基于氧化石墨烯提高OLED器件性能的研究

发布时间：2020-04-16 08:11

【摘要】：有机电致发光器件(OLEDs)具有自发光,可视角宽,重量轻,能耗低等优点,被认为是新一代照明和平板显示技术的候选者。氧化石墨烯(GO)具有类似石墨烯的二维结构,其独特的光电特性使其备受关注。作为宽带隙材料,GO可应用于有机太阳能电池、OLED等有机光电子器件中。本文以GO作为空穴注入层或复合电极制备OLED器件,探究GO对OLED器件发光性能的影响,并对其机理进行了分析。本论文主要内容如下:1.研究不同厚度的GO空穴注入层(GO-HIL)对OLED器件发光性能的影响。制备OLED器件的结构为ITO/GO(x nm)/NPB(40 nm)/Alq_3(70 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100nm)。当GO-HIL厚度为3.6 nm时,OLED器件性能最佳,器件的最大电流效率和亮度分别为4.4 cd/A和15770 cd/m~2,明显高于没有GO-HIL的参考器件的性能(1 cd/A和4735 cd/m~2)。在最佳GO-HIL厚度下,OLED器件发光性能的优化可以归结于ITO表面的粗糙度的降低及GO的高功函数,使空穴容易从阳极注入到有机层。基于单空穴器件(HOD)的阻抗谱分析,器件的电学特性主要由体电阻决定。优化后的OLED器件,具有最低的体电阻,从而显著提高了器件的发光性能。2.优化了PEDOT:PSS/GO透明导电阳极的制备方法。基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)/氧化石墨烯(GO)混合溶液,利用旋涂法制备混合薄膜,采用硫酸(H_2SO_4)浸渍处理的方式,进一步增强其导电特性。采用适当工艺处理的PEDOT:PSS/GO混合薄膜在厚度为40 nm时,其方阻为80Ω/□,在550 nm时的透过率达到87.7%。通过表面形貌、吸收光谱和拉曼光谱的分析,在少量氧化石墨烯掺杂和硫酸处理后,PSS~-和PEDOT~+链相分离,使得PEDOT:PSS的结构发生了变化,提高了混合薄膜的电导率。分别制备以ITO、纯PEDOT:PSS和PEDOT:PSS/GO混合膜为阳极的OLED器件,采用优化的PEDOT:PSS/GO混合薄膜作为阳极时的OLED器件具有最低的启亮电压和最高的电流效率,其最大亮度是纯PEDOT:PSS作为阳极的OLED的1.5倍。器件性能的提升,源于混合导电阳极较高的透过率、电导率和比较光滑的表面形貌。3.优化了混合导电薄膜PEDOT:PSS/GO/AgNW制备方法,进一步降低PEDOT:PSS/GO混合薄膜的电阻率。基于银纳米线乙醇分散液和PEDOT:PSS/GO混合溶液,采用分层旋涂的方法,制备了低方阻、高透过率的透明导电薄膜,制备的PEDOT:PSS/GO/AgNW混合薄膜在平均厚度为45 nm时,其方阻为19Ω/□,并且在550 nm波长时的透过率高达87.5%。与ITO作为阳极的OLED器件相比,采用优化的PEDOT:PSS/GO/AgNW混合薄膜作为阳极的OLED器件的启亮电压降为2.1 V,最大的电流效率和亮度分别增加到6.2 cd/A和22894 cd/m~2。
【图文】：

制备了双层薄膜夹心式三明治结构的有机电致发光器件[1]，器件结构如图1.1 所示。器件呈现出良好的发光性能，量子效率在 1%以上，工作电压小于 10 V，

其发光原理示意图如图 2.1 所示。图 2.1 发光原理示意图2.1.1 载流子的注入在外加电场的作用下，电子和空穴分别从 Cathode 和 Anode 注入到有机层中，，形成载流子。由于电极材料和有机材料之间的能级不匹配，因此在两电极和有机层之间就会形成界面能级势垒，使载流子的注入比较困难。界面能级势垒的存在影响了器件的电致发光特性。2.1.2 载流子的传输当电子和空穴从 Cathode 和 Anode 注入后，在外加电场的驱动下，分别经过 ETL和 HTL 向 EML 移动。载流子在有机层中的传输是依靠有机分子电子云的重叠来实现的。从化学角度看，就是有机分子间通过氧化-还原方式实现使载流子的传输[13-14]。大多数有机材料分子的能带结构处于局域化不连续的状态，由此导致了有机材料的载流子迁移率普遍低的特点。2.1.3 载流子的复合与激子形成电子和空穴由于库仑吸引力的作用，在器件中的某个位置形成“电子-空穴对”，这样的“电子-空穴对”称为激子（Excitons）。由于电子、空穴迁移率的不同
【学位授予单位】：聊城大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN383.1;O613.71

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 叶琳;;石墨烯产业前沿技术发展方向研究[J];新材料产业;2019年09期

2 赵慧江;;改性石墨烯增强丁腈橡胶性能研究现状及展望[J];中国设备工程;2019年20期

3 彭鹏;刘洪涛;武斌;汤庆鑫;刘云圻;;氮掺杂石墨烯的p型场效应及其精细调控（英文）[J];物理化学学报;2019年11期

4 林玲;王威;唐正霞;刘季锦花;赵婷婷;张昕曜;;退火温度对溶胶-凝胶法制备的TiO_2/石墨烯复合材料性能影响[J];电子器件;2019年05期

5 吴颖;郭昱良;章泽飞;桂馨;;石墨烯量子点的光热和光动力效应在杀菌中的应用[J];上海大学学报(自然科学版);2019年05期

6 赵竞;史群;陈客举;王德财;尹冬松;;多层石墨烯增强铝基复合材料微观组织研究[J];科技风;2019年32期

7 吾化信;;石墨烯具有驱蚊功效[J];人造纤维;2019年05期

8 丁海涛;黄文涛;邓呈逊;;氧化石墨烯材料在废水处理中的应用进展[J];安徽农学通报;2019年21期

9 刘巍;吕婷;陶美娟;;微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定石墨烯材料中11种微量元素[J];理化检验(化学分册);2019年10期

10 慈海娜;孙靖宇;;基于化学气相沉积技术的粉体石墨烯的制备及能源领域应用[J];科学通报;2019年32期

相关会议论文 前10条

1 靳磊;于庆河;刘皓;张铭;刘凯歌;李凯;;石墨烯分散及其对防腐性能影响规律研究[A];第十届全国腐蚀大会摘要集[C];2019年

2 王庆国;张炜;王凯;王莎莎;;石墨烯在汽车领域的应用展望[A];第十八届中国科协年会——分2 中国新能源汽车产业创新发展论坛论文集[C];2016年

3 刘东;李丽波;由天艳;;电化学制备氮掺杂石墨烯及其在催化氧气还原反应中的应用[A];第十三届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集[C];2017年

4 王莹;刘子顺;;通过缺陷设计实现石墨烯的自发卷起和组装[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）[C];2018年

5 郑龙;许宗超;张立群;温世鹏;刘力;;石墨烯/橡胶纳米复合材料的基础研究以及工业化应用[A];第十四届中国橡胶基础研究研讨会会议摘要集[C];2018年

6 邢瑞光;李亚男;张邦文;;功能化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备及介电性能研究[A];2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集[C];2019年

7 高超;方波;;石墨烯宏观组装及多功能复合材料[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题M：高分子共混与复合体系[C];2017年

8 李永军;杨阳;戴静;黄晓宇;;功能化石墨烯、氟化石墨烯及石墨烷的制备[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题O：共价骨架高分子与二维高分子[C];2017年

9 梁秀敏;江雷;程群峰;;仿生石墨烯纤维研究进展[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题M：高分子共混与复合体系[C];2017年

10 方浩明;白树林;;三维石墨烯填充高导热弹性体[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题M：高分子共混与复合体系[C];2017年

相关重要报纸文章 前10条

1 重庆商报-上游新闻记者 严薇;诺奖得主科斯提亚·诺沃肖洛夫：重庆石墨烯产业大有可为[N];重庆商报;2019年

2 本报记者 樊小帅;石墨烯引领采暖新风尚[N];延安日报;2019年

3 宗华;科学家发明石墨烯染发剂[N];中国科学报;2018年

4 沈春蕾 刘言;金属所氧化石墨烯实现绿色制备[N];中国科学报;2018年

5 记者 秦志伟;规模制备石墨烯技术取得新进展[N];中国科学报;2017年

6 记者 赵婵莉;宁夏汉尧入选工信部石墨烯“一条龙”应用计划[N];华兴时报;2019年

7 范凌志;石墨烯电池，让手机告别“每日一充”？[N];环球时报;2019年

8 记者 袁静娴;打造石墨烯产业的华为[N];深圳商报;2019年

9 艾班;石墨烯生物材料制备成功[N];中国化工报;2014年

10 柯伟;石墨烯基础应用研究获新进展[N];科学时报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 冯晓冬;电子注激励石墨烯产生太赫兹辐射的研究[D];电子科技大学;2019年

2 曾省忠;基于AFM的石墨烯表面纳米摩擦研究[D];东华大学;2019年

3 杨宁;石墨烯—碳纳米管三维复合物的甲烷吸附行为机理与机械电子性能研究[D];桂林电子科技大学;2018年

4 秦凯强;三维纳米多孔石墨烯基复合材料的可控合成及其超电容性能研究[D];天津大学;2017年

5 王文洁;Dirac材料-拓扑绝缘体和石墨烯薄膜的电输运性质研究[D];天津大学;2017年

6 Fakhr E Alam;通过形成三维石墨烯微观网路结构增强聚合物基复合材料导热/导电性能的研究[D];中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所);2018年

7 何东旭;石墨烯基复合材料的制备及电化学性能研究[D];电子科技大学;2019年

8 王学军;基于二维纳米材料生物传感及光电探测技术的研究[D];华东理工大学;2018年

9 郑贤宏;高性能石墨烯纤维及其柔性超级电容器研究[D];东华大学;2019年

10 邢睿;基于石墨烯的新型波导和可调微纳光器件的研究[D];北京交通大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵海玲;石墨烯量子点的制备及其应用研究[D];厦门大学;2018年

2 张森;多晶铜-石墨烯层状复合材料的剪切力学行为[D];中国工程物理研究院;2019年

3 吴永强;锰氧化物/石墨烯水凝胶制备及其电化学性能研究[D];杭州电子科技大学;2019年

4 王延伟;不同尺寸单晶石墨烯的制备及表面等离激元成像检测研究[D];北京交通大学;2019年

5 汤文帅;石墨烯基复合材料的制备及其电镀重金属废水资源化利用研究[D];合肥工业大学;2019年

6 刘佛送;MOF衍生物与石墨烯复合材料的制备及其电化学性能的研究[D];合肥工业大学;2019年

7 刘明辉;石墨烯材料在空气源热泵除霜技术中的应用研究[D];华北水利水电大学;2019年

8 赵欣悦;双频天线及石墨烯可重构天线的研究[D];合肥工业大学;2019年

9 张茵;基于金纳米颗粒/石墨烯修饰的电化学生物传感器的研究和应用[D];华中师范大学;2016年

10 刘汗清;石墨烯功能化及其水性聚氨酯复合体系的研究[D];合肥工业大学;2019年

本文编号：2629572