)类衍生物薄膜的载荷曲线,并使用伦纳德琼斯势对卸载曲线进行拟合,获得4种PPV类衍生物薄膜的杨氏模量随外加压力的变化曲线。通过对比分析不同衍生物的杨氏模量变化曲线发现:杨氏模量与侧链长度的关系相反,即拥有较长侧链PPV的杨氏模量较小,且随外加压力的变化速度也较小,同时较长侧链的材料在压力卸载后回弹到平衡状态(F=0)时所需的时间更长。因此,根据柔性电子器件的应用场景不同,可以选择具有适当长度的柔性非共轭侧链的共轭聚合物作为敏感材料,在满足机械性能要求的同时最大限度地提高灵敏度。此外,本文也通过引入材料分子式中侧链部分占总分子量的比例(S_(w)),推导出可以根据分子结构估算杨氏模量的经验公式,为研究聚合物材料分子结构和机械性能的关系提供了一种简要的分析方法。

一种聚苯乙炔BEHP-PPV的压阻特性

利用纳米压痕测试了聚[2(2′,5′双(2″乙基己氧基)苯基)-1,4-苯乙炔](BEHP-PPV)薄膜的加载曲线和杨氏模量,制备了结构为ITO\BEHP-PPV\Al的器件并测试了其压阻效应,得到了不同压力下器件的I-V曲线和低频方波电压下的I-t曲线.该器件在压力为106kPa,电压0.2V时,压阻系数达到最高的1.21×10^-2 Pa^-1.通过高频方波电压测试了器件在不同压力下电流的瞬态变化,分析得到器件形成稳定内建电场所需要的时间和电量随外加压力的增大而减小.因此认为该器件对外加压力具有良好的灵敏度、稳定性和可重复性,该材料是一种潜在的良好的触觉传感材料.

有机发光器件的一种失效机制

制备了结构为铟锡氧化物(ITO)/NPB/插入层/Alq/LiF/Al的有机电致发光(EL)器件,测量了器件发光随电压变化的光谱和电压-电流-亮度特性,观察到这种结构器件在电压升高的过程中总是在某电压附近有一个光谱、亮度和效率等性能突变的不可逆过程,这是由于在发光区域附近的纳米薄层材料将导致电荷在该区域的局部聚集,并引起该薄层材料局部破坏。这一失效的机制表明,尽管在器件制备过程中可能需要在器件中使用几纳米厚的有机层,但是应当考虑尽量避免,以使器件内载流子分布合理,避免此类失效过程发生。

有机材料激子发光的温度特性

基于实验和理论模拟研究了12～320K温度范围内八羟基喹啉铝[tris-（8-hydroxyquinoline）aluminum，Alq]和一种高效红光染料甲基-2-叔丁基-6-（1，1，7，7-四甲基久咯呢定基-9-烯基）-4H-1吡喃[4-（dicyanomethylene）-2-t-butyl-6（1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl）-4H-pyran，DCJTB]的光致发光（photoluminescence，PL）随温度的变化，提出三种不同电荷分离程度的激子参与的Alq的稳态光致发光过程，通过拟合参量得到了三种激子的能量差值和辐射复合几率之比，观察并解释了DCJTB发光光谱从200K以下到室温的升温过程中发生的蓝移。认为变温光致发光有可能用于评估材料的发光和导电性能，比较并讨论了有机和无机发光材料激子发光的温度特性，认为低温下小分子发光材料倾向于分子态，随温度升高逐渐向半导体态转变，Alq在150～190K之间开始发生这种转变，而DCJTB则从300-320K开始。

电致发光色纯性增强的硅基有机微腔

报道了硅基有机微腔的电致发光 (EL) .该微腔由上半透明金属膜、中心有源多层膜和多孔硅分布Bragg反射镜(PS DBR)组成 .半透明金属膜由Ag( 2 0nm)构成 ,充当发光器件的负电极和微腔的上反射镜 .有源多层膜由Al ( 1nm) LiF( 0 5nm) Alq3 Alq3:DCJTB NPB CuPc ITO SiO2 组成 ,其中的Al LiF为电子注入层 ,ITO为正电极 ,SiO2 为使正、负电极电隔离的介质层 .该PS DBR是采用设备简单、成本低廉且非常省时的电化学腐蚀法用单晶Si来制备的 ;该PS DBR的反射谱的高反射区 (阻止带 )宽 160nm且其反射率可达 99% .此硅基有机多层膜的反射谱图中出现了标志此结构为微腔的共振腔膜 .被测样品EL谱的半高宽可由无微腔的 70nm窄化为有微腔时的 12nm ,且为单峰发射 ,非共振模得到有效抑制 ;与非微腔器件相比 ,该微腔在谐振波长处EL的强度增强了 4倍 ;对微腔器件的电流 -亮度 -电压特性以及影响器件寿命的因素也进行了讨论 .

ITO纳米晶-植物纤维复合材料的电阻式压力传感器

可穿戴电子设备因其在机器人触觉、人机交互和脉搏测试等领域具有潜在应用而引起广泛关注.作为一种可穿戴电子设备,柔性压力传感器应该是环保的,而且制造成本低.基于纤维素纸的压力传感器由于其优良的特性,如轻质、无毒或低毒、可降解性和柔韧性,而引起了人们的关注.在此,我们报道了一种基于铟锡氧化物(ITO)纳米晶体和植物纤维复合材料的电阻式触觉传感器.该压力传感器具有宽的检测范围(0-100 kPa)、高灵敏度(464.88 kPa^(-1))、快速的响应时间(6.93 ms)和恢复时间(7.18 ms)以及良好的加载/卸载稳定性.我们还展示了该压力传感器用于脉搏测试、呼吸监测、语音识别等各种人体运动检测.结果表明,ITO纳米晶-植物纤维复合材料压力传感器在智能可穿戴电子产品中显示出巨大应用潜力.

P3HT有机压阻器件受黏弹性的影响及其机械性能改进

制备了ITO\P3HT(100 nm)\Al(70 nm)结构的有机压阻器件,并测试了其在不同压力下的I-V特性,发现了承压后动态电学特性不同的两种类型的压阻器件,且两种压阻器件都表现出负压阻特性.现认为器件类型的分化可能是由于P3HT黏流形变的作用.为了减小黏流形变和改善薄膜弹性,提出了一种薄膜制备改进工艺:真空快速成膜工艺和退火处理,二者结合可以提高薄膜的杨氏模量,减小薄膜的黏流形变,提高其机械性能稳定性,有助于稳定压阻器件的性能,拓宽传感器的量程.