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光子学报 2020年第1期49卷 26-33页

作者：周小刚冯海薇武超刘士浩谢文法河南农业大学理学院郑州450000 吉林大学电子科学与工程学院长春130021 中原工学院电子信息学院郑州450007

针对磷光器件存在严重的效率滚降,进而制约有机电致发光器件的实用化进程的问题,提出采用超声喷涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)Polystyrene Sulfonate(PEDOT:PSS)作为透明电极,制备了红、绿、蓝三色有机电致发光器件.利用超声喷涂... 详细信息

针对磷光器件存在严重的效率滚降,进而制约有机电致发光器件的实用化进程的问题,提出采用超声喷涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)Polystyrene Sulfonate(PEDOT:PSS)作为透明电极,制备了红、绿、蓝三色有机电致发光器件.利用超声喷涂工艺材料利用率高的特点,起绝缘作用的水溶性PSS分子链在PEDOT:PSS透明电极中得到保留,使该透明电极具有空穴缓冲作用.这种双功能性,提高了器件在高电流密度下的载流子平衡性,降低了红、绿、蓝三色发光层中的极化子浓度,改善了红、绿、蓝三色器件的效率滚降问题,从最高外量子效率所在亮度到10000cd/m^2的电流效率滚降分别仅为14.9%、12.4%和16.0%.该结果表明,双功能性电极的引入显著改善了有机电致发光器件中载流子平衡性,具有降低三基色器件效率滚降的普适性,对实现高亮度、高效率发光器件具有重要意义.

关键词：有机电致发光二极管有机半导体超声喷涂聚合物材料半透明电极效率

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基于Ag/Ge/Ag半透明复合电极的有机电致发光器件研究

基于Ag/Ge/Ag半透明复合电极的有机电致发光器件研究

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作者：刘士浩吉林大学

学位级别：硕士

近几年来，基于有机电致发光技术的产品已经逐渐走入到人们的日常生活中，并且其市场份额也在不断增加，这说明有机电致发光技术的研究具有一定的现实意义。半透明电极是有机电致发光器件极其重要的组成部分,这是由于它对器件的光学性... 详细信息

近几年来，基于有机电致发光技术的产品已经逐渐走入到人们的日常生活中，并且其市场份额也在不断增加，这说明有机电致发光技术的研究具有一定的现实意义。半透明电极是有机电致发光器件极其重要的组成部分,这是由于它对器件的光学性能、电学性能有着显著的影响。因为具有良好的导电性、延展性且制作工艺简单，银金属薄膜常常被用作为有机电致发光器件的半透明电极。然而银膜受到其生长模式的限制，必须达到一定厚度才能成膜，这就造成了它仍具有较高的反射率。因此，基于银电极的有机电致发光器件中往往存在较强的微腔效应，其发光光谱也随着视角的增加而发生蓝移。在本论文中，我们通过引入半导体材料锗的薄层来改善银薄膜电极的性能，获得一种具有优良性能的Ag/Ge/Ag（AGA）的复合电极，并详细研究了以AGA作为电极的有机电致发光器件的光电特性。首先我们采用锗膜明显改善了银薄膜电极的光学性能。引入5nm锗膜的Ag（15nm）/Ge（5nm）/Ag（5nm）的AGA电极在可见光范围内透过率曲线变得更加平坦，且它使器件内腔发射谱具有良好的视角稳定性。采用该电极，在同一有机层厚度的情况下，我们实现了R、G、B、W四色顶发射有机电致发光器件，这四种顶发射器件的最高电流效率分别为4.6、15.9、14.6及12.4cd/A。此外，这些器件的电致发光光谱具有极佳的视角稳定性，以蓝光、白光器件为例，当视角从0°增加到60°,它们的色坐标分别仅改变了（0.003,0.030）及（0.048,0.046）。接着，我们采用由AGA电极制备的蓝光顶发射器件制作了下转换白光器件，其下转换层由Alq3掺入50%的PhsPDCV组成。在下转换层厚度为200nm时，我们获得色坐标为（0.240,0.332）的冷白光。由于下转换层具有较低的转换效率，该冷白光器件的最高亮度、电流效率、外量子效率分别仅为2992cd/m2、3.95cd/A及2.5%。然而，该冷白光器件具有极佳地光谱稳定性，当驱动电压从4V增加到7V时，器件色坐标始终维持在（0.2360.002,0.3260.004）;当视角从0°变化到60°时，器件色坐标也仅移动（0.023,-0.007）。最后，我们发现锗不仅可以改善银膜的光学性能，而且还可以改善银膜的生长模式。引入1nm的Ge,我们成功制备了厚度仅有10nm的AGA薄膜电极，其在可见光区域透过率可达到65%，方块电阻也仅有26Ω/sq。此外，该电极具有非常好的机械柔性，在弯曲1000次之后其方块电阻也没有发生明显的变化。基于10nm的AGA电极，我们制作了柔性的绿光、白光的顶发射、底发射及穿透式有机电致发光器件。这些器件在效率方面可以与它们相应的铟锡氧化物（ITO）为电极的底发射器件相媲美，并且发光光谱具有极佳的稳定性，证实了AGA电极应用于柔性OLED的可行性。

关键词：锗半透明电极视角稳定性柔性有机电致发光

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柔性电致发光器件多层打印技术研究

柔性电致发光器件多层打印技术研究

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作者：高强东南大学

学位级别：硕士

柔性电致发光器件（FOLED）是基于如塑料、织物等柔性基底加工制备的具有轻柔、可拉伸、可弯曲等特征的电致发光器件。因此特别适用于运动穿戴和贴身显示设备,也是柔性显示技术的重点研究和应用目标。目前市场上柔性电致发光器件的制备... 详细信息

柔性电致发光器件（FOLED）是基于如塑料、织物等柔性基底加工制备的具有轻柔、可拉伸、可弯曲等特征的电致发光器件。因此特别适用于运动穿戴和贴身显示设备,也是柔性显示技术的重点研究和应用目标。目前市场上柔性电致发光器件的制备主要还是以真空蒸镀方式为主,而蒸镀工艺制备的柔性电致发光器件面临材料和生产成本很高、柔性器件基底的选择以及制备后的器件抗绕折性差等诸多因素限制。本文主要针对上述限制而展开了一系列工作,主要实验内容和实验结果如下:（1）采用溶液法的喷墨打印工艺制备柔性电致发光器件的空穴传输层和发光层。本文第三和第四章实验中使用的喷墨打印工艺具有工艺简单、原材料利用率高、数字化设计、无需掩膜和适于大面积规模化生产等优点,有望成为下一代的显示器件制造技术。为此,本文针对柔性电致发光器件的制备工艺,使用喷墨打印技术进行空穴传输层和发光层的制备,成功的制备出具有两层打印的柔性电致发光器件,降低了器件制备的成本,简化了器件制备的工艺,为低成本制备柔性电致发光器件进行了技术探索。（2）抗绕折性是衡量柔性光电器件性能的重要指标之一。本文第三章实验中,通过添加聚环氧乙烷（PEO）到聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸）(PEDOT:PSS)作为空穴注入层来对传统的氧化铟锡（ITO）进行表面修饰,进而对柔性电致发光器件的抗绕折性进行了研究。通过对比是否掺杂PEO的空穴传输层的柔性电致发光器件在制备后的性能,发现掺杂PEO质量比为2.5 mg/m L的柔性电致发光器件性能整体与没有掺杂PEO的柔性电致发光器件性能差距不大,而在经历弯曲绕折之后,可以清楚的看出没有掺杂PEO的柔性电致发光器件亮度由289 cd/m下降到120 cd/m,而掺杂PEO的柔性电致发光器件由443 cd/m下降到274 cd/m,器件抗绕折性得到明显改善,为柔性电致发光器件的发展提供了新思路。（3）本文第三章实验中采用铝银合金作为柔性电致发光器件的阴极,开发了印刷型柔性半透明电致发光器件,进一步拓展了柔性电致发光器件的应用场景。本文实验时发现,使用单层Ag电极制备出的器件难以点亮,极易烧毁,其原因在于Ag渗透性强,有可能渗透至各个功能层从而导致器件短路。为了解决这一问题,本文实验中使用薄Al作为一个保护层,有效阻止了Ag的渗透,最终制备出Al/Ag合金的透明阴极。在此基础上制备出了柔性半透明绿色和白色电致发光器件。（4）此外,出于对低成本柔性基底应用的考虑,本文在第四章实验中还探索了在具有多孔结构的纸基柔性衬底上进行光电功能材料打印的初步研究。通过对比多孔结构成膜与普通基底的成膜,发现多孔结构能够有效限制墨水的流动,从而避免咖啡环现象的出现,为柔性纸基电子器件的制备技术开发奠定了基础。以上实验结果证实了,通过高聚物修饰、光电功能墨水的优化配制和喷墨打印工艺的优化来进行低成本柔性光电器件的制备是具有可行性的,进一步提高多层打印器件的性能,缩小其和传统真空热蒸镀器件的性能差异将是今后发展的重点。

关键词：柔性电致发光喷墨打印掺杂PEO的空穴注入层半透明电极抗绕折性多孔结构

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纳米氧化锌材料在正置结构有机太阳能电池中的应用研究

纳米氧化锌材料在正置结构有机太阳能电池中的应用研究

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作者：李铭厦门大学

学位级别：硕士

有机太阳能电池(OSCs)具有质轻、柔性、多彩、半透明、可大面积制备和制备过程污染低、能耗低、成本低等优点,使其在光伏建筑一体化、便携式电子设备和半透明器件等领域具有广阔的市场前景。近年来,研究人员通过新型给/受体材料的合成... 详细信息

有机太阳能电池(OSCs)具有质轻、柔性、多彩、半透明、可大面积制备和制备过程污染低、能耗低、成本低等优点,使其在光伏建筑一体化、便携式电子设备和半透明器件等领域具有广阔的市场前景。近年来,研究人员通过新型给/受体材料的合成、活性层形貌的调控、界面修饰和器件结构的优化使得单结OSCs的能量转换效率(PCE)超过了 18%。氧化锌(ZnO)纳米材料因其适合的能级、较高的电子迁移率、良好的稳定性和低成本等优点,而成为正置结构OSCs中一个最有潜力的阴极界面材料。然而常用到的ZnO纳米颗粒(NPs)通常存在大量本征缺陷会严重损害OSCs的光伏性能和稳定性。因此,在本论文中,ZnO NPs将通过复合ZnO纳米棒(NRs)和银纳米线(Ag NWs)作为电子传输层(ETL),减少非辐射复合提高OSCs的光伏性能以及制备具有高平均可见光透过率(AVT)的半透明有机太阳能电池(STOSCs),其主要工作内容如下:(1)通过湿化学法合成ZnO NPs溶液,并将之作为ETL,制备器件结构为ITO/PEDOT:PSS/PM6:Y7/ZnO NPs/Al的正置OSCs。本节主要探究了在溶液旋涂工艺中活性层的浓度、添加剂的质量比、ZnO NPs浓度等对OSCs的形貌、薄膜厚度和光伏性能等的影响。研究结果显示,当活性层浓度为20 mg mL-1且氯萘添加剂的质量比为1 wt%时,活性层具有大小适宜的微观相分离的相畴结构和合适的薄膜厚度(～100 nm),有利于激子解离和电荷传输,从而获得较高的短路电流密度(jsc,23.26 mA cm-2)和填充因子(FF,69.90%)。此外,当ZnO NPs的质量浓度为15 mg mL-1时,获得OSCs最优的PCE为13.66%。相对于未优化器件的10%,优化后的器件效率提高了36.6%。(2)利用溶剂热法合成纤锌矿结构的ZnO纳米棒(NRs),并利用XRD、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、TEM和扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对其进行表征。制备器件结构为ITO/PEDOT:PSS/PM6:Y7/ZnO NPs:ZnO NRs/Al的OSCs。通过调节ZnO NPs和ZnO NRs的混合比例来增加ZnO ETL的电子传输速率和光捕获效率,并比较了基于不同复合ETL,OSCs的光电转换性能。研究结果表明,在AM 1.5光强100 mW cm-2的模拟太阳光下,当ZnO NRs复合比例为50 wt%时,OSCs的最高能量转换效率(PCE)为14.62%,相比较于ZnO NPs 基 OSCs(13.69%)的效率提升了 6.7%。(3)通过采用ZnO NPs复合Ag NWs作为ETL和Al薄膜(15 nm)作为透明电极,制备器件结构为 ITO/PEDOT:PSS/PM6:Y7/ZnO NPs:Ag NWs(AN ZnO)/Al的半透明OSCs。研究结果表明,Ag NWs的光散射效应和表面等离子体共振效应提高了 AN ZnO ETL的电荷传输效率和电子收集率,减少了器件的界面电荷复合,从而获得AN ZnO基STOSCs的最高PCE为13.76%,平均光透过率(AVT)为19.2%和最优的光利用率(LUE)为2.64%。

关键词：有机太阳能电池电子传输层 ZnO纳米材料半透明电极银纳米线

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