基于新型空穴传输材料的有机电致发光器件的研究

利用真空蒸镀方法以N2,N7-二(间甲苯胺基)-N2,N7-二苯基-2,7-二胺基-9,9-二甲基芴[2,7-bis(pmethoxyphenyl-m'-tolylamino)9,9-dimethylfluorene,TPF-OMe]为空穴传输层、8-羟基喹啉铝[tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum,Alq3)]作为发光层及电子传输层,制备了双层器件.与制作的典型双层结构N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺[N,N'-biphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'diamine,TPD/Alq3]器件相比,电流密度较大,发光效率低,发光谱峰为516 nm,色坐标为(0.30,0.53),为Alq3材料发光.以TPF-OMe为发光层兼空穴传输层,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l,10-phenanthroline,bathocuproine或BCP)为空穴阻挡层,Alq3为电子传输层,制作三层有机电致发光器件.结果表明,光谱峰值在414 nm,色坐标为(0.20,0.24),为蓝色光,是TPF-OMe材料本身发光,器件在15 V电压下电流密度为1137 mA/cm2,亮度为900 cd/m2,在3 V偏压下有最大流明效率,为0.11 lm/W.基于TPF-OMe材料的器件的击穿温度比基于TPD材料的器件高近20℃,原因可能在于TPF-OMe材料比TPD材料高19℃的玻璃化转变温度(Tg).     

反式卤素钙钛矿太阳能电池光伏性能的理论研究

正式MAPbI_3 (MA=CH_3NH_3~+)太阳能电池存在明显的电滞效应现象,这严重影响其光伏性能,而反式结构的电池能有效压低电滞效应.使用AMPS-1D程序对反式MAPbI_3太阳能电池进行系统理论模拟和优化,分别用Cu_2O,CuSCN,NiO_x作为空穴传输材料,用PC_(61)BM,TiO_2,ZnO作为电子传输材料.数值模拟反式电池光伏性能随MAPbI_3材料厚度变化的情况,结果显示ITO/NiO_x/MAPbI_3/ZnO(或TiO_2)/Al太阳能电池的光伏性能最好.ITO的功函数从4.6 eV增加到5.0 eV能显著地提高Cu_2O—基和CuSCN—基反式MAPbI_3太阳能电池的光伏性能,但对NiO_x—基电池光伏性能的提升却很小.实验上ITO功函数更合理范围为4.6—4.8 eV,当ITO功函数达到4.8 eV时NiO_x—基反式MAPbI_3太阳能电池达到最高效率29.588%.空穴传输材料中空穴迁移率增加能极大地提高反式MAPbI_3太阳能电池的光伏性能,而增加电子传输材料TiO_2中电子迁移率几乎不能提高电池的性能.这些模拟结果将有助于实验上设计更高性能的反式MAPbI_3太阳能电池.     

利用混合有机空穴传输材料提升有机薄膜晶体管场效应迁移率

通过采用在并五苯薄膜与源漏电极之间插入10 nm并五苯掺杂的N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺薄膜的方法研究了基于并五苯有源层的底栅错面型有机薄膜晶体管的电学特性。研究发现:N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺的引入可以有效改善有源层和源漏电极接触界面的表面形貌,利于形成欧姆接触,从而改善器件性能,最终使优化器件的迁移率由(0.1±0.01)cm2/(V·s)提升至(0.31±0.02)cm2/(V·s),阈值电压由(-34.6±1.3)V降至(-30.1±1.2)V。     

有机发光器件的磁电导效应

制备了基于三(8-羟基喹啉)铝(tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (III), Alq₃) 的有机发光二极管, 并在不同偏压下测量了器件的室温磁电导效应.在小偏压下, 发光器件展示出明显的负磁电导效应.偏压增加后, 磁电导由负值变为正值, 出现了正负转变的现象. N, N'-二苯基-N, N'-(1-萘基)-1, 1'-联苯-4, 4'-二胺(N, N′-Di(naphthalen-1-yl)-N, N′ diphenyl-benzidine, NPB) 与铜酞菁 (Copper phthalocyanine, CuPc) 单极器件磁电导的测量结果表明, 发光器件在小偏压下的负磁电导效应来源于器件中的CuPc层. 双极电流的磁电导效应可用电子-空穴对模型进行解释, 而单极电流的磁电导效应可归因于器件中的极化子-双极化子转变. 在注入电流的变化过程中, 发光器件的正负磁电导转变是两种机理共同作用的结果.     

基于MoO3/Ag/MoO3透明阳极的顶发射OLED的模拟计算与制备

运用传输矩阵法和正交分析法模拟计算出MoO₃/Ag/MoO₃透明电极的最佳厚度,采用镀膜实验验证模拟计算的准确性,制备了一系列不同MoO₃膜厚度和Ag膜厚度的透明电极。然后,制备了一系列顶发射有机电致发光器件:铝/氟化锂(LiF)/三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)/N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺/三氧化钼(MoO₃)/银(Ag)/三氧化钼(MoO₃),来进一步验证模拟计算运用在器件制备中的准确性。MoO₃(10 nm)/Ag(10 nm)/MoO₃(25 nm)在532 nm处的透射率达到最大值88.256%,以该透明电极制备的器件与参考器件相比,性能有了明显提高,最大亮度和最大效率分别为20 076 cd/m²和4.03 cd/A,提高了18.5%和56%。器件性能的提高归因于顶发射OLED器件透射率的提高和MoO₃对空穴注入能力的提升。     

NiO_x作为空穴传输层对有机太阳能电池光吸收的影响

基于多层膜系模型的传输矩阵方法、麦克斯韦方程和光子吸收方程,研究了NiOx作为替代3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的空穴传输材料对聚3-己噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester,PC61BM)共混体异质结有机太阳能电池器件内部光电场分布和光吸收特性的影响.分别制备了以NiOx和PEDOT:PSS为空穴传输层,P3HT:PCBM为活性层的有机太阳能电池,并通过数值模拟的方法比较了NiOx和PEDOT:PSS两种空穴传输材料对器件光伏特性的影响.结果表明:10 nm的NiOx空穴传输层器件比40 nm的PEDOT:PSS器件获得了更大的短路电流和填充因子,并具有更高的能量转化效率.     

水溶性酞菁化合物对有机电致发光器件亮度和效率的影响

以水溶性酞菁铜(CuTcPc)为空穴注入层制备多层有机电致发光器件.ITO表面经过CuTcPc溶液修饰,能够提高空穴的注入能力,增加器件的电流密度和亮度.在有机电致发光器件中,空穴传输材料的空穴迁移率一般大于电子传输材料的电子迁移率,空穴是多数载流子;但是,CuTcPc修饰处理不仅提高了器件的电流密度和亮度,也提高了器...     

新型氟代三苯胺衍生物的合成和光谱特性研究

设计和合成了一种新型氟代三苯胺衍生物——N,N,N′,N′-四苯基-[2′,2″,3′,3″,5′,5″,6′,6″-八氟对四联苯]-4,4″′-二胺(OFTPA)。通过元素分析、熔点测定、红外光谱和1 H NMR谱等手段对OFTPA的分子结构进行了表征,并对其主要的红外光谱吸收峰和1 H NMR谱带进行了归属分析。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和循环伏安法(CV)对OFTPA的电子能级结构和发光性能进行了研究。紫外-可见吸收光谱测定结果表明,OFTPA薄膜的最大吸收峰波长为355nm,光学带隙(Eg)为3.09eV。荧光光谱测定结果表明,OFTPA薄膜在365nm紫外光的激发下,产生发光峰波长在448nm附近、半峰宽(FWHM)为68nm的蓝光发射,色纯度高,有望成为优良的蓝光发射材料。循环伏安法测定结果表明,OFTPA的最高占有轨道(HOMO)能级为-5.41eV,最低空轨道(LUMO)能级为-2.32eV,具有良好的空穴传输性能。研究结果为进一步研究其在有机光电器件中的应用提供了参考。     

萤火虫酮式氧化荧光素衍生物电子传输性质的理论研究

通过密度泛函理论(DFT)MPW3PBE泛函,对甲基、甲氧基、氰基、氟原子、氨基及硝基取代的萤火虫生物发光底物酮式氧化荧光素进行了全优化。计算了它们的电离能(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)、空穴和电子重组能(λ),评估了它们的空穴和电子传输能力。用含时密度泛函理论(TDDFT)MPW3PBE/6-31+G(d)方法计算了吸收光谱,优化了最低单重激发态S1,最终研究了它们的荧光光谱。理论计算结果表明,KNH2可以作为空穴传输材料,KNO2、KCN、KF、KOCH3、KNH2和KCH3可以作为电子传输材料。此外,通过空穴和电子重组能及发射光谱的计算发现,所有化合物的发射跃迁都是禁阻的,因此这些化合物不能作为发光层材料。     

烷氧链链长对吐昔烯电荷传输性质的影响

吐昔烯衍生物的盘状液晶分子,在有机电子材料领域被用作光导材料和载流子传输材料。使用电子转移的Marcus模型,在B3LYP/6-31G**水平上研究了5个含三条烷氧链(n=1,3,5,8,10)的吐昔烯衍生物分子的电荷转移性质。计算表明,电荷转移矩阵元t是影响分子电荷转移的主要因素。5个分子中,随烷氧链长度(n)增大,空穴、电子传输重组能的变化范围分别为16~19 kJ/mol和26~ 30 kJ/mol。空穴传输矩阵元t+减小超过4倍,空穴传输载流子迁移率μ+减小超过3个数量级。电子传输矩阵元t-增大幅度不大,电子传输载流子迁移率μ-增大2倍,表明烷氧链增长不利于空穴传输,有利于电子传输。     

烷氧链链长对吐昔烯电荷传输性质的影响

吐昔烯衍生物的盘状液晶分子,在有机电子材料领域被用作光导材料和载流子传输材料。使用电子转移的Marcus模型,在B3LYP/6-31G**水平上研究了5个含三条烷氧链(n=1,3,5,8,10)的吐昔烯衍生物分子的电荷转移性质。计算表明,电荷转移矩阵元t是影响分子电荷转移的主要因素。5个分子中,随烷氧链长度(n)增大,空穴、电子传输重组能的变化范围分别为16~19 kJ/mol和26~ 30 kJ/mol。空穴传输矩阵元t+减小超过4倍,空穴传输载流子迁移率μ+减小超过3个数量级。电子传输矩阵元t-增大幅度不大,电子传输载流子迁移率μ-增大2倍,表明烷氧链增长不利于空穴传输,有利于电子传输。     

基于咪唑并吡啶类配体新型磷光材料的合成与表征

设计开发了系列新型咪唑并吡啶类铱(Ⅲ)配合物(BIPy)₂Ir(acac)、(PIPy)₂Ir(acac)、 (4'-MPIPy)₂-Ir(acac)。在化合物Ⅲ中,当R=Ph时得到(BIPy)₂Ir(acac)材料,其中BIPy和acac分别表示2-(4-联苯基)咪唑并吡啶和乙酰丙酮。将(BIPy)₂Ir(acac)掺杂在N,N'-二咔唑-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(CBP)中制备了高效OLEDs器件,器件的最大电流效率为26.7 cd/A,最大亮度为18 000 cd/cm²,色坐标为(0.32,0.60),是首次报道的新型苯基咪唑并吡啶类铱(Ⅲ)配合物绿色磷光材料。     

N、O、S及羰基掺杂吐昔烯衍生物的电荷传输性质

基于电子转移的Marcus模型,以3,8,13-三丙烷氧基吐昔烯(a分子)为母体,采用密度泛函理论方法,在M062X/6-31+G(d)水平计算研究吐昔烯刚性核上的三个亚甲基被氮原子、氧原子、硫原子及羰基取代后所得的b、c、d、e等5个衍生物分子的结构和电荷传输性质.计算结果表明,b、d、e等3个吐昔烯衍生物分子的最低能量吸收峰均发生一定程度的红移(吸收波长在279-292 nm范围);掺杂氮原子、硫原子后,空穴传输载流子迁移率(μ_+)与电子传输载流子迁移率(μ_-)均明显增大,但μ_+比μ_-增加的幅度更大,更有利于空穴传输.掺杂氮原子,空穴迁移速率(μ_+)和电子迁移速率(μ_-)减小;掺杂羰基后,电子迁移速率(μ_-)增大,有利于电子传输,可设计为较好的电子传输材料.     

在双波长下识别Fe3+的一种新型可视化荧光探针的合成及性能

合成了一种新型四苯乙烯-罗丹明化合物L,通过紫外-可见吸收光谱、分子荧光光谱、裸眼和循环伏安分析法等分别研究了化合物L的聚集诱导发光性能、对金属阳离子的识别性能和电化学性能。实验结果显示:化合物L在乙醇-水的混合溶剂中表现出典型的聚集诱导发光性能;L在EtOH/H_2O(V∶V,1∶1,Tris-HCl,pH=7.0)溶液中随Fe~(3+)的加入,化合物L的EtOH/H_2O(V∶V,1∶1,Tris-HCl,pH=7.0)溶液显示出明显的颜色变化,由无色变成红色,除Al~(3+)、Cr~(3+)略微变红外,其他金属离子无明显变化,这表明化合物L可作为裸眼识别Fe~(3+)的探针;当选用激发波长350 nm时,在508 nm处的荧光发射强度发生猝灭,猝灭比为87.5%,检出限为4.56×10~(-6) mol/L;激发波长为530 nm时,在582 nm处荧光发射强度呈增大趋势,较加入前增大了49.6倍,检出限可达7.4×10~(-7) mol/L。由此可见,L在用不同激发波长激发时,在两个不同荧光发射波长下分别实现了对Fe~(3+)的"turn-off"和"turn-on"识别,因此L可作为一种具有高灵敏性和专一选择性的可视化Fe~(3+)荧光探针。并经Job's曲线、紫外和荧光滴定、核磁滴定、扫描电镜初步确定了探针L和Fe~(3+)的络合机理,探针L和Fe~(3+)的络合比为2∶1,整个测试在中性条件下进行,使得该类探针在生物体系或环境中有潜在的应用价值。且它的电离势为5.77 eV,电离势与正电极的功函数(5.5 eV)较匹配,有望开发成为空穴传输材料。电子亲合势为3.71 eV,比常见的电子传输材料PBD(E_A=2.82 eV)的电子亲和能大,有望开发为电子传输材料,所合成的化合物也可作为一类具有潜在应用价值的光电材料。     

氧空穴导致二氧化钒低温相带隙变窄

具有一定能量的光照导致低温绝缘二氧化钒(VO_2)发生绝缘体金属转变.本文通过密度泛函理论的Heyd-Scuseria-Ernzerhof杂化泛函方法对含氧空穴的低温绝缘VO_2非磁M1相进行第一性原理研究.研究发现,含氧空穴的M1的晶格参数几乎不变,但氧空穴附近的长的V—V键长却变短了.进一步研究发现,尽管纯的非磁M1的带隙是0.68 eV,但含O1和O2位的氧空穴非磁M1带隙分别为0.23 eV和0.20 eV,同时含有O1和O2位氧空穴非磁M1带隙为0.15 eV,这很好地解释了实验结果.     

平面异质结有机-无机杂化钙钛矿太阳电池研究进展

高效低成本太阳电池的研发是太阳能光伏技术大规模推广应用的关键. 近年来兴起的有机- 无机杂化钙钛矿(以下简称钙钛矿)太阳电池因具有光电能量转换效率高、制备工艺简单等优点, 引起了学术界和产业界的广泛关注, 具有广阔的发展前景. 其中平面异质结钙钛矿太阳电池因具有结构简单, 可低温制备等诸多优点, 成为目前研究的一个重要方向. 平面异质结钙钛矿太阳电池分为n-i-p型和p-i-n型两种结构. 其中钙钛矿分别与电子传输层和空穴传输层形成两个界面, 在这两个界面上实现电子和空穴的快速分离. 电子传输层和空穴传输层分别为电子和空穴提供了独立的输运通道. 平面异质结结构有利于钙钛矿太阳电池中电子和空穴的分离、传输和收集. 此外, 该结构不需要高温烧结的多孔结构氧化物骨架, 扩大了电子和空穴传输材料的选择范围. 可以根据钙钛矿材料的能带分布及载流子传输特性, 来选择能级和载流子传输速率更为匹配的传输材料. 本文对钙钛矿的材料特性, 平面异质结结构的由来及发展进行了简要的概述. 其中重点介绍了平面异质结钙钛矿太阳电池的结构特征、工作机理、钙钛矿/电荷传输层的界面特性, 以及电池性能的优化, 包括钙钛矿薄膜制备、空穴和电子传输层的优化等. 最后对钙钛矿电池的发展前景及存在问题进行了阐述, 为今后高效、稳定钙钛矿太阳电池的研究提供参考.     

辐射与发光

发光与发光器件TN312.82007021016利用BCP空穴阻挡层改善白光OLED色度的研究=Studyon chromaticity i mprovement of white OLED with BCPhole-blocking layer[刊,中]/吴晓明(南开大学现代光学研究所.天津(300071)),华玉林…//光电子·激光.-2006,17(10).-1177-1180分别将具有空穴传输特性的蓝光材料β-NPB和具有电子传输特性的蓝绿光材料Zn(BTZ)2作为二层发光层,将荧光染料rubrene掺入β-NPB中,在发光层间引入5nm具有空穴阻挡作用的BCP层,制备了一种ITO/PVK∶β-NPB∶rubrene/BCP/Zn(BTZ)2/Mg∶Ag/Ag结构白色有机电致…     

Li掺杂ZnO纳米棒的导电和发光特性(英文)

利用气相输运方法,在(111)面硅衬底上制备了名义上原子数分数为2%的Li掺杂的ZnO纳米棒(样品A)。作为比较,我们在相同的生长条件下制备了没有任何掺杂的ZnO纳米棒(样品B)。XRD分析测试表明:样品A和样品B中的ZnO纳米棒具有纤锌矿六边形结构,没有其他氧化物,例如Li2O。Hall效应测量表明:样品A导电类型为p型,空穴载流子浓度为6.72×1016cm-3,空穴载流子迁移率为2.46 cm2.V-1.s-1。样品B为n型,电子载流子浓度为7.16×1018cm-3,电子载流子迁移率为4.73 cm2.V-1.s-1。低温光致发光光谱测试表明,样品A和样品B发光峰明显的区别是位于3.351 eV(样品B)和3.364 eV(样品A)处。根据文献报道,在没有掺杂的ZnO中,3.364 eV发光峰源于施主束缚激子发光。通过变温光致发光光谱的测试,证明了在样品A中,位于3.351 eV的发光峰源于受主束缚激子发光,其光学受主能级位于价带顶142meV处。     

2D SnP_3:具有高载流子迁移率和光吸收率的范德瓦尔斯晶体（英文）

本文基于第一性原理计算,预测了二维SnP_3层作为新型半导体材料,具有0.71 eV(单层)和1.03 eV(双层)的间接带隙,这与体结构的金属特性不同.值得注意的是,2D SnP_3具有9.171×10~4 cm~2·V~(-1)·s~(-1)的高空穴迁移率和对于整个可见光谱的高光吸收(～10~6 cm~(-1)),这预示2D SnP3层有望成为纳米电子学和光电子学的候选材料.有趣的是,本文发现2D SnP_3双层具有与硅类似的电子和光学特性.考虑到硅基微电子和光伏技术的巨大成功,本文的研究结果将有助于纳米领域的相关研究.     

应力调控对单层TiOCl2电子结构及光学性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层TiOCl₂的电子结构、输运性质和光学性质进行了理论研究.对单层TiOCl₂材料的声子谱、分子动力学和弹性常数的计算结果表明,该材料在常温下能稳定存在,并具有较好的动力学、热力学和机械稳定性.电子结构分析表明,单层TiOCl₂是一种间接窄带隙半导体(能隙为1.92 eV).在应力调控下,单层TiOCl₂材料的能带结构、输运性质和光学性质均发生明显变化.沿a方向施加-4%的收缩应力后,单层TiOCl₂由间接带隙变为直接带隙,带隙减小至1.66 eV.同时TiOCl₂还表现出明显的各向异性特征,电子沿b方向传输(迁移率约为803 cm~2·V^-1·s^-1),空穴则沿a方向传输(迁移率约为2537 cm~2·V^-1·s^-1).此外,施加收缩应力还会使单层TiOCl₂材料的光吸收率、反射率和透射率的波峰(谷)发生红移...