极端环境下有机光电器件的可靠性研究

发布时间：2021-08-01 15:41

　　有机光电器件由于在显示、照明、太阳能、场效应晶体管、有机传感和有机存储等领域的特殊应用,吸引了从学术界到工业领域的极大关注。近年来,这一前沿领域已经取得了显著的进步。主动矩阵有机电致发光二极管（OLEDs）已经使用在了智能手机、电视和便携设备的柔性显示屏上并实现了商业化。与此同时,溶液处理的有机光伏电池（OPVs）的功率转化效率（PCE）已经超过了15%,达到了商业化生产的基本需求。然而,有机光电子器件工作在非常规的环境条件下,如低温、高压以及持续光辐射的极端条件,器件的可靠性研究显得越来越重要。与此同时,极端环境下的有机光电器件测试系统、有机功能材料的光电性质以及有机电子器件的物理特性、光电特性等鲜有报道。为此,本论文针对上述问题,从有机光电器件的工作原理、光电转换过程与机理出发,开展了极端环境下的有机光电器件的基础与应用研究。本论文首先对引起光电器件可靠性的影响因素进行文献综述和理论分析,详细探讨了氧化、水汽、化学、温度以及光氧化条件下有机光电器件可靠性的改善机制。器件内单独的有机功能层往往会因为多种原因,造成半导体本征特性的衰退或性能的降低,同时层-层之间的相互作用以及所处的环境... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

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有机电致发光机理及发光过程示意图

上海大学博士学位论文5传输层与发光层(电子传输层)的优点，提高了器件的光电性能，器件亮度高于1000cdm-2。自柯达公司取得突破以来，越来越多的功能层被应用到OLEDs中如图1.2所示，如空穴注入层(holeinjectionlayer，HIL)，空穴传输层(holetransportlayer,HTL)，空穴阻挡层(holeblocklayer，HBL)，发光层(EML)和电子注入层(electroninjectionlayer，EIL)，电子传输层(electrontransportlayer，ETL),电子阻挡层(electronblocklayer，EBL)等等。已经表明，OLEDs的电致发光效率可以通过多层器件中的载流子平衡或激子束缚增加[30,31]。电荷载流子的限制可以增加载流子的俘获，激子的限制可以改善从主体到客体的能量转移。除此之外，多层器件OLEDs采用串联结构同样可以提高器件发光效率但功率效率有所损失。图1.2OLEDs器件结构的演变OLEDs器件由于出光方向的不同又可分为低发射器件与顶发射器件两种。在大多数报道的器件结构中，光线从衬底侧(底部发射)发出，该种结构器件制备较简单，多见于科研结构的基础研究中。此外，如果光线从最后的沉积层[32,33]逸出(顶部发射)，该结构的器件成为顶发射器件。顶发射OLEDs结构决定了其能够更容易地与非透明晶体管背板集成，例如硅有源矩阵寻址；但是需要使用透明顶部电极而不是传统的不透明薄金属阴极。目前许多研究小组正在研究高度透明的顶部电极，最先进和可靠的技术是基于半透明金属电极薄膜而不是ITO沉积，这对于诸如显示器的大面积器件是难以实现的。最近，Dobbertin等人证明了基

上海大学博士学位论文8100%的内部量子效率[49-51]，此外，磷光材料也可用于湿法制备[52]。2012年，日本C.Adachi课题组成功研制出第三代OLEDs发光材料--热致延迟荧光材料(TADF)，该类型材料兼顾了荧光器件长寿命和磷光材料高效率的双重优点且不含重金属，第三代有机材料因其优异性能已引起广泛的研究热潮[53]。如图1.3为OLEDs发光材料的发展历程以及这三代材料的激子利用率对比图；DCJTB、Btp2Ir(acac)、4CzTPN-Ph分别为具有代表性的红色荧光、磷光、TADF发光材料。图1.3OLEDs发光材料的发展与发光机理图1.3.4OLEDs器件的性能参数启亮电压：OLEDs器件发光亮度为1cdcm2时所需要的驱动电压值。较小的启亮电压预示着器件较低的功耗，较高的功率效率。器件正常工作时对应的电压称为驱动电压，驱动电压受到两端电极的注入势垒及有机功能材料的载流子迁移率影响。低驱动电压是OLEDs的特征之一。发光效率：判断OLEDs器件的发光性能的最重要的参数。常使用的效率参数为外量子效率(EQE)，发光效率(ηL)和功率效率(ηP)。前者主要用于评价发光材料的性能优劣，而后者是衡量整体器件功耗和能量利用率。可由下式(1-1)对两者进行换算。(1-1)LPV


本文编号：3315792