ITO表面改性对有机电致发光器件性能的影响

采用乙醇、氧等离子、NaOH、浓硫酸分别对氧化铟锡薄膜进行了处理;利用原子力显微镜、X-射线光电子能谱、接触角测试仪对处理后薄膜的表面形貌、化学组分及表面能进行了研究。实验结果表明经浓硫酸和NaOH处理后的氧化铟锡薄膜表面具有较低的粗糙度、较小的表面颗粒半径、较低的碳污染以及较高的表面能;另外,以不同材料处理的氧化铟锡基片为阳极采用真空热蒸发法制备了双层结构发光器件ITO/NPB/AlQ/Mg:Ag/Ag,并对器件的电流-电压(J-V)、亮度-电压(B-V)特性以及效率(η)进行了测试和分析,结果表明乙醇处理基片做制备器件性能最差,而经浓硫酸、NaOH处理后的氧化铟锡基片所制备的双层器件的光电性能优于氧等离子处理,其启亮电压更低,发光亮度及效率更高。

PVK空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

以聚乙烯基咔唑poly(N-vinylcarbazole)(PVK)旋涂层为空穴传输层,着重研究了PVK层厚度对双层器件氧化铟锡(ITO)/PVK/tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)/Mg∶Ag/Al器件性能的影响。测试结果表明,当Alq3层厚度一定时(50nm),只有PVK层为适当厚度(18nm)时双层器件才有最优良的器件性能,即最低的起亮电压,最高的发光亮度和效率。同时对比了不同PVK层厚度的PVK/Alq3双层器件之间以及PVK/Alq3与N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/Alq3双层器件寿命的差异。测试结果表明,尽管越厚的PVK层对应的PVK/Alq3双层器件发光性能并不是越好,但器件寿命越长。原因是器件Alq3层内形成的Alq3+越少,因此器件稳定性越好;而PVK/Alq3与NPB/Alq3双层器件寿命的差异来自不同空穴传输层的制备工艺和能级结构的不同。

流量及温度对低频PECVD氮化硅薄膜性能的影响

研究了低频等离子增强化学气相沉积(LF-PECVD)工艺中气体流量比和衬底温度对氮化硅薄膜折射率、密度及应力的影响规律,同时测试了薄膜的红外光谱以分析不同条件对薄膜成分的影响。结果表明,低频氮化硅薄膜折射率主要受薄膜内硅氮元素比的影响,其次是薄膜密度的影响。前者主要由硅烷/氨气反应气体流量比决定,而后者主要由衬底温度决定;低频氮化硅薄膜应力大致与密度成正比关系。此外,PECVD工艺所制备氮化硅薄膜都含有相当数量的氢元素,而衬底温度是薄膜内氢含量的决定因素。

双层异质结器件载流子复合位置的研究

载流子的复合是有机电致发光过程的一个重要环节，它直接影响着器件的效率，稳定性，寿命等性能。以双层器件ITO／N，N＇-Diphenyl-N，N＇-bis（1-naphthyl）-（1，1＇-biphenyl）-4，4＇-diamine（NPB）／tri-（8-hydroxy-quinoline）-aluminum（Alq3）／Mg：Ag为基础，以红光掺杂剂4-（dicyanomethylene）-2-t-butyl-6-（1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl）-4H-pyran（DCJTB）为探针，通过改变在Alq3层中掺杂层的厚度，研究了双层异质结器件中载流子的复合位置。结果表明，对于双层器件NPB／Alq3，载流子的复合及激子的辐射衰减位于界面处的Alq3层0～10nm范围内。

碳纳米管表面化学镀银及场发射性能研究

利用化学镀方法对碳纳米管(carbon nano-tubes,CNTs)表面金属化镀银,研究表面化学镀银碳纳米管的场发射性能。碳纳米管经氧化处理后,表面存在一些羰基(CO)、羧基(—COOH)和羟基(—OH)等活性基团,经敏化、活化处理后,形成金属钯活化中心,进而还原金属银离子,从而获得表面化学镀银的碳纳米管。表面化学镀银碳纳米管阴极的开启电场约为0.19V/μm,当电场强度为0.37V/μm时,最大发射电流达6mA/cm2,场增强因子约为25565。实验结果表明,化学镀银层可以提高碳纳米管的电子传输和热传输能力,提高碳纳米管的场发射电流和发射稳定性,有利于碳纳米管在场发射平板显示领域的应用。

双异质型蓝色OLED器件的研究

采用真空蒸镀法制备了ITO/NPB/BAlq3/Alq3/Mg∶Ag(双异质型)和ITO/NPB/BAlq3/Mg∶Ag(传统型)两种结构的蓝色有机电致发光器件(OLED),并研究了器件结构对OLED光电性能的具体影响。实验结果表明,器件结构对OLED的发光光谱没有影响,其谱峰均位于480nm。但是器件结构却显著影响OLED的发光性能,与传统型结构器件相比,双异质型结构OLED的最大发光效率和最大发光亮度分别提高了4.5倍和5.5倍,达到1.90lm/W和10000cd/m2。这是因为双异质型器件结构中引入了电子传输层Alq3和空穴阻挡层BAlq3,从而使得能级匹配更加合理,载流子注入更加平衡的缘故。

有机电致发光器件中染料掺杂类型的研究

采用对主体材料8-hydroxyquinoline aluminum(Alq_3)掺杂的方法,通过对3种小分子荧光染料Dimeth- ylquinacridone(DMQA)、4-(Dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB)、5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene(Rubrene)的研究,比较了其光致发光光谱和吸收光谱,利用F(?)rster能量传递(ET)理论和直接载流子俘获(DCT)理论对这3种材料作为掺杂染料的类型进行了讨论。研究表明,3种荧光染料同时具有F(?)rster ET类型和DCT类型掺杂剂的性质,并不只是一种单一类型的掺杂染料,由此推测大多数掺杂染料可能应同时属于此两种类型。

基于NPB的蓝色有机电致发光器件的制备和表征

在常规的双层绿色有机电致发光器件氧化铟锡(ITO)/N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)/8-hydroxyquinolinealuminum(Alq3)/Mg∶Ag的基础上,通过选择适当的空穴阻挡层材料,制备得到以NPB为发光层的蓝色发光器件,其结构为ITO/NPB/bathocuproine(BCP)/Alq3/Mg∶Ag,其最大亮度和最大流明效率分别达到2900cd/m2和0.55lm/W。电致发光谱峰位于445nm,CIE色坐标为(x=0.16,y=0.09),且二者都不随外加电压而变化;利用各功能层的能级结构,对不同结构的器件性能差异进行了分析。

驱动电压和主体材料对染料掺杂有机电致发光器件的影响

采用对比使用掺杂系统的有机电致发光器件(OLEDs)在不同偏置电压下电致发光(EL)光谱的方法,观察了主体材料8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)中掺杂红色荧光染料4-(Dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4Hpyran(DCJTB)发射光谱的变化,研究了偏置电压对掺杂系统中载流子复合区域的影响。另外,通过对比采用不同主体材料的掺杂系统的电致发光(EL)和光致发光(PL)光谱,讨论了主体材料Alq3和N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)不同的掺杂效果。结果表明,随着偏置电压的增大,使用掺杂系统的器件中载流子复合区域逐渐向空穴传输层(HTL)移动,作为主体材料应具有高的能量传递效率,且应对染料具有低的浓度猝灭效应。

荧光染料超薄层对有机电致发光器件发光光谱的影响

采用在主体材料上蒸镀一层超薄层的方法,研究了三种有机小分子荧光染料dimethylquinacridon(DMQA)、4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethy ljulolidyl-9-enyl)-4-pyran(DCJTB)和5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene(Rubrene)的浓度效应对有机电致发光器件(OLED)电致发光光谱的影响。结果表明,与常规掺杂器件相比,染料超薄层器件的光谱中出现了微弱的主体材料的发光峰,浓度猝灭现象更为明显。三种染料的浓度猝灭程度从高到低依次为DMQA、DCJTB和Rubrene。同时,我们使用此三种染料配制了溶液,测试了它们在不同浓度下的光致发光光谱强度,进一步探讨了掺杂剂浓度猝灭强弱与器件的发光光谱特性的关系。

氧等离子体处理改善ITO电极表面湿润性

采用氧等离子体处理对有机发光器件ITO电极进行表面改性,基于接触角的测量,利用几何平均法计算了ITO的表面能和极性度,研究了氧等离子体处理对ITO电极表面湿润性的影响。实验数据和计算结果表明:氧等离子体处理后,ITO表面极性度增加,表面能增大,接触角减小,其表面湿润性得到很大改善。同时,进一步研究了氧等离子体处理对有机发光器件性能的影响,结果显示:ITO电极表面湿润性的改善,提高了发光亮度和效率,降低了启亮电压和驱动电压,有效地改善了器件的光电性能。

使用AlQ的高效率红色有机电致发光器件

以8-羟基喹林铝(AlQ)为主体材料,通过4(Dicyanomethylen)-2-methyl-6-(P-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)红色发光材料的掺杂,制备了AlQ:Rubrene:DCM体系的高效率、高亮度的红色电致发光器件。器件结构为ITO/N,N'-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl]-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)/AlQ:Rubrene(3%):DCM(3%)/AlQ/Mg:Ag/Al,亮度为4330cd/m2,色坐标为(0.51,0.44),最大流明效率为6.77lm/W。

NPB厚度对异质结OLED载流子复合区域的调控

通过调控p型半导体N,N′-bis（naphthalen-1-y）-N,N′-bis（phenyl）benzidine（NPB）层的厚度,制备了结构为ITO/NPB/aluminum（Ⅲ）bis（2-methyl-8-quinolinato）-4-phenylphenolate（BAlq）/NPB（0-18nm）/tri-（8-hydroxyquinoline）-aluminum（Alq3）/Mg∶Ag的多层有机电致发光器件。分析结果表明,在该类异质结器件中,NPB不仅可以作为空穴传输材料,在适当的厚度范围内,它还可以起到调控载流子复合区域的作用;当NPB厚度在0-18nm之间变化时,随着其厚度增加器件发光颜色可由蓝色变为绿色。通过器件发光光谱的表征可以得知,器件的载流子复合区域相应地由BAlq层转移至Alq3层。

有机层界面电荷聚集及其对OLED性能的影响

采用金属A l、合金Mg∶Ag以及复合层LiF-A l作为阴极材料,利用真空加热蒸镀法制备了异质结有机发光器件(OLED),研究了阴极材料与器件有机层界面电荷聚集之间的关系。结果表明,界面电荷聚集与阴极材料密切相关,LiF-A l复合层阴极器件的界面聚集电荷最少,而A l金属阴极器件的界面聚集电荷最多。同时,通过测试器件的光电性能,进一步研究了阴极材料对OLED发光特性的影响。实验结果显示,LiF-A l复合层阴极器件具有最大的发光亮度和效率、最小的启亮电压和驱动电压。

NPB/Alq_3双层有机电致发光器件薄膜厚度与器件性能的优化

研究了以NPB为空穴传输层、Al_(q3)为发光层的双层异质结有机电致发光器件的薄膜厚度对器件性能的影响.制备了一系列具有不同NPB和Al_(q3)厚度的器件并测试了其电致发光特性.结果表明,器件电流随Al_(q3)与NPB厚度变化的关系并不相同.不同有机层厚度双层器件的电流机制符合陷阱电荷限制(TCL)理论,随外加电压的增大,器件电流经历了欧姆电导区、TCL电流区、陷阱电荷限制.空间电荷限制(TCL-SCL)过渡区三个区域的变化.当有机层厚度匹配为NPB(20nm)/Al_(q3)(50nm)时可以获得性能优良的器件.器件的流明效率-电压关系曲线的变化规律是在低电压区较快达到最大值,然后随电压的增加逐渐降低.

单层有机电致发光器件的电流传导机制的数值拟合分析

采用真空蒸镀的方法制备了以八羟基喹啉铝(Alq3)为功能层的单层同质结有机电致发光器件,器件结构为indium-tin-oxide(ITO)/tris-(8-hydroxylquinoline)-aluminum(Alq3)(x nm)/Mg:Ag.通过改变有机功能层的厚度,采用陷阱电荷限制电流(TCLC)理论对器件电流的数值拟合方法具体地研究了不同薄膜厚度的有机半导体器件内部电流的传导机制,验证了实验结果和理论推导的一致性.结果表明,Alq3层厚度较低的单层器件随外加电压增大,器件电流经历了从欧姆电导区、TCLC区到TCLC-空间电荷限制电流(SCLC)过渡区三个区域的变化;而对于Alq3层厚度较高的单层器件,Alq3层中的陷阱机构增多,导致电流-电压曲线的SCLC区域消失.

低应力PECVD氮化硅薄膜的制备

研究了等离子增强化学气相淀积(PECVD)工艺中射频条件(功率和频率)对氮化硅薄膜应力的影响。对于不同射频条件下薄膜的测试结果表明:低频(LF)时氮化硅薄膜处于压应力,高频(HF)时处于张应力,且相同功率时低频的沉积速率和应力分别为高频时的两倍左右;在此基础上采用不同高低频时间比的混频工艺实现了对氮化硅薄膜应力的调控,且在高低频时间比为5∶1时获得了应力仅为10MPa的极低应力氮化硅薄膜。

蓝光OLED的掺杂研究

采用蓝色发光材料ADN为主体发光材料、BAlq3为掺杂材料,通过改变BAlq3的掺杂浓度制备了结构为ITO／NPB／ADN:BAlq3／Alq3／Mg:Ag的一系列蓝光有机发光器件(OLED)。研究了器件各有机层之间的能级匹配和BAlq3的掺杂浓度对载流子注入、传输、复合以及发光色纯度的影响。实验结果表明,空穴阻挡材料BAlq3的掺入显著影响OLED的电流密度、发光亮度、发光效率和发光光谱,当BAlq3的掺杂浓度为25％时,OLED的发光效率为1．0 lm／W,发光光谱的峰值为440 nm,色纯度为(0．18,0．15),未封装器件的半衰期为950小时,器件同时满足了高效率和高色纯度的要求。

基于NPB的未掺杂高效蓝色有机电致发光器件

采用真空镀膜的方法制备了基于NPB的高效蓝色有机电致发光器件(OLED),其结构为:ITO/NPB/BCP/Alq3/Mg∶Ag和ITO/TPD/NPB/BCP/Alq3/Mg∶Ag,由于BCP对空穴的阻挡作用,器件的发光谱峰均位于441 nm处,为NPB的EL特征光谱,实现了蓝色发光。在15 V时,器件的最高亮度为2 880和3 000 cd/m2,分别在2.5 V和1.5 V器件启亮之后,最大流明效率为4.00和5.63 lm/W,CIE色坐标为(0.14,0.08)和(0.15,0.11)。

电极材料对NPB/Alq_3有机电致发光器件性能的影响

采用不同材料作为有机电致发光器件(OELDs)的电极,制备了基本结构为[阳极/NPB(40 nm)]/Alq_3(50 nm)/阴极]的异质结双层器件,并通过改变OELDs器件的阴极或阳极来研究电极材料对器件光电性能的影响.研究结果表明,各器件电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)关系的基本特征与陷阱电荷限制电流(TCLC)机制的拟合情况相符.由于有机材料本身能级的无序性以及载流子迁移率对温度和电场的依赖性,不同电极的载流子注入能力与其功函数并无直接关系.双层器件中由于空穴传输层的引入,使得载流子复合区域位于有机层异质结界面处,降低了金属阴极对激子的猝灭作用,从而大大提高了器件性能.此外,金属电极OLEDs器件结构具有的微腔效应会导致发射光谱的位移和谱峰宽度变窄,这表明通过对金属电极的表面改性和优化可使器件性能超过常规结构的器件.