有机发光器件界面与器件稳定性的研究

论文摘要

随着有机半导体工业的飞速发展,人们对有机功能器件中基础物理、化学问题的研究越来越深入。在以有机光发射二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OFET）及有机光伏电池（OPVC）等典型多层膜结构器件中,提高界面载流了注入效率以及器件寿命一直是人们努力的重点。界面载流子的注入效率最主要的是受注入势垒的影响。在Schottky-Mott模型下,金属/有机界面电子（空穴）注入势垒取决于金属费米能级到LUMO（HOMO）的能量大小,但实际的多数金属/有机界面和部分有机/有机界面,由于界面偶极子的存在而偏离该模型。因此,研究有机半导体界面的电子能级结构和界面偶极子对有机光电器件的优化具有基础指导意义。光电子能谱技术（UPS/XPS）已经被证实是研究有机半导体表面与界面能级排列及界面化学的一种行之有效的实验方法。本文利用同步辐射光电子能谱技术,在超高真空环境中采取分步沉积的原位薄膜制备方法,对有机/金属界面的形成过程与电子结构进行了大量的研究。另外,在有机发光器件的恒压特性和器件空穴传输控制方面也进行了研究。具体如下:1、我们利用高分辨同步辐射光电子能谱,仔细研究了LiF/Al/Alq3、Al＼LiF和LiF＼Al界面的电子结构特性。清楚地看到在Al/LiF界面的电子转移过程,为LiF作为缓冲层在Al/Alq3器件界面的化学反应机制提供了直接的实验证据。2、我们对C60修饰过的Al金属表面进行同步辐射光电子能谱研究,仔细测量分析了Al＼C60和Al＼C60＼NPB界面的价带,观察到了C60修饰的Al金属表面功函数提高,以及C60的插入导致Al＼NPB界面空穴注入势垒从1.55eV降低到0.57eV的价带信息。3、我们研究了典型OLEDs（ITO＼NPB＼Alq＼LiF＼Al）的恒压工作特性,对器件在恒压开启之时的稳定性进行了探讨。另外,我们将电离性质不同的金属如Li,Al,Ag和Au与NPB进行掺杂,分析金属有机掺杂体系对空穴传输阻挡作用,并认为金属掺杂对空穴的阻挡与他们的电离性有关。我们在电子传输层中,利用金属掺杂对空穴的阻挡作用来降低器件的漏电流,可以有效地提高器件的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 有机发光器件简介
• 1.1.1 有机光电器件发展背景
• 1.1.2 有机发光器件（OLEDs）的发展历史
• 1.1.3 有机器件的结构和界面
• 1.2 OLEDs中的界面
• 1.2.1 无机半导体界面相关理论的回顾
• 1.2.1.1 Shottky—Mott模型
• 1.2.1.2 Bardeen模型
• 1.2.1.3 OLEDs的界面电子态
• 1.2.1.4 有机半导体界面偶极子（Dipole）的形成
• 1.2.2 OLEDs的界面
• 60/A1复合阳极的表面机理研究'>1.3 C₆₀/A1复合阳极的表面机理研究
• 1.4 发光器件方面的研究
• 1.5 选题的意义和主要内容
• 参考文献
• 第二章 有机半导体界面及电致发光器件的实验研究
• 2.1 同步辐射光电子能谱
• 2.1.1 光电子能谱基本原理
• 2.1.2 光电子能谱仪
• 2.1.3 同步辐射光电子能谱
• 2.2 有机半导体界面电子结构的实验测量
• 2.3 表面物理线站简介
• 2.4 OLEDs器件的制备和测试
• 2.4.1 衬底及其预处理
• 2.4.1.1 清洗
• 2.4.1.2 臭氧处理
• 2.4.2 有机分子束沉积系统
• 2.4.3 晶体振荡器
• 2.4.4 电流-亮度-电压特性
• 参考文献
• 第三章 A1电极OLEDs中缓冲层LiF的化学反应机制研究
• 3.1 研究背景
• 3.2 各种模型介绍
• 3.2.1 界面偶极层导致能级重新排列模型
• 3.2.2 化学反应模型
• 3.2.3 隧穿势垒的降低模型
• 3.3 化学反应机制的光电子能谱研究
• 3.3.1 A1与LiF两者的反应
• 3.3.2 不同的沉积次序对A1和LiF界面电子态的影响
• 3.3.2.1 A1沉积在LiF上形成的A1、LiF界面光电子能谱研究
• 3.3.2.2 LiF沉积在A1上形成的LiF/A1界面光电子能谱研究
• 3.3.3 LiF与A1界面沉积次序不同形成的界面对电子注入的影响
• 3.4 结论
• 参考文献
• 60/A1复合阳极界面的光电子能谱研究'>第四章 C₆₀/A1复合阳极界面的光电子能谱研究
• 4.1 研究背景
• 60修饰的A1表面空穴注入势垒的价带谱研究'>4.2 关于C₆₀修饰的A1表面空穴注入势垒的价带谱研究
• 4.2.1 NPB/A1界面价带谱
• 60作中间层的NPB/A1界面价带谱'>4.2.2 有C₆₀作中间层的NPB/A1界面价带谱
• 4.3 结论
• 参考文献
• 第五章 OLEDs恒压工作特性与空穴可控传输研究
• 5.1 OLEDs的恒压工作特性
• 5.1.1 研究背景
• 5.1.2 OLEDs的恒压工作特性
• 5.2 空穴传输的可控性研究
• 5.3 小结
• 参考文献
• 致谢