倒置底发射有机发光二极管电子注入研究

发布时间：2017-08-13 07:24

  本文关键词：倒置底发射有机发光二极管电子注入研究

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【摘要】：自1987年,邓青云博士发现有机发光二极管(OLED)以来,经过人们不断地研究改进,加上OLED本身固有的诸如广视角、高亮度、可柔性化等优点,OLED已成为照明和显示领域的新宠儿。当OLED应用于显示领域,为了更好地与a-Si TFT驱动电路配合使用,倒置底发射的结构相比传统的正置结构更具有优势,因此本论文主要研究的OLED器件结构即为倒置底发射结构。此种结构存在的最大的问题是电子的注入效率,因为在此种结构中常采用ITO为透明阴极,其功函数约为4.8eV,而大部分的电子传输材料的LUMO只有2.5eV~3.5eV,这意味着电子的注入势垒高达1.3eV~2.3eV,也就是电子的注入变得非常困难,这严重制约了整体器件的性能。因此,本论文旨在通过修饰ITO来加强电子的注入,具体内容主要包括三部分:(一)通过在ITO底电极上蒸镀低功函数的金属Al来加强电子的注入。考虑到Al的功函数较低,为4.28eV,通过在ITO上修饰Al可以降低其功函数,以降低电子的注入势垒。然而通过进一步地研究发现当Al呈现小尺寸的纳米颗粒时,其修饰的器件性能最优,表现为最低的工作电压,最高的发光效率。通过TEM、AFM、UPS等表征和高斯定理的推导,我们提出小尺寸的金属纳米颗粒导致局域电场增强从而可以加强电子注入的物理模型。为了验证此物理模型,我们还选择了另外两种低功函数金属Ag和Cu,实验的结果显示Ag和Cu纳米颗粒都是可以加强电子注入,提高器件的性能;(二)基于前面的提出的物理模型,我们还尝试了用高功函数的金属Pt来修饰ITO。通过在ITO上溅射不同量的Pt来制备器件,器件的结构和表征结果同样显示当Pt量较少,在ITO上以纳米颗粒的状态存在时,其修饰的器件开启电压最低,发光效率最高。然后我们还选择了高功函数金属Au,通过溅射和自组装两种方式来修饰ITO,同样发现器件性能得到很大改善,这说明以纳米颗粒形式存在的金属可以加强电子的注入,而不取决于它自身的功函数;(三)当今世界的主流趋势是节能环保,为响应这个理念以及加上之前的物理模型,我们选择了价格低廉且环保的碳纳米结构材料,通过溅射、旋涂、蒸镀的方式在ITO上修饰了石墨、碳量子点、碳纳米管等碳纳米结构的材料,通过实验结果发现无论是通过哪种方式修饰、修饰的何种结构的材料,当其量很少,在ITO上以纳米颗粒状态存在时,器件的性能得到明显的优化,这说明电子的注入得到了有效加强。总之,本文就倒置底发射结构的OLED中电子注入的问题,提出了一种以纳米颗粒修饰ITO以加强电子注入新的解决方案,并对提出的物理模型做了相关的实验验证,我们相信此物理模型也适用于其它的光电子器件。
【关键词】：倒置底发射OLED 金属纳米颗粒 碳纳米材料 电子注入 场发射
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 有机发光二极管（OLED）简介12-15
• 1.2.1 OLED的发展历程12-14
• 1.2.2 OLED的技术特点14-15
• 1.3 OLED发光的基本原理15-16
• 1.4 OLED的应用领域16-19
• 1.4.1 照明领域16-18
• 1.4.2 显示领域18-19
• 1.5 OLED器件结构及显示的驱动方式19-25
• 1.5.1 OLED的器件结构19-22
• 1.5.2 OLED的驱动方式22-25
• 1.6 本论文研究的主要内容和研究意义25-26
• 第二章 OLED的制备和性能表征参数26-35
• 2.1 OLED器件中的材料26-29
• 2.1.1 OLED器件中的有机材料26-28
• 2.1.2 OLED器件中的电极材料28-29
• 2.2 OLED器件的制备工艺及仪器介绍29-32
• 2.2.2 OLED器件的制备工艺29-31
• 2.2.3 OLED器件制备的仪器介绍31-32
• 2.3 OLED性能的表征32-35
• 2.3.1 OLED光学性能表征32-33
• 2.3.2 OLED电学性能表征33-35
• 第三章 倒置底发射OLED中低功函数金属纳米颗粒的电极修饰研究35-52
• 3.1 引言35-36
• 3.2 Al纳米颗粒修饰ITO的倒置OLED研究36-37
• 3.2.1 器件结构36-37
• 3.2.2 器件制备37
• 3.3 器件性能测试与结果37-44
• 3.3.1 器件的性能测试37-38
• 3.3.2 倒置荧光和磷光器件结果分析38-39
• 3.3.3 TEM，，AFM，UPS以及透过率的结果分析39-44
• 3.4 器件机理解释:基于Al纳米颗粒的局部场增强加强电子注入模型44-46
• 3.5 单电子器件的结果分析46-47
• 3.6 Ag和Cu纳米颗粒修饰ITO的倒置OLED研究47-51
• 3.6.1 基于Ag纳米颗粒修饰的倒置OLED器件结果47-49
• 3.6.2 基于Cu纳米颗粒修饰的倒置OLED器件结果49-51
• 3.7 本章小结51-52
• 第四章 倒置OLED中高功函数金属纳米颗粒的电极修饰研究52-67
• 4.1 引言52-53
• 4.2 Pt纳米颗粒修饰ITO的倒置OLED研究53-55
• 4.2.1 器件结构53-54
• 4.2.2 器件制备54-55
• 4.3 器件性能测试与结果55-58
• 4.3.1 器件的性能测试55
• 4.3.2 倒置荧光和磷光器件结果55-58
• 4.4 TEM和透过率结果58-61
• 4.5 器件机理解释:基于Pt纳米颗粒的局部场增强加强电子注入模型61
• 4.6 单电子传输层器件的结果61-62
• 4.7 Au修饰ITO的倒置OLED研究62-66
• 4.7.1 基于溅射Au修饰的倒置OLED器件结果63-64
• 4.7.2 基于自组装Au修饰的倒置OLED器件结果64-66
• 4.8 本章小结66-67
• 第五章 倒置OLED中碳纳米结构材料的电极修饰研究67-75
• 5.1 引言67
• 5.2 器件结构及制备67-68
• 5.3 基于石墨修饰的倒置OLED器件结果68-69
• 5.4 基于碳量子点修饰的倒置OLED器件结果69-71
• 5.5 基于碳纳米管修饰的倒置OLED器件结果71-72
• 5.6 基于C_(60)修饰的倒置OLED器件结果72-73
• 5.7 基于氧化石墨烯修饰的倒置OLED器件结果73-74
• 5.8 本章小结74-75
• 第六章 全文总结75-77
• 参考文献77-88
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文88-89
• 致谢89-90

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本文编号：666093