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基于有机电致发光器件气体传感器的基础研究

作　者: 王然
导　师: 蒋亚东
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 有机电致发光 气体传感器 酞菁铜 聚3-己基噻吩 电流密度
分类号: TN383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着科学技术的飞速发展,气体传感器在石油勘探、环境监测、交通运输、医疗保健、国防军事等与人们息息相关的各个领域有着越来越重要的应用价值;与此同时,有机电致发光器件（OLED）因其宽视角、低功耗、高分辨率、响应速度快等独特的优势成为显示技术领域中的一朵奇葩。将两种技术有机地交叉融合在一起,研制出对某些气体具有敏感响应特性的有机电致发光新型气体传感器是本论文的核心内容。1.分别采用真空蒸镀法以及真空蒸镀和旋涂法相结合的方法制备了结构为ITO/NPB（30 nm）/Alq3（50 nm）/CuPc（x nm）/Mg:Ag（10:1, 250 nm）和ITO/NPB（30 nm）/Alq3（50 nm）/P3HT（x nm）/Mg:Ag（10:1, 300 nm）的有机电致发光气体传感器,对器件的基本特性进行了表征。以CuPc为敏感层的气体传感器,其发光中心为Alq3,电致发光波峰在540 nm左右,为绿光发射,器件具有典型的二极管整流特性;以P3HT为敏感层的气体传感器,其发光中心为P3HT,电致发光波峰在648 nm左右,为红光发射。2.搭建了综合性能测试平台,分别测试和分析了不同结构的器件在N2环境中电流密度和发光亮度的变化情况。结果表明:两种结构的器件在N2环境中其电流密度随着时间的增加而逐渐减小,发光亮度逐渐增大。这是因为置于N2中的器件表面会吸附通入的N2气体分子,并替换掉表面原来已经弱吸附的O2和H2O分子,在一定程度上影响了器件的性能。3.测试和分析了在NO2和H2S气体环境下以CuPc为敏感层的有机电致发光气体传感器性能的变化情况,研究了其对NO2和H2S的响应特性。结果表明,氧化性气体NO2能够使器件的电流密度降低,发光亮度增强,NO2浓度越大器件性能变化越明显;相反,还原性气体H2S能够增大器件的电流密度,降低器件的发光亮度,H2S浓度越大器件参数变化量也越大。同时比较了两种CuPc厚度下器件的响应特性,结果发现CuPc厚度较薄的器件更符合气体传感器的性能要求。最后对CuPc有机电致发光气体传感器的敏感机理进行了初步探讨和分析。4.测试和分析了在NO2和NH3气体环境下以P3HT为敏感层的有机电致发光气体传感器性能的变化情况,研究了其对NO2和NH3的响应特性。结果表明,氧化性气体NO2能够使器件的电流密度降低,还原性气体NH3能够增大器件的电流密度。最后对P3HT有机电致发光气体传感器的敏感机理进行了初步探讨。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 气体传感器概述  10-11
  1.2 气体传感器分类  11-14
  1.3 有机电致发光气体传感器的研究现状  14-17
  1.4 论文的设想  17-19
第二章 有机电致发光气体传感器基本理论  19-26
  2.1 敏感膜对气体分子的吸附作用  19-20
  2.2 材料的敏感机理模型  20-23
    2.2.1 晶界势垒模型  20-21
    2.2.2 空间电荷模型  21-22
    2.2.3 氧化还原模型  22-23
  2.3 论文采用的OLED 气体传感器基础理论  23-26
    2.3.1 有机电致发光的基本过程  23-24
    2.3.2 有机电致发光器件的结构  24-26
第三章 CuPc 有机电致发光气体传感器制备及测试分析  26-53
  3.1 酞菁及酞菁铜  26-28
  3.2 器件设计  28-31
    3.2.1 材料选用  28-29
    3.2.2 结构设计  29-30
    3.2.3 叉指电极  30-31
  3.3 器件制备  31-35
    3.3.1 实验材料及仪器  31-32
    3.3.2 ITO 处理  32-33
    3.3.3 有机薄膜蒸镀  33-34
    3.3.4 金属阴极制备  34-35
  3.4 器件性能测试  35-50
    3.4.1 测试平台  35
    3.4.2 器件的基本特性  35-38
    3.4.3 器件在N_2 环境下  38-41
    3.4.4 器件对NO_2 的气敏特性  41-45
    3.4.5 器件对H_2S 的气敏特性  45-50
  3.5 气敏机理探讨  50-51
  3.6 本章小结  51-53
第四章 P3HT 有机电致发光气体传感器制备及测试分析  53-66
  4.1 聚噻吩及P3HT  53-55
  4.2 器件设计及制备  55-58
    4.2.1 材料选用  55-56
    4.2.2 结构设计  56-57
    4.2.3 P3HT 薄膜旋涂  57-58
  4.3 器件性能测试  58-64
    4.3.1 器件的基本特性  58-61
    4.3.2 器件在N_2 环境下  61
    4.3.3 器件对NO_2 的气敏特性  61-63
    4.3.4 器件对NH_3 的气敏特性  63-64
  4.4 气敏机理探讨  64-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章 结论与展望  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-75
攻读硕士学位期间的研究成果  75-76

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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 > 发光器件 > 场致发光器件、电致发光器件
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