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金属/共轭聚合物表面与界面的光电子能谱研究

作　者: 赵伟
导　师: 朱俊发
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 核技术及应用
关键词: AFM SRPES XPS Ca Li rr-P3HT PDHFV 表面与界面 化学反应 电子结构
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


共轭聚合物发光二极管(PLED)是平板显示领域的前沿技术,器件结构的设计及其性能的提高是该技术的核心,而其中金属材料与聚合物发光层表面和界面的性质又是决定器件性能的关键因素之一。作者在硕士研究生期间,致力于以光电子能谱,特别是同步辐射光电子能谱为主要实验技术研究了聚合物发光器件中的金属电极与共轭聚合物的表面与界面,具体内容主要集中在以下几个方面:1.采用旋涂的方法制备出共轭聚合物Regioregular poly(3-hexylthiophene)(rr-P3HT)和Poly(9,9-di-n-hexylfluorenyl-2,7-vinylene)(PDHFV)薄膜样品,用原子力显微镜(AFM)观测样品薄膜的表面形貌,测量了表面粗糙度。2.在超高真空环境下,应用同步辐射光电子能谱(SRPES)和X射线光电子能谱(XPS)技术,原位研究了金属Ca在rr-P3HT薄膜样品上沉积过程中界面处的化学反应和电子结构。结果表明,Ca在rr-P3HT表面沉积过程中,不但引起了rr-P3HT的能带发生弯曲,而且选择性地与其中的S原子发生了强烈的化学反应;Ca传递电子给rr-P3HT,导致rr-P3HT功函数和电子注入势垒降低。并勾画出了当Ca沉积剂量为10 A时的界面能级排布图。3.利用光电子能谱原位观测研究了金属Li与rr-P3HT形成界面的过程。结果表明,在沉积Li的初始阶段(0-20 A),Li主要与rr-P3HT表面中微量的氧杂质以及S原子发生了化学反应,但与C元素并无明显的化学相互作用。当Li的沉积量为20 A至100 A之间,Li主要扩散进入rr-P3HT表面以下。在沉积量为100 A之后,Li主要在rr-P3HT表面呈三维生长。同时,在界面形成过程中,Li向rr-P3HT注入电子,引起了rr-P3HT能带弯曲,使真空能级与电子注入势垒得到有效的降低。4.应用光电子能谱研究了Ca在PDHFV表面逐层生长过程中的化学反应和电子结构。结果发现,除了Ca与PDHFV中的氧杂质反应,同时也与PDHFV中的C元素发生了化学反应,而且注入电子到PDHFV中,引起能带弯曲。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-28
  1.1 引言  10-11
  1.2 共轭聚合物发光器件的研究背景与进展  11-16
    1.2.1 有机电致发光的发展历程  11-13
    1.2.2 共轭聚合物LED和EL材料的研究进展  13-16
  1.3 研究金属与共轭聚合物界面的意义  16-18
    1.3.1 PLED的结构和EL机理  16-17
    1.3.2 金属与共轭聚合物界面的研究意义  17-18
  1.4 研究金属与共轭聚合物界面的现状与进展  18-26
    1.4.1 金属与聚合物界面电子结构的研究  18-20
    1.4.2 金属与聚合物界面化学反应及扩散现象的研究  20-22
    1.4.3 能带弯曲及“带隙态”的研究  22-26
  1.5 选题思路及论文内容  26-28
第二章 实验设备与实验方法  28-39
  2.1 共轭聚合物薄膜样品的制备  28-30
    2.1.1 旋涂方法及仪器  28-29
    2.1.2 硅片衬底的清洗  29
    2.1.3 聚合物薄膜的制备  29-30
  2.2 原子力显微镜（AFM）实验介绍  30-31
  2.3 光电子能谱介绍  31-36
    2.3.1 光电子能谱（PES）的基本原理  32-33
    2.3.2 光电发射的过程  33-34
    2.3.3 XPS和SRPES  34-35
    2.3.4 电子能量分析器  35-36
  2.4 表面物理实验站介绍  36-37
  2.5 光电子能谱实验介绍  37-39
第三章 Ca与rr-P3HT表面与界面的研究  39-52
  3.1 概述  39-40
  3.2 rr-P3HT薄膜的表面形貌  40-41
  3.3 Ca/rr-P3HT表面与界面的光电子能谱研究  41-51
    3.3.1 Ca与rr-P3HT界面的化学反应  41-46
    3.3.2 Ca与rr-P3HT界面的电子结构  46-49
    3.3.3 Ca/rr-P3HT界面能带弯曲与界面偶极  49-51
  3.4 本章结论  51-52
第四章 Li与rr-P3HT表面与界面的研究  52-66
  4.1 概述  52-54
  4.2 Li/rr-P3HT表面与界面的光电子能谱研究  54-65
    4.2.1 实验介绍  54-56
    4.2.2 Li在rr-P3HT表面沉积过程中的化学反应及生长模式研究  56-61
    4.2.3 Li/rr-P3HT界面电子态的研究  61-65
  4.3 本章结论  65-66
第五章 Ca与PDHFV表面与界面的研究  66-73
  5.1 概述  66
  5.2 PDHFV薄膜的表面形貌  66-67
  5.3 Ca/PDHFV表面与界面的光电子能谱研究  67-72
    5.3.1 实验介绍  67-68
    5.3.2 Ca与PDHFV界面的化学反应  68-71
    5.3.3 Ca与PDHFV界面的电子结构  71-72
  5.4 本章结论  72-73
第六章 总结  73-75
参考文献  75-83
个人简历、攻读学位期间发表的学术论文  83-84
致谢  84

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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 > 半导体二极管 > 二极管：按结构和性能分 > 发光二极管
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