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掺杂有机光电子器件的研究

作 者: 程翠然
导 师: 秦大山
学 校: 河北工业大学
专 业: 高分子化学与物理
关键词: OLED 碳酸锂 PTCDA N型掺杂 反转底发射OLED 叠层OLED
分类号: TN36
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


有机发光二极管(organic light emitting diodes, OLEDs)正在成为绿色照明和平板显示的主流技术。但在技术方面仍存在诸多问题亟待解决,如:电子注入能力弱,本征载流子浓度低,电导率低等。而可用于AMOLED技术的反转底发射有机发光二极管(inverted bottom-emission organic light emittingdiode, IBOLED),电子由氧化锡铟(ITO)向有机功能层的注入和传输能力比传统OLED更弱。因此,提高电子的注入和传输能力对于获得高性能的OLED和IBOLED起着至关重要的作用。对电子传输材料进行N型掺杂是提高电子注入和传输能力的有效手段之一。我们采用苝四甲酸二酐(3, 4, 9, 10perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA)作为N型母体材料,碳酸锂(lithium carbonate, Li2CO3)作为掺杂剂;PTCDA相比于传统N型材料4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline,Bphen)和2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(bathocuproine, BCP),价格更低廉,热稳定好且易于加工。研究发现碳酸锂(Li2CO3)能够在特定温度和压强下分解出氧化锂(Li2O)和氧气(O2)等,在超高真空度下热蒸镀,阴极Al可以将分解出的Li2O还原为Li原子,Li原子可以与N型材料PTCDA进行掺杂,我们进一步优化了掺杂浓度,制备出八羟基喹啉铝(8-quinolinolato aluminum, Alq3)作为发光层的底发射器件,与传统Li2CO3: BCP/Al和LiF/Al结构器件相比,具有更低的驱动电压、更高得亮度及相当的功率效率。基于氧化锡铟(ITO)作为透明阴极和金属铝(Al)作为阳极,制备反转底发射有机发光器件,能够与a-Si TFT(Amorphous Silicon Thin Film Transistor)驱动电路更好的结合使用,本实验采用Li2CO3:PTCDA/Li2CO3: BCP双N型掺杂层作为电子注入(传输层),制备的器件结构如下:ITO/ Li2CO3:PTCDA/Li2CO3: BCP/ AlQ3/ NPB/ MoO3/ Al,相比于只应用Li2CO3 :BCP作为电子注入层的器件,具有更低的驱动电压,更高的亮度及相当的功率效率。尝试制备了Li2CO3: BCP/ MoO3和Li2CO3: PTCDA/ MoO3作为连接层的叠层器件,通过比较得出Li2CO3: BCP/ MoO3可以做为连接层,应用于叠层器件。在此基础上进一步探索研究了应用连接层Li2CO3:BCP/ MoO3/ MoO3: NPB(x: 1)的单极性器件,通过比较不同掺杂浓度器件性能的优劣,得出作为连接层的最优掺杂比2:1。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-23
  §1-1 OLED的简介  10-13
    1-1-1 OLED的研究进展  10-11
    1-1-1 OLED的应用前景  11-13
  §1-2 OLED的结构及发光原理  13-17
    1-2-1 OLED的结构  13-14
    1-2-2 OLED的工作原理  14-17
  §1-3 OLED各功能层材料的选择  17-21
    1-3-1 发光材料的选择  17-18
    1-3-2 载流子传输材料的选择  18-20
    1-3-3 电极材料的选择  20-21
  §1-4 OLED的N型掺杂及研究意义  21-23
    1-4-1 OLED的N型掺杂  21-22
    1-4-2 研究的意义  22-23
第二章 实验部分  23-30
  §2-1 OLED的制备  23-27
    2-1-1 实验仪器与原料  23-25
    2-1-2 器件的制备工艺流程  25-27
  §2-2 OLED的主要评价参数  27-30
    2-2-1 电流-电压(I-V)曲线  27
    2-2-2 亮度-电压(L-V)曲线  27
    2-2-3 发光效率  27-28
    2-2-4 材料发光光谱  28-29
    2-2-5 色度  29
    2-2-6 寿命  29-30
第三章 N型掺杂的PTCDA作为电子注入层应用于器件的研究  30-39
  §3-1 实验条件摸索  30-32
    3-1-1 不同掺杂浓度PTCDA复合薄膜电导率的研究  30-31
    3-1-2 不同掺杂浓度PTCDA对有机发光器件性能的影响  31-32
  §3-2 N型掺杂的PTCDA复合材料对OLED性能提高的研究  32-38
    3-2-1 PTCDA复合薄膜的结构性质的研究  32-33
    3-2-2 器件结构的选择  33-38
      3-2-2-1 PTCDA复合薄膜电学性质的研究  34-35
      3-2-2-2 有机发光器件性能的研究  35-38
  §3-3 本章小结  38-39
第四章 反转底发射及叠层有机发光二极管的研究  39-50
  §4-1 应用两个N型掺杂层反转底发射有机发光二极管的研究  39-45
    4-1-1 器件结构的选择  39-45
      4-1-1-1 双掺杂层电学性质的研究  40-41
      4-1-1-2 反转底发射有机发光器件性能的研究  41-43
      4-1-1-3 双N型掺杂层界面电子注入机理的研究  43-45
  §4-2 叠层器件的探索研究  45-49
    4-2-1 叠层有机发光器件的研究  45-47
    4-2-2 连接层性能的比较  47-49
  §4-3 本章小结  49-50
第五章结论  50-51
参考文献  51-57
致谢  57-58
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 半导体光电器件
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