检索结果-南通市图书馆

作者：田富宇北京交通大学

学位级别：硕士

有机聚合物光电探测器因其低成本,制备工艺简单,可柔性加工,工作波长可调等优点受到了广泛的关注。为了提高激子解离效率,有机聚合物光电探测器通常采用聚合物给体和富勒烯受体的体异质结(BHJ)结构。但是,体异质结结构的给受体相分离又... 详细信息

有机聚合物光电探测器因其低成本,制备工艺简单,可柔性加工,工作波长可调等优点受到了广泛的关注。为了提高激子解离效率,有机聚合物光电探测器通常采用聚合物给体和富勒烯受体的体异质结(BHJ)结构。但是,体异质结结构的给受体相分离又会导致给体和受体分别同时与两侧电极直接接触,从而让电子从低功函阴极或空穴从高功函阳极注入到活性层内,并分别通过给体或受体通道传输通过器件,导致器件暗电流升高,这会显著降低器件的探测率与线性动态范围。电极修饰层的引入可以很好的解决这一问题。目前,报道过的修饰层材料包括小分子材料、聚合物以及金属氧化物纳米颗粒,它们可以作为电子阻挡层或空穴阻挡层,有效减少外部电荷从电极向活性层的注入,从而降低器件的暗电流。其中,聚乙烯亚胺乙氧基化(peie)和溶胶凝胶(sol-gel)ZnO分别被加入到ITO和P3HT:PCBM活性层之间,器件均可表现出10 Jones的比探测率。虽然这两种器件具有类似器件结构,并展现了相似的探测率,但工作机制却不同,前者利用peie层的电偶极层作用得到了较高的光电流,后者则通过ZnO的表面缺陷实现了更低的暗电流。因此,它们显示出不同的器件性能:peie器件的外部量子效率(EQE)约为2000%,线性动态范围(LDR)约为60 d B,而ZnO器件的LDR高达100d B以上,EQE相对较低,约为200%。本文的工作主要聚焦在将peie与ZnO两种修饰层相结合,通过协同修饰ITO,分别发挥它们的各自优势,避免各自的弱点,从而实现一种性能全优的有机光电探测器。本论文的研究内容主要有以下三部分:(1)实现了基于peie和ZnO共混ITO修饰层的高性能有机光电探测器。OPD结构为ITO/peie:ZnO/P3HT:PCBM/Al,在-0.3 V外加偏压下,OPD的暗电流密度为2.13×10 m A/cm,光电流密度为51.65 m A/cm,共混器件的电流光暗比达到2.42×10,外量子效率达到917.44%,光谱响应度达到4.07 A/W,比探测率达到1.56×10 Jones。器件具备良好的瞬态响应,上升时间24μs和下降时间78μs,-3 d B带宽为1.53 MHz,线性动态范围为113.26 d B(460 nm)和109.30 d B(520 nm)。相比于ZnO修饰ITO的器件:电流光暗比9.26×10,响应度1.57 A/W,EQE为354.14%,比探测率4.01×10 Jones,性能明显提升,相较于peie的器件:电流光暗比1.26×10,-3 d B带宽1.24 MHz,线性动态范围仅61.83 d B(460 nm)和77.93 d B(520 nm),性能显著提高。(2)实现了基于peie和ZnO双层ITO修饰层的高性能有机光电探测器。OPD结构为ITO/peie/ZnO/P3HT:PCBM/Al,相比于peie:ZnO修饰ITO的器件性能进一步提升。在-0.3 V外加偏压下,器件的暗电流密度从2.13×10 m A/cm降低到7.49×10 m A/cm,光电流密度从51.65 m A/cm提高到83.25 m A/cm,双层器件的电流光暗比达到3.91×10,外量子效率达到1703.20%,光谱响应度达到7.55 A/W,比探测率达到4.88×10 Jones。器件的瞬态响应进一步提升,上升时间20μs和下降时间46μs,-3 d B带宽为1.76 MHz,线性动态范围达到117.61 d B(520 nm)和117.99 d B(620 nm)。器件的各项参数都较为优异。(3)研究了peie和ZnO协同修饰ITO提高有机光电探测器性能的工作机理。首先制备了基于ZnO/peie和peie/ZnO/peie修饰层的器件,两种器件暗电流对比结果表明peie与ITO的直接接触以及ZnO与活性层的直接接触对器件性能的提高至关重要。ITO/peie的紫外电子能谱表明了peie可以降低ITO的功函数,peie在ITO表面形成的电偶极层可以有效阻挡暗电流。ZnO层在UVO处理前后的傅里叶红外光谱变化与相应器件的暗电流密度改变表明了UVO可以降低ZnO的缺陷态密度,而缺陷态密度的降低会导致器件暗电流的升高。这说明ZnO的缺陷是实现器件低暗电流的关键。所以peie和ZnO协同修饰ITO器件的工作机理如下:在暗态下,peie形成的电偶极层和ZnO的缺陷共同阻挡了ITO的电荷注入,导致了低的暗电流;在光态下,ZnO中的缺陷被光生载流子填充,同时光活性层解离后的光生空穴被ZnO的深带隙所阻挡而产生积累,积累电场导致了活性层的能带弯曲,最终电子从ITO隧穿注入,实现高光响应的光电导型光电探测器。而与peie和ZnO共混修饰层的器件相比,双层器件具有连续的peie电偶极层,同时完整的ZnO与活性

关键词：有机光电导探测器 peie ZnO 协同修饰

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不同链接单元对peie交联聚合物阴极修饰层性能的影响

不同链接单元对PEIE交联聚合物阴极修饰层性能的影响

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第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者：段佳敏赵斌谭松庭湘潭大学化学学院

一直以来,聚合物太阳能电池(PSCs)由于其巨大的潜力得到了许多研究者的关注。界面层位于活性层与电极之间,它能够降低界面势垒,对载流子传输和收集过程起着至关重要的作用,因此,高性能界面层是提高聚合物太阳能电池(PSCs)的转换效率和... 详细信息

一直以来,聚合物太阳能电池(PSCs)由于其巨大的潜力得到了许多研究者的关注。界面层位于活性层与电极之间,它能够降低界面势垒,对载流子传输和收集过程起着至关重要的作用,因此,高性能界面层是提高聚合物太阳能电池(PSCs)的转换效率和稳定性的必要前提。常用的阴极修饰层包括氧化锌等金属氧化物、富勒烯衍生物、导电聚合物、有机小分子、非共轭聚合物等,其中,以peie为代表的非共轭聚合物具有价格低廉的优点,但其低的导电率和电子迁移率限制了它的应用。在前期的研究中,为了提高peie的电导率和电子迁移率,我们将二碘辛烷与peie反应形成一种交联聚合物peie-DIO,从而提升了其导电性和电子迁移率,其PSCs表现出较高的光电转换效率。为了研究peie交联聚合物中链接单元对其性能的影响规律,我们分别用二溴丁烷、对二溴苯和peie进行季铵化反应,从而得到两种交联聚合物peie-DBBu和peie-DBPh(图1a),以其作为阴极修饰层,以PTB7-Th:PCBM作为光活性层,制备了反式PSCs器件,其电流密度-电压曲线如图1b所示。研究结果表明,以peie-DBBu作为修饰层的PSC的光电转换效率(PCE)、短路电流(J)和填充因子(FF)都要高于基于peie-DBPh的PSC,其可能的原因是:苯环的柔顺性比烷基链差,导致peie-DBPh中离子的运动能力减弱,故peie-DBPh的电子传输性能要低于peie-DBBu。

关键词：界面层 peie 交联聚合物

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peie界面修饰层在全溶液倒置柔性量子点发光二极管中的应用

PEIE界面修饰层在全溶液倒置柔性量子点发光二极管中的应用

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作者：张梦华河南大学

学位级别：硕士

量子点发光二极管(Quantum Dot Light-Emitting Diodes,QLED)凭借色纯度高、材料稳定性好、发光颜色随量子点(Quantum Dots,QDs)尺寸连续可调、可溶液法加工等优点,在照明和显示领域具有十分广阔的应用前景。基于目前的文献报道,QLED器... 详细信息

量子点发光二极管(Quantum Dot Light-Emitting Diodes,QLED)凭借色纯度高、材料稳定性好、发光颜色随量子点(Quantum Dots,QDs)尺寸连续可调、可溶液法加工等优点,在照明和显示领域具有十分广阔的应用前景。基于目前的文献报道,QLED器件主要分为正置结构和倒置结构两种类型。正置结构器件多用于照明领域,而倒置结构的QLED器件更易于与低成本的n型金属氧化物或非晶硅薄膜晶体管集成,在显示领域更加实用。倒置结构的QLED器件在构筑过程中主要采用真空热蒸发法和全溶液法,相比于热蒸发法构筑的器件,全溶液法构筑倒置结构的QLED器件具有操作工艺简单,价格低廉,可大面积制备等优点。但全溶液法构筑倒置结构的QLED器件目前存在以下问题:(1)空穴传输层(HTL)溶剂对QDs发光层(EML)的溶解;(2)HTL/EML界面处空穴注入势垒较高引起的载流子注入不平衡;(3)电子传输层(ETL)/EML界面处,氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)高密度的表面缺陷引起的激子猝灭,导致器件性能下降。本论文针对全溶液法倒置QLED器件中出现的上述问题,选用具有脂族胺基的界面聚合物表面改性剂─乙氧基化聚乙烯亚胺(Polyethylenimine Ethoxylated,peie)作为界面修饰材料,通过诱导界面偶极子的形成,使被修饰层的功函数发生明显变化。将peie置于HTL/EML和ETL/EML界面,一方面作为缓冲层降低HTL层溶剂对QDs EML的破坏,同时界面偶极子层的存在能提高QDs的价带,从而促进从HTL到QDs EML的空穴注入。另一方面钝化ZnO NPs的表面缺陷,降低ETL/EML界面处的激子猝灭,使器件的外量子效率(EQE)达到10%以上。随后通过一步法制备银纳米线(AgNWs)与石墨烯(Graphene)复合的高性能柔性透明电极,应用于上述的优化器件中,实现了柔性倒置QLED器件的构筑。论文获得的主要研究成果如下:(1)QDs/peie对QLED器件性能的影响为减缓空穴传输层溶剂对量子点发光层的破坏和降低空穴注入势垒,在倒置QLED中引入一种新型结构──在QDs(EML)/PVK(HTL)界面处插入peie中间层。通过对peie不同溶剂的调整,以实现对QDs层的最大程度保护;通过对peie层不同浓度、旋转速度、退火温度等的调整,来实现器件性能的最大化提高。既有效的保护了QDs层不被空穴传输层溶剂的溶解,又利用peie的高功函数,使QDs价带边上移0.35 eV。由于HTL到EML之间形成的阶梯化能带结构,可以有效降低空穴注入势垒,使器件的电流效率从25.67 cd/A提高到34.22 cd/A,功率效率从11.32 lm/W提高到14.79 lm/W,外量子效率从6.37%增加到8.54%,分别提高了33.3%、30.6%和34.1%。(2)ZnO/peie/QDs/peie对QLED器件性能的影响为解决ETL/EML界面处ZnO NPs表面高密度缺陷态引起的激子猝灭问题,在QDs/peie结构的基础上,提出了在ZnO(ETL)/QDs(EML)界面处插入peie中间层。通过对peie层浓度、旋转速度、退火温度等工艺参数的调整,最大程度的降低ETL/EML界面处的激子猝灭,从而实现器件性能的最大化提高。瞬态荧光光谱表征结果显示,量子点荧光寿命从6.66 ns提高到7.17 ns,证明peie层可以有效抑制ZnO/QDs界面处的激子猝灭。使器件的电流效率从32.10 cd/A提高到46.90 cd/A,功率效率从13.62 lm/W提高到19.20 lm/W,外量子效率从8.02%增加到11.64%,分别提高了46.1%、41.0%和45.1%。(3)AgNWs/Graphene柔性电极制备及柔性QLED器件构筑为实现柔性倒置QLED器件的构筑,将导电性良好,透过率高的AgNWs与柔韧性好的Graphene复合,采用紫外光固化树脂(UV Cureable Resin,NOA63)作为柔性衬底,将AgNWs嵌入树脂内部降低表面粗糙度,一步法制备抗弯折性、耐机械疲劳性和抗氧化性能高的柔性透明电极。通过AgNWs喷涂浓度、喷涂循环次数的调整,将得到在550 nm处的透过率为88.35%,方阻为14±3?/sq的复合透明电极。将其应用在倒置QLED器件中,得到发光强度为4342 cd/m,外量子效率为1.27%的柔性倒置QLED器件,为可穿戴、可折叠、可弯曲的柔性显示技术打下了基础。本论文通过选用peie作为界面修饰材料,一方面既减缓HTL溶剂对QDs EML的破坏,又使空穴注入势垒阶梯化。另一方面钝化ZnO NPs的表面缺陷,降低ETL/EML界面处的激子猝灭,使器件的外量子效率从6.37%提高到11.64

关键词：量子点发光二极管全溶液界面修饰 peie 柔性

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基于BCP/peie双电子传输层提高聚合物太阳能电池性能

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当代化工研究 2021年第15期 1-3页

作者：李平汪洋蒋泽撰何礼荣罗明浩遵义师范学院物理与电子科学学院贵州563006

界面传输层对聚合物太阳能电池性能有很大影响,而合适的电子传输层(ETL)可以有效提高聚合物太阳能电池的性能。本文将BCP和聚乙烯亚胺(peie)结合作为双电子传输层应用于倒置聚合物太阳能电池,得到了基于BCP/peie双电子传输层器件3.44%... 详细信息

界面传输层对聚合物太阳能电池性能有很大影响,而合适的电子传输层(ETL)可以有效提高聚合物太阳能电池的性能。本文将BCP和聚乙烯亚胺(peie)结合作为双电子传输层应用于倒置聚合物太阳能电池,得到了基于BCP/peie双电子传输层器件3.44%的光电转换效率(PCE),相比于单层peie电子传输层器件提高了14.3%(仅仅有peie界面层的器件获得3.01%转换效率)。通过电化学阻抗谱和电导率测量表明,引入BCP界面层后形成了有效的欧姆接触,降低了界面界面接触电阻,提高了电荷传输,从而提高了器件性能。

关键词：聚合物太阳能电池双电子传输层 peie BCP

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用于提高反向有机太阳能电池性能的新型空穴抽取层

用于提高反向有机太阳能电池性能的新型空穴抽取层

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第五届新型太阳能电池学术研讨会

作者：曹欢秦大山占肖卫河北工业大学高分子科学与工程系北京大学工学院材料系

在有机太阳能电池中,乙氧基化的聚乙烯亚胺(peie)经常被用作阴极修饰层材料。这里,我们首次使用peie作为阳极修饰层材料,发展了一种新型的空穴抽取层结构MoO/peie/Ag,能够提高反向有机太阳能电池的性能。peie中间层可以降低反向器件的... 详细信息

在有机太阳能电池中,乙氧基化的聚乙烯亚胺(peie)经常被用作阴极修饰层材料。这里,我们首次使用peie作为阳极修饰层材料,发展了一种新型的空穴抽取层结构MoO/peie/Ag,能够提高反向有机太阳能电池的性能。peie中间层可以降低反向器件的阳极电阻,这是因为peie中间层可以将MoO与Ag分开,从而抑制了热蒸发过程中气态Ag把MoO还原成Mo的低氧化态。此外,peie中间层还可以起到光学隔离层的作用,提高了反向器件的光吸收。相比于传统MoO/Ag的反向器件,MoO/peie/Ag的反向器件的效率提高了16%。

关键词：有机太阳能电池空穴抽取层 peie 光吸收

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基于CuInS2/ZnS量子点发光器件性能的研究

基于CuInS2/ZnS量子点发光器件性能的研究

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作者：袁启霖吉林大学

学位级别：硕士

由于胶体量子点(QDs)或半导体纳米晶体的性质随尺寸,形状和组成而变化,因此对于许多光电应用极具吸引力。其独特的光学特性,特别是其窄带宽和可调谐的光致发光(PL),在过去三十年左右引起很多关注。尤其QD色纯度高和色域广的特性在显示... 详细信息

由于胶体量子点(QDs)或半导体纳米晶体的性质随尺寸,形状和组成而变化,因此对于许多光电应用极具吸引力。其独特的光学特性,特别是其窄带宽和可调谐的光致发光(PL),在过去三十年左右引起很多关注。尤其QD色纯度高和色域广的特性在显示方面具有极大的竞争力。自从1994年首次报道胶体量子点发光二极管(QLED)以来,已经尝试各种方法改善器件的性能,包括新型器件结构的设计,新型QD和传输材料的开发,以及载流子注入的优化。与早期使用厚的QD层作为发光层和电子传输层(ETL)的结构相比,通过使用单层有序的QD,能最小化电阻并将激子高效的限制在发光层,从而大大改善QLED的发光效率。通过优化QD层的厚度和纯化QD,可以获得更好的QLED性能。随着技术的不断发展,人们对高品质显示和固态照明的要求越来越高。新型倒置结构器件,由于其制备过程简单,成本更低,结构稳定,进一步推动了QLED的发展。尽管近年来QLED的性能有了显着的提高,但传统器件大都使用CdSe量子点作为发光材料,此种器件由于含有重金属有毒元素Cd而无法得大规模的实际应用。同时器件中载流子注入,电子-空穴复合和载流子平衡方面仍然需要改进才能实现商业化。本文详细介绍了基于无毒CuInS/ZnS量子点的倒置QLED器件。通过加入中间修饰层聚乙烯亚胺peie改善器件性能。利用阻抗谱和瞬态电致发光光谱研究器件中载流子分布情况,进一步分析这种改善的机制。本文主要内容如下:1.详细介绍了量子点及量子点发光器件的研究进展和发展趋势。在传统的Cd基QLED的基础上提出使用无毒的CuInS/ZnS量子点作为发光材料制备器件。通过分析其器件电流特性,得出器件效率低的原因为载流子浓度不平衡,进而提出改善该器件性能的方法。在器件中加入中间修饰层peie以阻挡过量电子的注入,从而减少器件中电子积累,提高效率。2.为了进一步深入研究这种优化的机制以及器件中的载流子分布情况。通过阻抗谱以及瞬态电致发光光谱的测量,修饰层的加入不仅减少了电子注入使得载流子平衡,同时减少了多子引起的激子淬灭过程。同时,修饰层阻挡了氧化锌表面与量子点的直接接触从而减少了其表面缺陷对量子点的淬灭行为。

关键词：量子点发光器件 peie 阻抗谱瞬态电致发光光谱载流子平衡

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基于窄禁带有机材料的柔性太阳能电池研究

基于窄禁带有机材料的柔性太阳能电池研究

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作者：张骏驰西安电子科技大学

学位级别：硕士

有机太阳能电池具有轻薄、制备简单、价格低廉以及耐弯曲等特点在最近几年受到广泛关注,尤其是较好的机械柔性使其在各个领域具有更广阔的应用前景。目前限制有机太阳能电池商用的缺陷主要是较低的效率和稳定性,使用反型结构可以明显改... 详细信息

有机太阳能电池具有轻薄、制备简单、价格低廉以及耐弯曲等特点在最近几年受到广泛关注,尤其是较好的机械柔性使其在各个领域具有更广阔的应用前景。目前限制有机太阳能电池商用的缺陷主要是较低的效率和稳定性,使用反型结构可以明显改善有机太阳能电池的稳定性,但是反型有机太阳能电池中阴极缓冲层的制备过程中通常需要高温退火,较高的退火温度限制了其在柔性电子领域应用。本论文的主要工作是研究在低温工艺条件下以窄禁带有机半导体材料PTB-7作为吸光层制备高性能、高可靠性的柔性有机太阳能电池,研究成果包括以下两个方面:第一部分,在反向结构有机太阳能电池中,阴极缓冲层对电池器件性能有着无比重要的影响,常用的阴极缓冲层材料有TiO,AlO和ZnO。其中氧化锌具有廉价、环保、电子迁移率高等特点受到关注,但是常用的制备ZnO阴极缓冲层的方法(如溶胶凝胶法)需要高温条件(>300°C)退火才能达到良好的性能。我们基于PTB-7:PCBM有机活性层,使用水溶液法替代溶胶凝胶法制备氧化锌阴极缓冲层,在低温条件下制备高性能反向有机半导体太阳能电池。本研究中使用水溶液法制备出结构为PET/ITO/ZnO/PTB-7:PCBM/MoO/Ag的柔性有机太阳能电池在最高150°C的工艺条件下功率转换效率可以达到7.68%,并且制备出来的柔性电池器件表现出了不错的可靠性以及机械稳定性,在以0.8cm为曲率半径弯曲1000次以后器件性能约维持在最初的93%。在空气中储存240h,直接接触水汽氧气的环境下电池性能保持为原来85%。第二部分,使用peie修饰ZnO作为阴极缓冲层,在不提升工艺温度的条件下改善有机太阳能电池的性能,结构为PET/ITO/ZnO/peie/PTB-7:PCBM/MoO/Ag的柔性电池器件功率转换效率提升至8.12%,高于纯ZnO薄膜作为阴极缓冲层的电池器件的功率转换效率(7.68%)。在对纯ZnO薄膜、纯peie薄膜、ZnO/peie双层膜、peie/ZnO双层膜的透光性、形貌、亲水性进行研究中,我们发现peie修饰Zn O除了能降低ITO/ZnO的功函数以外,还可以降低原ZnO薄膜的粗糙度,改善界面接触,进而使太阳能电池器件的J和FF升高,电池器件性能增强。使用ZnO/peie双层膜阴极缓冲层的电池器件在弯曲中展现出不错的机械稳定性,0.8cm为曲率半径弯曲1000次后性能保持为原来92.8%。

关键词：有机太阳能电池窄禁带有机半导体氧化锌 peie 阴极缓冲层反向结构柔性器件

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倒置量子点电致发光器件瞬态过程研究

倒置量子点电致发光器件瞬态过程研究

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作者：关心吉林大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术的不断进步发展和日益增长的美好生活的需要,人们对显示技术有了越来越高的要求。自从1994年Alivisatos研究组将胶体量子点(QD)用作发光层,提出了量子点发光二极管以来,有发光颜色可调、色纯度高等诸多优良光电特性... 详细信息

近年来,随着科学技术的不断进步发展和日益增长的美好生活的需要,人们对显示技术有了越来越高的要求。自从1994年Alivisatos研究组将胶体量子点(QD)用作发光层,提出了量子点发光二极管以来,有发光颜色可调、色纯度高等诸多优良光电特性的QD引起了人们的广泛关注。而基于QD作发光层的量子点发光器件(QLED)有着饱和的发光颜色、出色的柔韧性、加工工艺成本低等许多独特的优势,被誉为极具潜力的下一代显示技术。QLED经历了近三十年的发展,进步可圈可点,但美中尚多不足。现在红光和绿光的QLED器件外量子效率(EQE)已经可以超过20%,且红光QLED在亮度100 cd/m时的寿命可以长达2200000 h,已经能够满足一些商业化应用的需求。绿光和蓝光QLED性能有了很大的提高,但距离商业化应用仍有差距。现阶段高性能的QLED大多基于含重金属元素镉的量子点作发光层,这种重金属元素不仅对人体有害,废弃设备处理不当还会对环境造成严重的污染,这大大限制了量子点器件在商业领域的应用,也不符合我们可持续发展的要求,而作为替代品的无毒量子点器件性能仍有很大差距。为了实现高效稳定的QLED,我们需要对器件发光机理有更深入的研究,指导我们进一步优化器件结构,改善器件性能。本文中我们提出了一种量子点电致发光器件瞬态过程的测试手段,并且用其研究了一种基于无毒CuInS量子点器件的瞬态过程,分析了peie修饰ZnO改善器件性能的机制。本文主要内容如下:1、详细阐述了QD和QLED的研究进展以及现存问题,设计了一种瞬态电致发光测试和光致发光测试技术结合的测试方法,并且详细介绍了各部分原理及整套测试系统搭建流程,可以用于分析器件内发生的载流子传输、电荷积累和俘获等细致的载流子动力学过程,同时研究器件中量子点的发光机制。2、利用我们设计的器件瞬态测试方法,研究了peie层对QLED器件性能改善的机制。经过对瞬态测试过程中器件不同时刻量子点荧光寿命的分析,我们发现合适厚度peie层的加入可以平衡器件内部载流子注入,减少器件内部的电荷积累,同时修饰ZnO/QD界面,减少ZnO表面缺陷对QD中激子的淬灭,因此可以有效提升器件性能。

关键词：量子点电致发光器件 peie 瞬态电致发光荧光寿命

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倒置量子点电致发光器件失效机制研究

倒置量子点电致发光器件失效机制研究

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作者：薛旭兰吉林大学

学位级别：硕士

胶体量子点(QD)是一种尺寸在几纳米至几十纳米的半导体材料,因其具备色纯度高,发光波长可调和光稳定性好等卓越的光学特性,引起了人们的广泛关注,在太阳能电池、光探测器和发光器件等方面都有着广泛的应用。其中基于QD作为发光层的电致... 详细信息

胶体量子点(QD)是一种尺寸在几纳米至几十纳米的半导体材料,因其具备色纯度高,发光波长可调和光稳定性好等卓越的光学特性,引起了人们的广泛关注,在太阳能电池、光探测器和发光器件等方面都有着广泛的应用。其中基于QD作为发光层的电致发光器件(QLED),更是打开显示行业的新大门,被认为是最有潜力的下一代显示技术。自1994年***等人将QD运用到QLED器件中,迄今为止,QLED呈现出一个飞速发展的趋势:绿光QLED的外量子效率(EQE)可达到22.9%,红光QLED的EQE也已经超过20%,而且红光QLED在100 cd/m亮度时的寿命已经超过了2200000 h,达到了商业化应用的需求。目前,基于胶体QD的部分电子产品也已经出现在消费市场上,得到了大众的高度认可。随着技术的不断发展,倒置结构QLED由于制备工艺简单、结构稳定、与n型场效应晶体管驱动电路具有良好兼容性等特点,极大地满足了人们对显示和固态照明越来越高的要求,进一步推动了QD在LED领域的商业化进程。然而,目前大部分对于QLED物理机制方面的研究都建立在正置结构发光器件的基础上,很少有报道去研究倒置QLED的发光过程。除此之外,人们对器件失效机理的研究还不够深入,无法使倒置结构QLED更好的商业化,这成为了QLED技术发展过程中急需要解决的问题。因此,在本工作中,基于系统的器件设计和光电性能测试,研究了倒置QLED器件的失效机制。本文详细介绍了基于红光CdSe QD的倒置电致发光器件的失效机制,其基本器件结构为ITO/ZnO/QD/4,4’,4’’-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamine(TCTA)/MoO/Al,通过阻抗谱、电学特性和瞬态、稳态光致发光光谱(PL)等测试手段深入研究了倒置QLED的失效机理;利用扫描电子显微镜对器件横截面进行表征,进一步验证了其失效机理;在此器件结构基础上,通过加入中间修饰层聚乙烯亚胺(peie)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进一步改善了器件的稳定性。本文主要内容具体如下:1.详细阐述了目前QLED的研究进展以及现存的问题。对于倒置QLED,控制器件发光亮度在实际显示应用要求的亮度范围,从而使器件的失效过程更加符合实际的应用情况。通过测试不同老化时刻器件的稳态和瞬态PL光谱,发现在老化过程中QD自身的荧光寿命没有受到任何影响,只是荧光强度逐渐下降。这说明在注入电荷过程中,器件中QD发光中心数量在减少,部分QD完全处于暗态或发生了静态淬灭;2.深入研究了器件失效的根本原因。通过电学特性的测试,发现器件内部载流子浓度不平衡,其中电子为多子;通过器件阻抗谱分析,发现老化过程中,器件内部电阻增大,推断这是由空穴传输层受到破坏所引起的。空穴传输层的老化原因是由过量电子注入引起的焦耳热效应所导致的;通过器件横截面的扫描电子显微镜图的测试进一步验证了我们的上述结论;3.提出改善器件稳定性方法:在传统倒置发光器件基础上,通过在发光层两侧插入修饰层peie和PMMA以抑制电荷传输层和发光层之间的相互作用。同时,位于电子传输层和发光层之间加入peie层可阻挡过量电子的注入,位于空穴传输层和发光层之间加入PMMA层抑制了电子对空穴传输层的破坏。

关键词： QLED peie PMMA 阻抗谱失效机理

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基于改性PEDOT：PSS电极的柔性OLED研究

基于改性PEDOT：PSS电极的柔性OLED研究

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作者：李树岭南京邮电大学

学位级别：硕士

聚(3,4-亚乙二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)电极具有优异的光电性能与机械性能,经常作为柔性透明电极应用于光电领域。但是PEDOT:PSS电极被应用到柔性有机发光二极管(OLED)时,PEDOT:PSS电极由于自身与柔性基底的粘合力小,使... 详细信息

聚(3,4-亚乙二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)电极具有优异的光电性能与机械性能,经常作为柔性透明电极应用于光电领域。但是PEDOT:PSS电极被应用到柔性有机发光二极管(OLED)时,PEDOT:PSS电极由于自身与柔性基底的粘合力小,使得柔性OLED器件的耐弯折性能有待改善。除此之外,由于PEDOT:PSS电极中磺酸基的存在,使得PEDOT:PSS电极具有酸性(p H:1.5-2.5)和吸湿性,会对器件的效率和寿命产生不良的影响。本论文将改性PEDOT:PSS电极应用到柔性OLED中,来探究PEDOT:PSS电极在其中的应用潜力、存在问题和发展前景,通过使用掺杂的方式来提高PEDOT:PSS电极与柔性基底的粘附性,以及表面修饰和碱性氨基酸改性的方法来降低PEDOT:PSS电极的酸性,来提高PEDOT:PSS电极的空气稳定性和粘附性,缓解酸性PEDOT:PSS电极对柔性OLED器件效率和寿命造成的损害,具体研究内容如下:(1)高导电PEDOT:PSS薄膜的制备以及山梨糖醇(D-sorbitol)改性增强薄膜柔韧性。为了提高PEDOT:PSS薄膜的导电性和薄膜质量,我们向PEDOT:PSS溶液中添加了聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100),通过旋涂法在柔性基底上制备得到了均匀的PEDOT:PSS薄膜,除此之外,我们采用二甲亚砜(DMSO)掺杂和乙二醇(EG)后处理的方式,将PEDOT:PSS薄膜的方块电阻降低到了74.6Ω/□。我们进一步在改性PEDOT:PSS溶液中加入了D-sorbitol来提高PEDOT:PSS薄膜与柔性基底的粘附性,通过溶液法制备的改性PEDOT:PSS薄膜在经过3000次弯折(曲率半径r=4 mm)后方块电阻仅增长了20%。最后,我们制备了基于改性PEDOT:PSS薄膜的柔性绿光OLED器件,器件性能表明,使用D-sorbitol掺杂的柔性OLED器件的电流效率和功率效率分别从20.5 cd/A和6.4 lm/W提高到了38.9 cd/A和14.3 lm/W,与参比器件相比,D-sorbitol掺杂的器件在经过300次弯折(r=4 mm)后,仍保持有50%的初始亮度(参比器件L/L为20%)。(2)乙氧基化聚乙烯亚胺(peie)表面修饰提高PEDOT:PSS薄膜空气稳定性。为了降低PEDOT:PSS电极的酸性,基于第一部分的研究工作,我们使用了peie对改性PEDOT:PSS薄膜表面进行了修饰,由于peie和PSS之间发生交联反应,使得PEDOT:PSS电极表面的酸性降低,并提高了PEDOT:PSS电极的柔韧性和空气稳定性。最后,我们制备了基于peie修饰PEDOT:PSS电极的柔性绿光OLED,由于peie改善了载流子平衡,器件的电流效率和功率效率分别从20.5 cd/A和6.4 lm/W提高到了76.4 cd/A和21.8 lm/W,相比于参比器件分别提升了2.7倍和2.4倍。(3)碱性氨基酸调节PEDOT:PSS p H值。为了提高柔性OLED器件的寿命,基于第一、二部分的工作,我们进一步向PEDOT:PSS溶液中添加了碱性氨基酸(精氨酸、赖氨酸、组氨酸),将溶液调节至中性(p H=7)附近,来达到缓解PEDOT:PSS溶液中PSS对OLED器件效率和寿命的损害的目的,并将其用作空穴注入层。我们在此基础上制备了柔性绿光OLED,发现PEDOT:PSS溶液经过精氨酸和赖氨酸的掺杂后,相对应的OLED器件寿命得到了提高,其中赖氨酸掺杂的柔性OLED器件寿命从28 min提高到了57 min,增长了1倍。最后,我们向赖氨酸掺杂的PEDOT:PSS溶液中添加一定量体积比的DMSO来进行改性,以提高其电导率,并用作空穴注入层制备柔性OLED,与参比器件相比,器件的电流效率和功率效率分别从42.6 cd/A和19.7 lm/W提高到了70.4 cd/A和36.8lm/W,分别提升了65%和86%。本论文通过使用D-sorbitol对PEDOT:PSS溶液掺杂,有效提高了PEDOT:PSS薄膜的柔韧性和表面润湿性,提高了PEDOT:PSS电极OLED的器件效率。同时,通过采用peie表面修饰和碱性氨基酸掺杂的方式,有效缓解了PSS中磺酸基团对柔性OLED器件效率和寿命造成的损害。本论文提供了改性PEDOT:PSS的新策略,对以PEDOT:PSS为电极的发光器件商业化应用提供了一些有益参考。

关键词： PEDOT:PSS电极柔性有机发光二极管山梨糖醇 peie 碱性氨基酸

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