NPB厚度对异质结OLED载流子复合区域的调控

通过调控p型半导体N,N′-bis(naphthalen-1-y)-N,N′-bis(phenyl)benzidine(NPB)层的厚度,制备了结构为ITO/NPB/aluminum(Ⅲ)bis(2-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate(BAlq)/NPB(0~18nm)/tri-(8-hydroxyquinoline)-aluminum(Alq₃)/Mg:Ag的多层有机电致发光器件.分析结果表明,在该类异质结器件中,NPB不仅可以作为空穴传输材料,在适当的厚度范围内,它还可以起到调控载流子复合区域的作用;当NPB厚度在0~18nm之间变化时,随着其厚度增加器件发光颜色可由蓝色变为绿色.通过器件发光光谱的表征可以得知,器件的载流子复合区域相应地由BAlq层转移至Alq₃层.     

ZnS作为空穴缓冲层的新型有机发光二极管

采用磁控溅射方法在ITO表面沉积了不同厚度的ZnS超薄膜作为有机发光二极管(OLEDs)的缓冲层,使典型结构(ITO/TPD/Alq3/Al)的OLEDs的发光性能得到改善。ZnS缓冲层厚度对器件性能影响的实验结果表明,当ZnS缓冲层厚度为5nm时,器件电流密度提高了近2倍,亮度提高了2倍;当ZnS缓冲层厚度为10nm时,器件发光的电流效率提高18%,器件的性能得到改善。宽禁带的ZnS缓冲层对空穴从阳极到有机功能层的注入有阻碍作用,促进器件载流子平衡,提高了器件发光效率,改善了器件性能。     

利用光学微腔效应调节顶发射蓝光器件的色纯度

有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受材料本身的限制,而通过光学微腔效应可以从器件结构上的改变来调节色纯度。本文介绍了一种通过调节有机层厚度,从而获得高纯度单色发光器件的方法。利用这种方法制作了有机顶发射蓝光器件,器件结构为Ag/m-MTDATA/NPB/DPVBi/Alq₃/LiF/Al/Ag)。通过调节有机层的厚度,获得了高色纯度的发光器件,正向出射的蓝光色坐标达到了(0.14,0.07)。     

输运层厚度对双层有机器件复合发光的影响

采用ITO/PVK/Alq/Al双层电致发光（EL）结构,制备了三种载流子输运层厚度分别为30、60、120nm,发光层厚度均为300nm的有机薄膜EL器件,测试其EL谱及J-V特性曲线。根据有机EL器件中载流子的产生和输运过程导出了载流子复合几率及电子和空穴密度分布表示式,用以解释其发光强度随输运层厚度的变化关系,用一维无序结构载流子随机跃迁模型讨论输运层厚度对器件电流密度及启动电压的影响,探讨了载流子在薄膜中的输运过程,其理论与实验符合得很好。     

基于MoO_3/Au/MoO_3透明电极的有机太阳能电池

以透明导电薄膜Mo O3/Au/Mo O3代替铟锡氧化物(ITO)作为有机太阳能电池(OSCs)的阳极,研究了一系列结构为Mo O3/Au/Mo O3的透明电极和Mo O3(y nm)/Au(x nm)/Mo O3(y nm)/Cu Pc(25 nm)/C60(40nm)/BCP(8 nm)/Al(100 nm)的有机太阳能电池。研究表明,Mo O3/Au/Mo O3电极的光电特性可通过改变各层薄膜厚度加以调控,在Mo O3薄膜厚度为40 nm、Au薄膜厚度为10 nm时性能最优,且以该薄膜为电极的有机太阳能电池器件的性能接近于电极为ITO的有机太阳能电池器件。     

全固态塑料电致变色器件

电致变色器件是一种典型的光学薄膜和电子学薄膜相结合的光电子薄膜器件,能够在外加低压驱动的作用下实现可逆的色彩变化。将电致变色材料制备在塑料衬底上,将极大地推动电致变色器件的应用。讨论了全固态塑料电致变色器件的制备工艺和电致变色特性,通过采用低压反应离子镀工艺分别在ITO塑料衬底上制备了WO3和NiO电致变色薄膜。采用高分子聚合物MPEO-LiClO4作电解质,制备plastic/ITO/WO3/MPEO-LiClO4/NiO/ITO/plastic透射型全固态塑料电致变色器件。在二电极电池石英盒中采用恒电位方式测试全固态塑料电致变色器件的电致变色特性,驱动电压为±3V。采用分光光度计直接测试透射光谱的变化,测试范围为300～900nm,经过十几次循环后达到稳定的变色,变色调制范围达到30%左右,器件样品显示出均匀深蓝色的电致变色效果。实验结果证明了所提出的全固态塑料电致变色器件的制备工艺的可行性。     

衬底对PTCDA薄膜结构与电荷输运特性的影响

在不同导电衬底(Au,Al和ITO)上制备了PTCDA薄膜,用XRD和AFM技术研究了PTCDA薄膜的结构和表面形貌。结果表明,薄膜中的大部分PTCDA分子平面与衬底不平行,这表明薄膜垂直方向的电流传导将以电子传输为主;在ITO和Au衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列规则,在薄膜垂直方向呈现出较好的电子传输性能;而在Al衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列无序,电子传输性能差。通过制备单层结构有机薄膜器件,研究了PTCDA薄膜垂直方向的电子迁移率。综合应用金属-有机界面的热电子发射理论和有机层体内空间电荷限制传导理论,并考虑电场强度对迁移率变化的影响,对ITO/PTCDA/Al器件的电流密度-电压曲线进行拟合,得到ITO衬底上生长的PTCDA薄膜在垂直方向随电场强度变化的电子迁移率数值。     

氧化锌纳米颗粒薄膜的近紫外电致发光特性研究

利用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备了ZnO纳米颗粒薄膜(ZnO nanoparticle film),并以此为发光层制备了结构为ITO/ZnO nanoparticle/MEH-PPV/LiF/Al的电致发光器件.通过调整器件发光层厚度,对器件的发光光谱和电学特性进行测试研究,发现该器件在一定的直流电压下可以得到以ZnO近紫外(中心波长390 nm)发光为主的电致发光光谱,显示出较好的ZnO近紫外电致发光特性.对该器件的发光机理进行了一定的研究,认为该器件的发光是基于载流子隧穿.     

相变材料Sb_2Te_3二维薄片的可控制备与表征

相变材料(Phase-Change Materials,PCMs)可以通过施加热脉冲等方式实现晶态与非晶态之间的快速、可逆转换,因而得到了大量的研究和关注.本文以最常用的相变材料体系Ge-Sb-Te(GST)中的二元化合物Sb_2Te_3为研究对象,通过范德瓦尔斯外延在云母衬底上实现了取向一致、厚度可控的Sb_2Te_3单晶薄片的制备,薄片厚度最薄可达1~2nm,横向尺寸可达10μm左右.通过TEM、XPS及拉曼光谱对薄片的结构和成分做了系统的表征;通过施加电流脉冲实现了其晶态到非晶态的相变,并在非晶化薄片上观测到PC-RAM器件典型的I-V曲线阈值电压效应.这种在云母衬底上实现大尺寸的Sb_2Te_3单晶薄片生长的方法为研究相变材料的维度和限域效应提供了一个新的途径.     

干涉效应对ITO薄膜光学性能的影响

为揭示ITO薄膜膜厚对透光率及色泽感影响规律,本文采用TFCalc光学薄膜设计软件计算了50～700 nm膜厚的ITO薄膜可见光透光率,平均透光率和人眼最为敏感波长550 nm的透光率与膜厚的关系.采用膜层干涉理论研究了ITO膜厚和入射角对其透光率和色泽感影响规律和物理机制.研究结果表明:对特定膜厚的ITO薄膜,其可见光随膜厚增加会出现系列透射峰,膜厚越大,对应透射峰也相应增加.ITO薄膜可见光透光率,平均透光率和特定波长550 nm的可见光透光率随膜厚的增加呈锯齿状;随膜厚增加,ITO薄膜的颜色呈现黄绿色、橙色、紫红色、青色、黄绿色周期性的变化.当ITO膜厚为300 nm,入射角从30°增加到60°时,薄膜色泽从暗紫色变为亮紫色.通过本论文的研究,建立了ITO薄膜和膜厚关系的色卡,这对工业控制及改善ITO薄膜的色泽提供技术支撑.     

反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度

本文报道一种简单的方法,从平原介质薄膜的反射干涉光谱来计算薄膜的光学常数和厚度。当一束光照射在基板上的介质膜上时,由于膜上下界面反射光的相干,会使反射光谱的曲线有一定的波动。我们对反射相干光谱进行理论分析,给出计算公式,从测量曲线中的实验值得出薄膜的光学常数ｎ、ｋ以及厚度等参数。此种方法简单可行,而且易于编程处理。     

白光干涉测量超薄透明电极ITO薄膜的厚度

随着平板显示技术的发展,透明电极ITO膜的厚度越来越薄。为了测试这种极薄的ITO膜,本文通过改进已有的频域分析算法,以便测试膜厚在20~150 nm之间的ITO膜。与现有算法相比,该算法有效改进了各个波长的位相解析精度。实验结果表明,待测透明电极薄膜的厚度为90~104 nm,其结果和标定值一致,证明了该算法能够测量膜厚小于100 nm的透明电极ITO薄膜。     

通过插入Au薄膜改善绿光OLED器件的发光色纯度

在一些有机电致发光器件中,Au常被用作阳极,研究者希望Au在导电的同时兼具半透明可出光的属性,这要求Au在能导电的同时厚度要尽量薄。因此制备两种金属共同组成电极成为了选择。将半透明Au/Al层插入阳极一侧,制备了结构为ITO/Al(16 nm)/Au(10 nm)/TPD(30 nm)/AlQ(30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al的OLED器件,相对于器件ITO/TPD(30 nm)/AlQ(30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al在长波方向出现了光谱窄化现象,通过分析和实验判断该现象是Au薄膜特有的对光的选择透过性造成,而并非微腔效应。阳极一侧加入了Au/Al的器件保持了广视角无角度依赖的优点,同时可以输出滤掉部分红光的纯度更高的发光,发光色纯度得到了改善。     

基于金属掺杂ITO透明导电层的紫外LED制备

为降低ITO薄膜对紫外波段的光吸收,制备低电压高功率的紫外LED,研究了一种基于金属掺杂ITO透明导电层的365 nm紫外LED的制备工艺。利用1 cm厚的石英片生长了不同厚度ITO薄膜以及在ITO上掺杂不同金属的新型薄膜,并研究了在不同的退火条件下这种薄膜的电阻和透过率,分析了掺杂金属ITO薄膜的带隙变化。将这种掺杂的ITO薄膜生长在365 nm外延片上并完成电极生长,制备成14 mil×28 mil的正装LED芯片。利用电致发光（EL）设备对LED光电性能进行测试并对比。实验结果表明:掺Al金属的ITO薄膜能够相对ITO薄膜的带隙提高0.15 eV。在600℃退火后,方块电阻降低6.2 Ω/□,透过率在356 nm处达到90.8%。在120 mA注入电流下,365 nm LED的电压降低0.3 V,功率提高14.7%。ITO薄膜掺金属能够影响薄膜带隙,改变紫光LED光电性能。     

ZnO/Ag/ZnO multilayer films for the application of a very low resistance transparent electrode

Transparent conductive ZnO/Ag/ZnO multilayer electrodes having much lower electrical resistance than the widely used transparent electrodes were prepared by simultaneous RF magnetron sputtering of ZnO and DC magnetron sputtering of Ag. An Ag film with different thickness was used as intermediate metallic layers. The optimum thickness of Ag thin films was determined to be 6 nm for high optical transmittance and good electrical conductivity. With about 20-25 nm thick ZnO films, the multilayer showed high optical transmittance in the visible range of the spectrum and had color neutrality. The electrical and optical properties of the multilayers were changed mainly by Ag film properties. A high quality transparent electrode, having sheet resistance as low as 3 ohm/sq and high transmittance of 90% at 580 nm, was obtained and could be reproduced by controlling the preparation parameter properly. The above property is suitable as transparent electrode for dye sensitized solar cells (DSSC).     

Plasma-based sputtering of indium tin oxide for the application of photovoltaic cells

Transparent and conducting indium tin oxide (ITO) thin films were deposited on soda lime glass substrates by RF plasma magnetron sputtering at room temperature. The effect of thickness (100, 200 and 300?nm) on the physical (structural, optical, electrical) properties of ITO thin films was investigated systematically. It is observed that with an increase in thickness, the X-ray diffraction data indicate polycrystalline films with grain orientations predominantly along (222) and (400) directions; the average grain size increases from 10 to 30?nm; the optical band gap increases from 3.68 to 3.73?eV and the transmission decrease from 80% to 70% . Four-point probes show a low resistivity (2.4×10^?5?Ω?cm) values for film with a thickness 300?nm. Present work shows that the ITO is a promising transparent conductive oxide material for the solar cell application.     

ITO材料在减反射膜设计中的应用

改变ITO材料通常作为透明导电膜单独使用的状况,将其作为减反射膜系中的一层,能够在很大程度上增加ITO透明导电膜在可见光部分的透过率.通过使用将ITO材料置于膜系的内层和最外层两类不同的设计思想,可以使ITO透明导电膜达到相当优良的应用效果.使用低压反应离子镀方法制备了设计的两类减反射膜系,实验证明,膜层在可见光部分的透过率显著提高,剩余反射率明显下降,并得到了平均透过率为95.83%,最高透过率达到97.26%,方块电阻为13.2～24.6Ω/□的试验结果.     

IPTO薄膜制备及其在有机光电器件中的应用

新型IPTO(Pr Ti O3掺杂In2O3)薄膜的可见光透过率及导电性可与商业化的ITO薄膜媲美。采用双源电子束设备制备了一种新型的IPTO透明导电薄膜,通过开尔文探针法测试,其功函数为5.14 e V。为验证新型IPTO透明导电阳极对有机电致发光器件性能的影响,将IPTO替代商业化ITO作为阳极制备了有机电致发光器件。基于IPTO阳极的器件的亮度最大值为85 140 cd/m2,外量子效率最大值为3.16%,分别为以ITO为阳极的器件的3倍及1.13倍。这种性能的改善是由于IPTO具有较小的表面粗糙度及较高的功函数,可以降低阳极的注入势垒,有利于电荷向有机层注入,改善了器件内的空穴及电子的注入平衡。     

有机薄膜电致发光器件的光学微腔效应

制备了以铝掺杂氧化锌（ＡＺＯ）透明导电膜为阳极的有机薄膜电致发光微腔器件，研究了垂直的光学法布里－珀罗微共振腔对有机器件的自发发射的微腔效应，发出了光谱窄化、发光强度增加及发射的角度依赖关系等现象。具有微腔结构的器件发射谱将高宽只有１４display status     

Nanosilver surface plasmon response enhanced the photovoltaic performance of organic solar cells

Nanosilver island thin films with different thickness were synthesized by vacuum vapor deposition between ITO and PEDOT:PSS for organic solar cells, forming the structure of ITO/AgNPs layer/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al. Surface morphology and UV–vis absorption spectrum were investigated by AFM and UV–vis scanning spectrophotometer. It was found that after adding the nanosilver film, the optical properties of the device were enhanced with increasing the thickness of nanosilver island films. When the thickness of nanosilver thin films is 3.0 nm, the most significant surface plasmon response and red-shift of the resonance absorption peak appeared. Meanwhile, short circuit current density of the device increased from 9.93 mA/cm² to 12.98 mA/cm², the fill factor increased from 49.35% to 52.79% and the power conversion efficiency increased from 3.05% to 4.01%. These results provided a theoretical guidance to optimize the design and increase the performance of solar cells.