有机电致发光器件的制备工艺研究及器件结构优化

论文摘要

有机电致发光器件（OLED）具有低压直流驱动、主动发光、色彩丰富、效率高、亮度强、寿命长、体积轻、能耗低以及响应速度快等许多卓越优点，被认为是新一代平板显示器（FPD）的有力竞争者，在照明光源和光电耦合器领域也具有诱人的前景。目前，OLED在小型平板显示领域和汽车仪表、手机屏和数码相机显示屏等方面已投入商用。然而，OLED还存在一些问题，特别是在稳定性和寿命方面仍有待提高。本文围绕OLED制备工艺及器件结构优化这一主题，对有机薄膜制备、膜厚控制、器件制作及其结构优化等关键技术进行了较为深入系统的研究。对蒸发源的设计和制作。在石英坩埚外壁绕有直径为0.4mm粗的辐射加热钨丝，并且将钨丝设计为上密下疏均匀绕制分布，以获得加热时上高下低的温差以提高蒸发源加热时的温度均匀性。在石英坩埚顶口处盖上开有直径约为2mm蒸发孔的挡板，提高了蒸发源加热时的蒸发速度的稳定性。研究了采用水杨醛缩乙二胺锌（Zn（salen））作为发光材料制备OLED的工艺，确定了最佳工艺条件。实验结果表明：淀积系统的真空度、有机薄膜的沉积速率以及ITO衬底的温度等制备工艺参数对OLED的光电性能具有显著性影响。发光层的沉积速率为0.3 nm／s，并且淀积系统真空度在2×10-3Pa和ITO衬底温度在150℃时，所制备的OLED具有较好的器件性能。通过对制备好的器件封装进行观察和测试，发现封装对于OLED性能具有很大影响。简单封装（如薄膜封装和封装板封装等）在一定程度上能够抑制黑斑的产生，延长发光器件的寿命，但是，并不能完全阻止器件失效的发生。水分和氧气的渗透是影响器件光电性能的重要因素。在对有机薄膜制备、膜厚控制以及器件制作等关键技术进行研究的基础上，设计研究了两种结构的OLED器件，即双量子阱结构和具有光学微腔效应的插层结构，详细分析了两种OLED器件的光电性能，与传统型结构的OLED相比，双量子阱结构和具有光学微腔效应的插层结构的器件性能更为优越。因此，OLED的结构优化是改善器件光电性能的一个关键因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 有机电致发光研究的历史回顾
• 1.2 有机电致发光研究的发展现状
• 1.2.1 材料及器件方面
• 1.2.2 机理方面
• 1.2.3 应用方面
• 1.3 有机电致发光器件的材料、结构与制备
• 1.3.1 有机电致发光器件材料
• 1.3.2 有机电致发光器件结构
• 1.3.3 有机电致发光器件制备
• 1.4 本文的研究内容及创新点
• 第二章 有机电致发光理论基础
• 2.1 有机电致发光器件的发光机理及理论模型
• 2.1.1 有机材料能带的形成以及能级结构的表征
• 2.1.2 有机电致发光器件发光过程
• 2.1.3 有机电致发光载流子注入与传输模型
• 2.2 光学微腔与量子阱结构器件的发光机理及发光特点
• 2.2.1 光学微腔
• 2.2.2 量子阱
• 2.3 表征电致发光器件性能的指标
• 第三章 水杨醛缩乙二胺锌发光器件的制备工艺研究
• 3.1 有机层成膜工艺的研究
• 3.1.1 ITO衬底的表面处理
• 3.1.2 有机材料蒸发源的设计
• 3.1.3 镀膜速度和稳定性监控
• 3.1.4 蒸镀膜厚的均匀性问题
• 3.2 有机层蒸镀工艺条件与器件性能的关系
• 3.2.1 实验
• 3.2.2 真空度对器件性能的影响
• 3.2.3 沉积速率对器件性能的影响
• 3.2.4 衬底温度对器件性能的影响
• 3.3 封装工艺对OLED性能的影响
• 3.3.1 薄膜封装实验
• 3.3.2.封装板封装实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 有机电致发光器件结构的优化设计
• 4.1 双量子阱结构对OLED性能的影响
• 4.1.1 Zn（salen）的能级以及器件的能级结构
• 4.1.2 实验结果分析与讨论
• 4.2 插层结构对OLED性能的影响
• 4.2.1 器件结构及实验
• 4.2.2 实验结果分析和讨论
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及专利
• 致谢