【摘 要】
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有机发光二极管具有响应速度快、主动式发光、广视角、低功耗、可柔性显示等优点,在显示和照明领域展现出巨大的应用潜力。为满足不同的应用需求,人们研发出各式各样的器件结构,比如包含单层、多层、叠层和倒置结构等。OLED应用于显示领域,倒置结构的器件与a-Si TFT驱动电路具有良好的兼容性,使其成为研究的热点。然而,在倒置底发射结构中,高功函数的ITO电极用作阴极,电子注入有机层需跨越较大的势垒,导致器
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有机发光二极管具有响应速度快、主动式发光、广视角、低功耗、可柔性显示等优点,在显示和照明领域展现出巨大的应用潜力。为满足不同的应用需求,人们研发出各式各样的器件结构,比如包含单层、多层、叠层和倒置结构等。OLED应用于显示领域,倒置结构的器件与a-Si TFT驱动电路具有良好的兼容性,使其成为研究的热点。然而,在倒置底发射结构中,高功函数的ITO电极用作阴极,电子注入有机层需跨越较大的势垒,导致器件性能较差。因此,提高电子注入效率进而改善器件性能变得尤为关键。提高电子注入效率的常规方法包括:(1)修饰ITO电极或引入偶极层,降低器件阴极的功函数;(2)掺杂有机层减小注入势垒的宽度,增大电子通过隧穿方式进入有机层的几率。我们课题组在近期研究中,通过改变电极的表面形貌,利用金属纳米结构增大局部区域的电场强度有效提高了电子的注入效率。高斯定理的推导表明,金属颗粒表面电场强度的大小与自身曲率成正比。因此,修饰的金属纳米颗粒成为电子有效注入的“热点”,提升了电子的注入效率。然而,通过改变电极表面形貌增强电荷注入的普适性尚需进一步探索和研究,尤其是否适用于非金属材料的纳米结构修饰。本文针对倒置底发射OLED存在的电子注入问题,分别选用蒸镀法和旋涂法制备了两种半导体纳米颗粒修饰ITO电极,对电子注入的影响进行了深入研究,具体内容包含两个部分:(一)蒸镀C60修饰ITO电极对电子注入的影响:分别制备了倒置荧光、磷光器件和热活化延迟荧光器件,修饰后三种器件的性能均得到明显提升,比如有效降低了工作电压,电流效率和功率效率明显提高;进一步对比分析了修饰不同厚度C60的器件性能差异,随着C60厚度的增加,器件性能的变化趋势为先增强后减弱,在C60厚度为2nm时器件性能最优;结合器件电流-电压特性和原子力显微镜、紫外光电子能谱、发光光谱以及ITO电极透过率的表征结果,参考我们课题组之前提出的电子注入“热点”概念,建立了适用于本实验的物理模型。(二)旋涂PCBM修饰ITO电极对电子注入的影响:同修饰后的器件性能明显提升;样对比了不同浓度PCBM溶液修饰的器件性能差异,总体的变化趋势和上述选用C60修饰的器件类似,随着PCBM溶液浓度的增大,对应器件的性能先增强后减弱。在同为2000转/分的转速下,PCBM浓度为1 mg/ml的时候器件性能最优。以上结果表明旋涂PCBM修饰ITO电极同样能够有效增强电子的注入。综上所述,本文针对倒置底发射结构的有机发光二极管的电子注入问题,通过两种不同的制备方法探索了半导体纳米颗粒修饰电极增强电荷注入的可行性,并基于实验结果建立了物理模型。相关实验结果和建立的物理模型为解决其它光电子器件中涉及载流子注入的问题提供了重要参考。
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