用于溶液工艺发光二极管的金属氧化物界面层研究

发布时间：2021-04-09 20:14

　　本论文围绕金属氧化物界面层在溶液工艺发光二极管器件（LED）中的应用展开研究,旨在理解溶液工艺氧化物界面层的性质和LED性能之间的关系,开发性质满足溶液工艺LED器件需求的氧化物界面层材料。针对氧化锌（ZnO）胶体纳米晶电子注入层和氧化镍（NiOx）空穴注入层在溶液工艺LED应用中存在的问题,分别在纳米晶合成和界面层薄膜后处理阶段对它们的性质进行调控,并研究了调控前后界面层薄膜性质对LED性能的影响。在电子注入层方面,通过化学反应动力学的控制,实现了对ZnO纳米晶的铟（In3+）掺杂,合成出了 In3+掺杂的ZnO纳米晶（IZO）,发现In3+掺杂能提高ZnO纳米晶的自由电子浓度。随后,经过配体交换和成膜工艺的优化制备了高质量的IZO纳米晶薄膜,并实现In3+掺杂调控ZnO纳米晶薄膜的表面功函数。将IZO薄膜作为电子注入层,应用于溶液工艺有机发光二极管器件中。研究结果显示:IZO纳米晶能将器件的开启电压降低0.5V,效率提高一倍多。基于扫描开尔文探针显微镜的研究结果,我们发现器件性能的提高是因为,In3+掺杂对薄膜表面功函数的调控作用降低了器件中电子注入的势垒。在空穴注入层方面,针对溶... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．２喷墨打印工艺制备的高分辨率（ａ）?ＯＬＥＤ像素点［１６］和（ｂ）量子点图案［１９】

ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．??根据发光材料的种类和性质差异，溶液工艺ＬＥＤ器件的具体结构多种多样。??但是，概括起来，溶液工艺ＬＥＤ器件的典型结构有正型和反型两种结构（图２．３）。??不管是正型结构还是反型结构，发光层和阴极之间一般都有电子传输层（ＥＴＬ），??发光层和阳极之间一般都有空穴传输层（ＨＴＬ），而且电子传输层和空穴传输层??都可能不止一层，有可能是多种材料组成的多层结构。多层结构的界面层一般是??为了形成阶梯式的能级结构，减小电子或空穴的注入势垄｜Ｕ５１，也可能是为了在??发光层和电子／空穴传输层之间插入空穴／电子阻挡层［２６＿２７１。??在正型和反型两种结构中，光都是从透明电极一侧出来，常用的透明电极一??般为铟锡氧（ＩＴＯ）或氟锡氧（ＦＴＯ）电极。在正型结构中，１Ｔ０或ＦＴＯ做阳极，??阴极材料一般为Ｃａ、Ｍｇ、Ａ１或Ａｇ等功函数低的金属。但由于Ｃａ和Ｍｇ化学??稳定性差，易与空气中的氧和水汽反应，在引入合适的电子传输层后，阴极通常??可以采用Ａｌ、Ａｇ或金属合金等更为稳定的金属［２５］。为了增大阳极材料的功函数

的发光中心既可能是连续的钙钛矿晶体薄膜，也可能是有机分子半导体和胶体量??子点单晶，但是在不考虑不同发光中心内部激子行为差异的情况下，溶液工艺??ＬＥＤ所涉及的基元物理过程类似。如图２．４所示，溶液工艺ＬＥＤ在外加电场的驱动??下工作时所涉及的基元物理过程包括（１）电子和空穴分别从阴极和阳极注入??到载流子传输／注入层的导带（或最低未占分子轨道，ＬＵＭＯ）和价带（或最高占??据分子轨道，ＨＯＭＯ）能级，（２）电子和空穴在载流子传输／注入层内的传输，（３）??电子和空穴分别从载流子传输／注入层注入到发光层的导带（或ＬＵＭＯ）和价带??（或ＨＯＭＯ）能级，（４）注入的载流子在发光中心内形成激子，（５）激子在发光??中心内辐射复合释放出光子，（６）光子发射出器件。上述每一个基元物理过程几??乎都会受到界面层性质的影响，并最终影响ＬＥＤ器件的性能。??ＥＱＥ是衡量ＬＥＤ器件光电转换效率的最核心指标，它的高低由上述六个基元??６??


本文编号：3128246