有机光电器件 ——有机小分子电致发光器件的电极界面修饰

论文摘要

有机电致发光器件（organic light emitting devices）包括了小分子发光器件（molecular light emitting devices）和聚合物发光器件（polymer light emitting devices）。它的结构一般是三明治结构,即在金属阴极和透明阳极之间夹一层或多层有机薄膜。在电极间施加一定的电压后,电子和空穴分别由阳极和阴极注入到有机层,其中部分电子和空穴在有机层中复合后发光。本论文主要研究有机小分子电致发光器件的电极界面修饰,希望能通过器件电极的修饰提高电子和空穴注入有机层的效率,从而改善器件性能。器件电极的修饰方法主要是使用低功函数阴极材料、高功函数的阳极材料,或者是在电极和有机层之间插入一层超薄的修饰层来提高电子和空穴的注入效率。将大约1nm薄的LiF缓冲层插入到电子传输层与Al阴极之间后,在8.2V电压驱动下,器件发光强度可达到30.5mcd,即最大发光亮度是1.22kcd/m2。而在5.5V电压下,器件最大光功率效率达至0.93lm/W。在器件的阳极界面修饰中,ZnPc或C60小分子被用来作为阳极界面修饰的材料,当在氧化铟锡（ITO）和空穴传输层（HTL）之间插入一层薄的ZnPc或C60材料时,可大大改善有机电致发光器件的电致发光强度,电致发光效率和开启电压。使用ZnPc作为阳极修饰层的器件性能明显好于未使用ZnPc修饰的器件,在7.42V的驱动电压下,器件最大发光亮度可达到1.428kcd/m2;在4.3V电压驱动下时,最大光功率效率为1.41lm/W;而未使用缓冲层的器件在8V的驱动电压下达到最大发光亮度1.212kcd/m2;在5.5V电压驱动下时,最大光功率效率为0.93lm/W。此外,使用ZnPc缓冲层后,阳极薄膜表面更连续平整。使用C60作为阳极修饰时,在8.2V电压驱动下,最大发光亮度1.756kcd/m2;而在5V电压驱动下,器件得到最好的光功率效率1.25lm/W。同时,使用ZnPc或C60作为有机电致发光器件的阳极修饰材料,器件的开启电压明显下降。此外,聚对苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为阳极ITO修饰材料,可大大改善ITO阳极的功函数和阳极表面的平整度,从而提高空穴的注入效率。因此,通过原子力显微镜（AFM）及电阻率测量设备对聚对苯乙烯磺酸的表面形貌和电导率进行了研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机电致发光器件的历史发展及特点和应用
• 1.1.1 历史回顾
• 1.1.2 特点及应用
• 1.1.3 总体进展
• 1.2 有机电致发光器件的基本结构
• 1.2.1 单层器件结构
• 1.2.2 双层器件结构
• 1.2.3 三层器件结构
• 1.2.4 多层器件结构
• 1.2.5 带有掺杂层的器件
• 1.3 实现 OLEDs 全彩显示方法
• 1.4 有机电致发光器件的电极界面修饰
• 1.4.1 阴极界面修饰
• 1.4.2 ITO 阳极的表面清洗处理
• 1.4.3 ITO 阳极界面修饰
• 1.5 器件的重要参数
• 1.5.1 发光强度与发光亮度
• 1.5.2 色度
• 1.5.3 发光效率
• 1.6 有机电致发光器件的发光机理和特性
• 1.6.1 有机电致发光器件的发光机理
• 1.6.2 载流子的注入与传输机制
• 1.6.3 载流子的复合
• 1.7 主要工作与论文结构
• 1.7.1 本文的主要工作
• 1.7.2 本文的论文结构
• 第二章 有机电致发光器件的制备工艺、实验材料及设备
• 2.1 引言
• 2.2 ITO 玻璃清洗处理
• 2.3 ITO 玻璃图案的光刻工艺
• 2.4 ITO 玻璃的臭氧-紫外处理
• 2.5 有机电致发光器件有机薄膜制备工艺
• 2.5.1 真空蒸镀成膜
• 2.5.2 旋涂成膜及及膜厚的控制
• 2.6 有机小分子电致发光器件的实验材料
• 2.6.1 发光材料
• 2.6.2 空穴传输材料 TPD
• 60、ZnPc、PEDOT：PSS、 LiF'>2.6.3 界面修饰材料C₆₀、ZnPc、PEDOT：PSS、 LiF
• 2.6.4 电极
• 2.7 有机电致发光器件的实验使用设备
• 2.7.1 有机材料蒸镀成膜设备—真空蒸镀设备
• 2.7.2 有机电致发光器件的测试设备
• 2.7.3 有机薄膜表面形貌测试设备—原子力显微镜（AFM）
• 第三章 使用LiF 绝缘层修饰阴极对器件性能的影响
• 3.1 实验
• 3.2 结果及分析
• 3.2.1 器件的电流-电压、光强-电流特性曲线
• 3.2.2 光谱及光效
• 3.3 结论
• 第四章 缓冲层ZnPc 对小分子电致发光器件（OLEDs）特性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.3 结果及分析
• 4.3.1 ITO/ZnPc 的表面形貌
• 4.3.2 器件的电流-电压、电压-光强特性曲线
• 4.3.3 光谱及光功率效率
• 4.4 结论
• 60作为空穴阻挡层的的高效小分子电致发光器件'>第五章 用C₆₀作为空穴阻挡层的的高效小分子电致发光器件
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.3 结果及分析
• 5.3.1 器件的电流-电压、电压-光强特性曲线
• 5.3.2 光谱及光功率效率
• 5.4 结论
• 第六章 乙二醇溶剂对PEDOT:PSS 薄膜表面形貌和电导率的影响
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.3 结果及讨论
• 6.3.1 薄膜的表面形貌
• 6.3.2 薄膜的电导率
• 6.4 结论
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （硕士期间发表论文）