有机电致发光二极管阳极的表面改性

论文摘要

有机电致发光二极管（OLED）显示技术被认为是最具发展前景的下一代平板显示技术之一。目前,人们研究的热点集中在提高器件的性能和稳定性方面。有机电致发光器件的性能和载流子的注入有着密切地关系。研究表明为了实现空穴的有效注入,阳极的功函数必须与邻近的有机材料的最高占有轨道（HOMO）相匹配。而通常使用的阳极材料ITO与典型的空穴传输材料的HOMO能级并不匹配。对ITO进行表面改性是实现载流子平衡注入的有效手段。柔性有机电致发光二极管（FOLED）具有可弯曲、重量轻、便于携带等优势,是OLED发展的一个重要方向。但在聚合物衬底上制备的ITO薄膜在弯曲时容易碎裂和剥离,从而造成器件失效。因此,研究制备工艺相对简单能够替代ITO薄膜的透明导电薄膜就显得非常必要。针对上述问题,我们进行了如下研究工作:1.利用循环伏安法（CV）,以[Fe（CN）6]4-/3-氧化还原对为探针离子,研究了4-氟苯硫醇分子在金电极表面的自组装行为。结果表明:在室温条件下自组装0.5h即可以在电极表面形成稳定的单分子膜。自组装24h可以在电极表面形成致密的单分子层,表面覆盖度约为95%。2.研究了自组装单分子膜修饰的金属银膜作为有机电致发光器件的空穴注入层。利用四探针（Four Point Probe）、紫外可见光谱（UV-vis）、扫描电镜（SEM）、X-射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）等测试手段研究了自组装膜的加入对于ITO性能的影响。制备了器件结构为ITO/Ag/SAM/NPB/ Alq3/LiF/Al的经典双层结构器件。研究了器件的性能并与传统的器件进行了对比。考察了金属薄膜厚度与透光率、表面方口电阻的关系;衬底的表面粗糙度与透光率和表面方口电阻的关系;配合原子力显微镜优化了其厚度。考察了银膜厚度的变化对器件性能的影响。研究结果表明:在ITO表面制备自组装单分子膜修饰的5 nm厚的金属银膜,可以在保持原有阳极透明性的基础上,增强空穴的注入,改善界面的形貌,进而提高器件性能。在此基础上,制备了ITO/Ag/SAM/m-MTDATA/NPB/Alq3/LiF/Al器件。器件的启亮电压4V,最大电流效率6.9 cd/A,最大亮度为34680 cd/m2 （12 V）;高于以ITO为阳极的对比器件25300 cd/m2 （12 V）。该内容的探索为后面的柔性器件的制备摸索了条件。3.研究了自组装单分子膜修饰的金属银膜作为柔性有机电致发光器件的阳极。考察了金属薄膜厚度与透光率、表面方口电阻的关系;采用原子力显微镜观察了衬底的表面粗糙度。制备了柔性底发射和柔性顶发射器件。柔性底发射器件的启亮电压为4V,7V时最大电流效率达到5.6 cd/A,8 V时器件最大亮度达到27000 cd/m2。柔性顶发射器件的启亮电压低于4V,在6.5 V亮度达到了27760 cd/m2,6 V时效率达到最大为7.38 cd/A。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 有机电致发光器件结构和基本原理
• 1.2.1 有机电致发光器件的基本结构
• 1.2.2 电致发光的基本原理
• 1.2.3 评价有机电致发光器件性能的重要参数
• 1.2.4 提高器件性能途径
• 1.3 柔性有机电致发光器件
• 1.3.1 柔性有机电致发光器件的应用
• 1.3.2 柔性有机电致发光器件的研究现状
• 1.3.3 柔性有机电致发光器件存在的问题
• 1.4 自组装单分子膜
• 1.4.1 自组装单分子膜简介
• 1.4.2 自组装膜的分类
• 1.4.3 成膜反应动力学
• 1.4.4 自组装单分子膜的热稳定性
• 1.4.5 自组装单分子膜的结构
• 1.4.6 自组装单分子膜的表征
• 1.4.7 自组装单分子膜的应用
• 1.5 本论文工作的提出及其主要研究内容
• 第二章 采用自组装单分子膜对ITO 进行表面改性的研究
• 2.1 引言
• 2.2 硫醇在金表面自组装膜的电化学性质
• 2.2.1 材料与试剂
• 2.2.2 自组装膜电极的制备
• 2.2.3 电化学测量系统
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.2.4.1 Au/SAMs 单分子膜成膜过程研究
• 2.3 采用自组装单分子膜对ITO 进行表面改性研究
• 2.3.1 原料及测试方法
• 2.3.2 自组装单分子膜修饰的ITO 性能表征
• 2.4 器件的制备及性能研究
• 3/LiF/Al 的器件'>2.4.1 结构为ITO/Ag/SAM/NPB/ Alq₃/LiF/Al 的器件
• 3/LiF/Al 的器件'>2.4.2 结构为ITO/Ag/SAM/m-MTDATA/NPB/Alq₃/LiF/Al 的器件
• 2.5 小结
• 第三章 新型阳极的柔性有机电致发光器件的制备与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 柔性底发射器件
• 3.3 柔性顶发射器件
• 3.3.1 器件结构
• 3.3.2 器件的制备
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 第四章 全文结论
• 4.1 全文总结
• 4.2 存在问题及下一步研究工作的建议
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢