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光谱学与光谱分析 2019年第11期39卷 3383-3387页

作者：姚远肖静谭静芳王健朱梅殷照洋曹立凤青岛大学物理科学学院山东青岛266071 泰山学院物理与电子工程学院山东泰安271021

为提高有机电致发光器件(OLEDs)的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO3,将其应用到器件ITO/NPB/Alq3/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基... 详细信息

为提高有机电致发光器件(OLEDs)的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO3,将其应用到器件ITO/NPB/Alq3/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱(EL谱),其峰值位于534nm,发光来自于Alq3,实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比,在电流密度40mA·cm^-2下,两个器件的电致发光光谱是一致的。在0~100mA·cm^-2范围内,对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明,随着电流密度的增加,器件的发光增强,但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比,基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明,杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5nm;6%)/Al(1nm)/MoO3(5nm),在测试范围内,器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28cd·A^-1和2.19lm·W^-1,相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入,使器件中的载流子更加平衡,从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中,LiF能填充Bphen的电子陷阱,增强电流的注入,同时HML也能限制空穴的传输,减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度,HML增强了电子的注入,使得器件的电荷平衡因子增大,空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明,阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。

关键词： OLEDs 阴极杂化修饰层电荷平衡因子

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聚合物/钙钛矿复合材料发光器件

聚合物/钙钛矿复合材料发光器件

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作者：吉霞霞西南大学

学位级别：硕士

近几年来,有机-无机杂化钙钛矿材料作为一种新型半导体材料具有溶液加工性、低载流子陷阱密度、高吸收系数以及长距离载流子扩散长度等优越性,广泛应用在太阳能电池、激光、高增益光电探测器以及发光二极管等领域。本论文主要研究有机-... 详细信息

近几年来,有机-无机杂化钙钛矿材料作为一种新型半导体材料具有溶液加工性、低载流子陷阱密度、高吸收系数以及长距离载流子扩散长度等优越性,广泛应用在太阳能电池、激光、高增益光电探测器以及发光二极管等领域。本论文主要研究有机-无机杂化钙钛矿发光二极管。由于钙钛矿结晶速度很快,制备连续平整的发光薄膜是实现高效率发光器件的关键问题。目前主要采用快速结晶,调节前驱体中有机成分与无机成分的比率,溶剂调控以及形成聚合物:钙钛矿复合材料等方法来控制薄膜的生长。在上述方法中,形成聚合物:钙钛矿复合材料作为调节钙钛矿表面形貌的一种简便,通用和可靠方法被广泛使用,另外,聚合物添加剂还可以提高钙钛矿材料的抗湿性和机械特性。本文中我们以聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物添加剂,通过调节CHNHBr与PbBr之间的摩尔比来改善样品的表面形貌,提高发光器件的性能。进一步研究聚合物:钙钛矿复合材料中PEO的含量对薄膜性质的影响。在此基础上研究聚乙烯晴(PAN)作为聚合物添加剂的复合材料的性质,分析不同聚合物添加剂对复合薄膜形貌,结构,光物理和电致发光性质的影响。具体主要包括以下几个方面:(1)制备了CHNHBr:PbBr摩尔比分别为1.05:1,1.5:1,2:1和3:1薄膜样品,扫描电子显微镜测量结果表明随着CHNHBr:PbBr摩尔比增加,晶粒尺寸从几百纳米减小到几十纳米,钙钛矿薄膜形貌均匀性和连续性显著改善。CHNHBr:PbBr比为1.05:1的样品XRD衍射图中存在PbBr在18.7的衍射峰,这表明PEO干扰CHNHPbBr的形成。当CHNHBr:PbBr比为2:1时,样品XRD图谱与文献报道的CHNHPbBr图谱一致。而CHNHBr:PbBr比例达到3:1时,在12.6处出现了杂质峰,这可能是来源于类似CHNH的点缺陷,表明在使用PEO添加剂的情况下使用较大浓度的CHNHBr可能会干扰CHNHPbBr的形成。采用不同CHNHBr:PbBr比例的前驱体溶液制备了结构为ITO/PEDOT:PSS(70 nm)/PEO:CHNHPbBr(50 nm)/TmPyPB(60 nm)/CsF(1 nm)/Al(100 nm)的发光器件。当CHNHBr:PbBr=2:1时,器件最大发光效率为6.1cd·A,该比例下钙钛矿薄膜形貌较好且为CHNHPbBr纯相。(2)在优化CHNHBr:PbBr比例的基础上,进一步研究了聚合物添加剂PEO含量对复合薄膜特性的影响。PEO:CHNHPbBr比例分别为0.25:1,0.5:1,0.75:1和1:1薄膜的SEM测试结果表明随着PEO含量增加,CHNHPbBr晶粒尺寸从几百纳米降低到100纳米以下,PEO:CHNHPbBr薄膜形貌的均匀性也随之提高。在PEO:CHNHPbBr比为0.75:1和1:1样品的XRD衍射图中,在18.7的位置处出现了PbBr的弱衍射峰,这表明PEO对CHNHPbBr形成存在一定程度的干扰作用。随着PEO含量的增加,样品的光致发光强度降低。采用PEO含量不同的前驱体溶液制备了结构为ITO/PEDOT:PSS(70 nm)/PEO:CHNHPbBr(50 nm)/TmPyPB(60 nm)/CsF(1 nm)/Al(100 nm)的器件,当PEO:CHNHPbBr比例为0.5:1时,器件发光效率最佳为6.4 cd A。(3)我们研究了基于聚合物添加剂PAN复合材料的特性,分析聚合物添加剂对复合薄膜形貌,结构,光物理和电致发光性质的影响。加入聚合物PAN改善PAN:CHNHPbBr薄膜表面形貌,CHNHPbBr晶粒尺寸随PAN含量增加而减少。PAN:CHNHPbBr样品XRD图谱为CHNHPbBr样品特征图谱。聚合物添加剂显著影响复合材料的光致发光和电致发光性质:PAN:CHNHPbBr样品的光致发光强度约为PEO:CHNHPbBr样品光致发光强度的两倍,PAN:CHNHPbBr器件的发光效率仅为PEO:CHNHPbBr器件发光效率的三分之一。通过分析单极性空穴和单极性电子器件的电流-电压特性得知,PEO:CHNHPbBr器件的空穴电流和电子电流是非常平衡的,而PAN:CHNHPbBr器件的空穴电流比电子电流小十倍以上,采用不同聚合物添加剂器件发光效率的差异来源于器件不同的载流子注入平衡因子。

关键词：有机金属卤化物钙钛矿发光器件聚合物:钙钛矿复合发光材料电荷平衡因子

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