有机多层阱结构中光谱蓝移的研究

为了研究有机多层阱结构中光谱蓝移的原因,制备了以N,N′-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N′-diphenyl]-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) 为垒层和以Tris-(8-quinolinolato)aluminum(Alq3) 为阱层的有机多层阱结构器件.利用光致发光的方法,对具有不同周期及不同阱层厚度的有机多层阱结构器件进行研究.分析认为有机多层阱结构中的光谱蓝移是由于光谱重叠造成的,而并非量子尺寸效应或激子限制效应.     

有机多层阱结构中光谱蓝移的研究

为了研究有机多层阱结构中光谱蓝移的原因,制备了以N,N′-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N′-diphenyl]-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) 为垒层和以Tris-(8-quinolinolato)aluminum(Alq3) 为阱层的有机多层阱结构器件.利用光致发光的方法,对具有不同周期及不同阱层厚度的有机多层阱结构器件进行研究.分析认为有机多层阱结构中的光谱蓝移是由于光谱重叠造成的,而并非量子尺寸效应或激子限制效应.     

Nondoped-type White Organic Light-Emitting Diode Using Star-Shaped Hexafluorenylbenzene as an Energy Transfer Layer

采用真空蒸镀的方法以星形六苯芴类新材料1,2,3,4,5,6-hexakis(9,9-diethyl-9H-fluoren-2-yl)benzene(HKEthFLYPh)作为能量传输层制备了indium-tin-oxide(ITO)/N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/HKEthFLYPh/5,6,11,12-tetraphenylnaphtacene(rubrene)/tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3)/Mg:Ag的白色有机电致发光器件. NPB和Alq3分别作为蓝色发光层和电子传输层,NPB和Alq3之间的超薄Rubrene层 作为黄色发光层. 结果表明,超薄rubrene层改善了白光器件的色纯度与稳定性,器件的光谱及色坐标几乎不随驱动电压的变化而改变.当rubrene层厚度为0.3 nm时,器件的Commissions Internationale De L′Eclairage (CIE)色坐标为(0.32,0.33). 驱动电压为18 V时,器件的最大亮度为4816 cd/m2.     

CBP/Alq3有机量子阱结构的光致发光

采用多源有机分子气相沉积系统(OMBD)制备了CBP/Alq₃有机多量子阱结构,利用电化学循环伏安特性和吸收光谱、小角X射线衍射、荧光光谱研究了量子阱的能带、结构和光致发光的特性。电化学循环伏安特性和吸收光谱的测量结果表明,CBP的最低占据分子轨道(LUMO)与最高占据分子轨道(HOMO)的位置分别为-2.74,-6.00eV,Alq₃的LUMO与HOMO的位置分别为-3.10,-5.80eV,所以CBP/Alq₃有机量子阱为Ⅰ型量子阱结构。小角X衍射测量显示,在小角的位置(2θ的范围在0°～3°)观察到了对应于量子阱结构的多级布拉格衍射峰,表明多层量子阱结构是有序的层状结构,界面比较完整,界面质量比较好。荧光光谱的研究结果表明,Ⅰ型量子阱结构可以有效地把能量从垒层传递给阱层,从而增强了阱层材料的发光。阱层的厚度对发光峰的位置影响很大,随阱层厚度减小,阱层材料的发光峰出现蓝移现象。并对引起发光峰蓝移的原因进行了讨论。     

有机量子阱电致发光器件

制备了普通的有机量子阱结构,并对结构进行了表征.在此基础上,制备了量子阱结构的白光电致发光器件.在分析了制作工艺对有机量子阱结构特性可能产生的影响之后,为了减少垒、阱界面互扩散效应的影响,提出了有机掺杂量子阱的概念,即垒与阱的母体是相同材料,只是在生长垒层的过程中同时掺入少量发光剂.由于掺杂剂的浓度梯度只有百分之零点几,因此,界面互扩散的影响很小,实际上我们用这种办法制备的有机量子阱器件的亮度、效率均有明显提高.在研究了阱数对器件特性的影响之后,我们发现一般情况下,两个阱是最好的.进一步研究了阱母体材料对有机量子阱器件特性的影响,结果发现,用NPB作母体比Alq作母体更好,这时器件的效率(cd/A)在45～13V工作电压范围内变化不大.     

新型有机光电开关器件

结合有机发光和光电二极管器件,制作了一种新型的有机光电开关器件。器件结构为：ITO／NPB／Alq3／CuPc／C60／NPB／Alq3／LiF／Al。其中,ITO(indium tin oxide,氧化铟锡)为正极,NPB[N,N′-di(naphthaleneyl)N,N′-diphenylbenzidine]／Alq3[tris-(8-hydro--xyquinoline,8-羟基喹啉铝)aluminum]作为电致发光层,CuPc(Copper Phthalocyanine,酞菁铜)／C60为光电转换层,LiF／Al为器件负极。即两个电致发光层和一个光电转换层组成的三明治型结构。从低向高施加电压和从高向低施加电压时,该器件呈现出不同的电流密度-电压(J-V)和功率密度-电压(P-V)曲线,即器件在相同的电压下可得到不同的电流密度值和功率密度值(亮度值),利用高亮度状态(ON)到低亮度状态(OFF)的转变,可实现开关型有机电致发光器件。器件的光电转换层吸收效率为0．153％。     

有机电致发光器件中新型芴类小分子材料的光谱特性

针对新型芴类小分子材料6,6′-(9H-fluoren-9,9-diyl)bis(2,3-bis (9,9-dihexyl-9H-fluoren-2-yl) quinoxaline) (BFLBBFLYQ)和空穴传输材料N,N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1, 1′-biphenyl-4,4′-diamine(TPD)及二者混合体系的荧光光谱和吸收光谱进行了测试表征,制备了结构为indium-tin oxide (ITO)/BFLBBFLYQ∶TPD/Alq/Mg∶Ag的双层有机电致发光器件。研究发现,BFLBBFLYQ∶TPD混合薄膜存在一个不同于单独分子薄膜的低能量发射光谱,发光峰在530 nm处,与tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(Alq)薄膜的荧光光谱相同,亦与结构为BFLBBFLYQ∶TPD/Alq双层器件的电致发光光谱相同。鉴于荧光染料4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran(DCJTB)的吸收光谱与Alq的荧光光谱有很好的重叠,利用Forster能量传递理论,将DCJTB红色染料引入双层器件,通过调节掺杂位置,考察器件的发光光谱情况,进而对BFLBBFLYQ∶TPD/Alq双层器件的载流子复合区域进行了研究。结果表明,双层器件的载流子复合区域位于BFLBBFLYQ∶TPD/Alq界面附近的Alq层内。     

量子阱垒层掺杂变化对双波长LED调控作用研究

采用APSYS软件研究了InGaN/GaN量子阱垒层掺杂变化对双波长 发光二极管发光光谱的调控问题. 在不同掺杂类型和浓度下对器件电子空穴浓度分布、 载流子复合速率、 能带结构、 发光光谱进行分析, 结果表明, 调节量子阱垒层n型和p型的掺杂浓度可以精确而有效地根据需要调控发光光谱, 解决发光光谱调控难的问题. 这些现象归因于掺杂的量子阱垒层对电子空穴分布的调控作用.     

Si(110)和Si(111)衬底上制备InGaN/GaN蓝光发光二极管

分别在Si(110)和Si(111)衬底上制备了In Ga N/Ga N多量子阱结构蓝光发光二极管(LED)器件.利用高分辨X射线衍射、原子力显微镜、室温拉曼光谱和变温光致发光谱对生长的LED结构进行了结构表征.结果表明,相对于Si(111)上生长LED样品,Si(110)上生长的LED结构晶体质量较好,样品中存在较小的张应力,具有较高的内量子效率.对制备的LED芯片进行光电特性分析测试表明,两种衬底上制备的LED芯片等效串联电阻相差不大,在大电流注入下内量子效率下降较小;但是,相比于Si(111)上制备LED芯片,Si(110)上LED芯片具有较小的开启电压和更优异的发光特性.对LED器件电致发光(EL)发光峰随驱动电流的变化研究发现,由于Si(110)衬底上LED结构中阱层和垒层存在较小的应力/应变而在器件中产生较弱的量子限制斯塔克效应,致使Si(110)上LED芯片EL发光峰随驱动电流的蓝移量更小.     

亚单层黄色有机发光器件制备与光电性能研究

采用掺杂薄层作为亚单层有机发光技术,利用沉积在有机发光器件发光层中的亚单层分子[2-methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[ij]quinolizin-9-yl)ethenyl]-4H-pyran-4-ylidene]propane-dinitrile(DCM2)作为探针,同时改变DCM2层的位置,制备了四种亚单层结构的有机发光器件,对有机发光器件中激子的形成与扩散进行了研究,通过对各器件不同条件下的电致发光谱、发光强度和发光效率的对比研究,得到在N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-1,1′-biph-enyl-4,4′-diamine(NPB)/(8-hydroxyquinoline)aluminium(Alq)异质结界面处引入亚单层DCM2可以使DCM2分子获得的激子数量最多,获得了高效率的黄色有机发光器件.从其中总结规律,对有机发光器件制作有一定的指导作用.     

倒置异质结有机太阳能电池的电子传输层

制备了结构为ITO/BCP或Alq3(x=0,2,6,10,20,40 nm)/C60(50 nm)/Rubrene(50 nm)/MoO3(5nm)/Al(130 nm)的倒置异质结有机太阳能电池,其中BCP或Alq3作电子传输层。实验结果表明:当BCP或Alq3≤6 nm时,器件性能随电子传输层厚度的变化不大;当BCP或Alq3≥10 nm时,随电子传输层厚度的增加,含Alq3器件的性能衰减很快,含BCP器件的性能衰减相对较慢,且其开路电压保持不变。分析表明:当电子传输层较薄时,粗糙的ITO使电子较容易从C60注入到ITO;当电子传输层较厚时,BCP/C60之间的能带弯曲使二者之间几乎不存在势垒,含BCP器件性能较差主要源于BCP较差的电子迁移率,而含Alq3器件性能较差主要源于Alq3/C60之间的势垒。     

有机多层量子阱结构的光致发光特性的研究

采用多源高真空有机分子束沉积系统(OMBDs),将两种有机小分子材料PBD和Alq₃以交替生长的方式,制备了不同厚度的PBD/Alq₃有机多层量子阱结构(OMQWs), 并利用电化学循环伏安法和光吸收分别测定了PBD和Alq₃的最低空分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)。该结构类似于无机半导体中的Ⅰ型量子阱结构,PBD层作为势垒层,Alq3层作为势阱层和发光层,并进行了小角X射线衍射(XRD)的测量。利用荧光光谱研究了OMQWs光致发光(PL)特性,得到随着阱层厚度的降低,光致发光的峰位将蓝移;同时随垒层厚度的减小,PBD的发光峰逐渐消失。利用量子阱结构可以使PBD的能量有效的传递给Alq₃,从而增强Alq₃的发光。     

以金刚石薄膜为空穴传导层的有机薄膜电致发光

以在半透明金膜上生长的微晶金刚石薄膜作为空穴传导层，得到了以８－羟基喹啉铝（Ａｌｑ３）为发光材料的有机薄膜的电致发光，对器件的电流－电压特性，电压－亮度特性进行了测量，并计算了量子效率，结果表明，该器件具有较高的量子效率及较小的工作电流，从能带图出发，对结果进行了分析。     

多层有机薄膜电致发光器件

制备了以苯乙烯锘三苯胺衍生物为空穴传输层Ａｌｑ３为发光层的双层有机薄膜电致姨光器件。还把不同厚度的恶二唑衍生物加在ＳＡ和Ａｌｑ３之间制备了两种三层结构的有机薄膜电致发光器件，实现了ＳＡ的蓝色发光。进行了器件存放实验，发现了器件在大气中有较好的稳定性。     

Organic single-quantum-well electroluminescent device

A new kind of single-quantum-well electroluminescent (EL) device consists of a hole transport N,N-Bis(3-methyphenyl)-N,N-diphenylbenzidine(TPD) layer, and electron transport 8-(quinolinolate)-aluminum(Alq) layer and a light emitting layer of Alq doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) has been fabricated by the multisource-type high-vaccum organic molecular deposition. The dopant rubrene is as a potential well, and the undoped Alq layer is as a barrier layer. The EL spectra shows the spectral narrowing and the emission peak energy blue-shift, and the efficiency and luminance of the device have been significantly improved. The experimental phenomena is explained as the result of recombination of carriers from the quantized energy state.     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应，通过对器件的光电流响应谱的详细研究，分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间，以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质，发现有机发光材料Ａｌｑ３，有机空穴传输材料ｄａｉｍｉｎｅ与金属铝电极之间形成阻挡接触，是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因；而双层器件中有机层Ａｌｑ３与ｄｉａｍｉｎｅ之间的结是双层器件产生高发光效率的原因，正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用，使发光亮度大为提高，结合分区掺杂实验结果，给出了较完善的能带模型．     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应,通过对器件的光电流响应谱的详细研究,分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间,以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质,发现有机发光材料Alq3,有机空穴传输材料daimine与金属铝电极之间形成阻挡接触,是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因,而双层器件中有机层Alq3与diamine之间的结是双层器件产生高发光效率的原因,正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用,使发光亮度大为提高,结合分区掺杂实验结果,给出了较完善的能带模型。     

一种压控波长可调谐异质结有机薄膜发光二极管

利用空穴型聚合物材料ＲＯＰＰＶ－１２［聚（十二烷氧基－对苯乙炔）］与电子型有机小分子材料Ａｌｑ３（八羟基喹啉铝）配合制备了有机薄膜异质结发光二极管。发现该异质结器件在ＲＯＰＰＶ－１２的厚度保持为７０ｎｍ、Ａｌｑ３的厚度为２０ｎｍ时，器件的性能最优，且电致发光完全来自ＲＯＰＰＶ－１２；而当Ａｌｑ３的厚度为３２ｎｍ时，发光区域则跨越了ＲＯＰＰＶ－１２与Ａｌｑ３，器件在较低驱动电压下来自ＲＯＰＰＶ－１２的光发射占主导地位，随着电压的升高，Ａｌｑ３的光发射逐渐占据了主导地位。在相同电压下，前一器件的亮度、电流、发光效率都要远高于后一器件。分析了其发光机理。