迁移率对单层有机发光器件中电场与载流子分布的影响

有机发光器件的宏观特性与有机层中的电场和载流子浓度分布密切相关。建立的有机电致发光器件模型是由两个金属电极中间夹一层有机发光薄膜材料组成的单层器件,金属与有机发光层之间为欧姆接触。模型以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合密度分布。分析结果表明:当两种载流子的迁移率相同时,电场强度、载流子浓度、复合密度的分布呈对称形式。而当电子和空穴的迁移率μn和μp相差比较大时,高迁移率的载流子不仅仅分布在注入端附近而且还有一小部分能够传输到另一端,而低迁移率的载流子只分布在其注入端附近;当μn、μp的大小相差不大时,载流子传输情况就介于两者之间。当μn/μp的比值变化时,电场强度的极大值向载流子迁移率小的注入端偏移。     

注入和输运对单层有机发光器件复合发光的影响

通过分析聚合物电致发光器件中载流子注入、输运、激子的解离与复合过程,提出了激子解离与复合的理论模型. 基于电流连续性方程和Poisson方程,给出了激子复合密度、电流密度及复合效率表达式.研究两电极与有机层之间在Ohmic和Fowler-Nordheim接触条件下载流子迁移率对器件中激子的复合密度及外加电压和注入势垒对器件电流和复合效率的影响.结果表明:1)在一个较宽的注入势垒和迁移率范围内,复合密度不是由两个注入电极的相对注入比决定而是由有机层电子和空穴迁移率之比所支配;2)固定阴极势垒,而阳极势垒由小变大时,器件电流由接触限制向空间电荷限制转变;3)复合效率随外电压升高先增加,当电压达一临界值时而陡降,存在一个最佳的注入势垒值.结果说明:电极与有机层的能带匹配及有机层间的迁移率匹配对器件复合发光有着极其重要的影响.其计算值与所报道的理论结果相符.     

典型有机发光二极管中载流子传输和复合模型

提高载流子复合效率是改善有机发光二极管(OLEDs)发光效率的重要方法。采用真空热蒸发成膜法制作了典型双层结构的OLEDs(ITO/TPD/Alq₃/Al)。二极管的性能测试结果表明器件的电流-电压关系与Fow ler-Nordheim场发射载流子注入理论符合得较好。以Fow ler-Nordheim场发射载流子的隧穿注入理论为基础,对OLEDs的电流进行理论分析和数学推导,建立典型双层结构有机发光二极管中载流子传输、复合的理论模型。以此模型为依据,对载流子注入复合进行理论分析,探究载流子注入复合的效率的表达式。在外加电压和器件材料一定下,得出了载流子复合效率与阳极区一侧积累的空穴面密度和阴极区一侧积累的电子面密度的关系表达式。     

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...     

有机层界面对双层有机发光二极管复合效率的影响

建立了双层有机发光二极管中载流子在有机层界面复合的无序跳跃理论模型.由于有机分子材料的空间及能带结构的无序性，采用刚体模型处理有机层界面问题是不恰当的，而采用无序跳跃模型比较合理.复合效率及复合电流由载流子跳跃距离、有机层界面的有效势垒高度及该界面处的电场强度分布所决定：在双层器件ITO/α-NPD/Alq₃/Al中，当所加电压小于19.5V时，复合效率随着载流子跳跃距离的增加而增加，而大于19.5V时，复合效率随着其距离的增加而减少；复合效率随着有机层界面有效势垒高度的增加而增加； 关键词： 有机层界面 双层有机发光二极管 复合效率 有效势垒高度 无序跳跃模型     

双层有机发光二极管中复合效率和复合区域宽度的研究

本文建立了双层有机发光二极管中载流子的注入、输运和复合的理论模型.模型中采用了较合理的无序跳跃模型来处理界面问题.计算和讨论了空穴传输层厚度和内界面处的空穴势垒对器件复合效率和复合区域宽度的影响.结果表明:器件结构的变化导致电场强度在器件中的重新分布,空穴传输层厚度和内界面处空穴势垒的变化对器件的复合效率和复合区域宽度有重要影响.     

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。     

Li_2CO_3电子注入层改善有机发光二极管性能的研究

常规有机发光二极管发光层中载流子浓度的不平衡,导致器件发光亮度、效率等性能不能达到最优.为了改善电子的注入和传输,采用Li_2CO_3作为电子注入层,并将其掺入4,7-二苯基-1,10菲啰啉(Bphen)电子传输材料中,研究电子注入和传输能力的变化及其对器件发光性能的影响.结果表明:Li_2CO_3作为有效的电子注入层,使器件的驱动电压降低1.0V,发光亮度提高3倍,电流效率提高1倍.Li_2CO_3掺杂Bphen能进一步改善电子传输性能,提高发光层中的电子浓度,进而改善发光亮度和效率.     

有机电致发光器件中载流子的输运和复合发光

以高场作用下载流子对三角势垒的FowlerNordheim隧穿理论为基础,建立了单层有机电致发光器件中载流子输运和复合发光模型,给出了薄膜中电子空穴对的解离和复合概率及电子和空穴的密度分布.计算并讨论了外加电压和注入势垒对器件电流和复合效率的影响. 关键词： 电致发光器件 载流子输运 载流子复合     

非欧姆注入单层有机发光器件低场下电流传导温度特性的数值研究

温度是影响有机发光器件特性的一个重要因素,考虑了电流的注入限制和体限制之后,运用数值方法,研究了在低电场下温度对单层有机发光器件的J-V特性以及电场和载流子在有机层中的分布的影响。结果表明,在一定电压下,温度升高时,器件电流增大,有机层中载流子及其梯度分布增大,电场强度分布梯度也增大。并且当温度逐渐升高时,器件的电流传导将趋向于体限制,而当温度逐渐降低时,器件电流传导将趋向于注入限制,此时有机层内各处电场强度趋于均匀。并且结果表明,数值结果与实验结果符合得比较好。     

输运层势垒对双层结构器件复合发光的影响

通过分析双层结构器件复合发光的实际物理过程，建立了双层器件载流子输运与复合发光的多势垒的理论模型，计算并讨论了器件复合效率随外加电压及输运层势垒（包括势垒高度和宽度）的变化关系，该理论模型较好地解释实验现象。     

高场下界面势垒对双层有机器件复合发光的影响

以高场作用下载流子对三角势垒的Fowler-Nordheim隧穿理论为基础,建立了双层有机电致发光器件中载流子的输运和复合发光模型.计算并讨论了所加电压与界面势垒对器件的复合电流及其复合效率的影响.该理论模型很好地解释了实验现象,并进一步证实了电场对复合区域的调制作用. 关键词： 有机电致发光 双层器件 界面势垒     

关于p-n合金结中少数载流者的注射理论

本文用一维模型计算了p-n合金结中少数载流者的一般注射理论。这里假设复合率是与注入载流者的密度成正比。首先,我们讨论了大注射和小注射的两种极端情况,这样得到的结果被用作零级近似解来计算p-n结中注入少数载流者的分布情况。用逐步近似的方法我们得到了注射效率和注射强度(即注入少数载流者的密度与原有多数载流者的密度之比)间的解析关系。在同样的基础上也得到了通过结的总电流密度和注射强度间的类似关系。这理论的结果表明;对一个平常的合金结晶体三极管来说,当发射极电流增加时,发射极的注射效率逐渐下降。在很大的注射强度下,注射效率趋近于极限值1/(1+b),其中b是电子迁移率与空穴迁移率之比。对一个具有很低注射效率的p-n合金结来说,在注射电流小的时候,注射效率是正比于通过结的总电流;当往射电流很大时,注射效率趋近于极限值1/(1+b)。理论结果还表明,在小注射情下,通过p-n合金结的总电流是正比于注射强度;而在大注射情况下,它是正比于注射强度的平方。     

间隔层对红绿磷光有机电致发光器件发光性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(40 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/CBP∶GIr1(14%)∶R-4B(2%)(20 nm) /间隔层(3 nm)/ CBP∶GIr1(14%)∶R-4B(2%)(10 nm)/BCP(10 nm)/Alq₃(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm) 的有机电致发光器件,间隔层分别为CBP,TCTA,TPBI和BCP,GIr1和R-4B分别为绿红磷光材料。通过加入不同间隔层来调控载流子和激子在发光层内的分布并研究了其对器件发光性能的影响。研究表明TCTA,TPBI和BCP分别作为间隔层的器件较CBP为间隔层的参考器件,电压为6 V时,电流效率分别高出59%,79%和93%,以BCP为间隔层的器件效率最高达到22.58 cd·A-1;TPBI和BCP为间隔层相对于以TCTA为间隔层的器件,在较高的电流密度下,效率滚降更小。分析原因TCTA间隔层较高的LUMO能级和三线态能量将电子和激子限制在较窄的复合区域,提高了载流子相遇形成激子的概率,在较高电流密度下猝灭也更严重;TPBI和BCP由于具有较高的HOMO能级和电子传输能力,拓宽了激子的复合区域。间隔层引起电子或空穴的累积,形成较高的空间电场,有利于发光层相应载流子的注入与传输。由于发光层掺杂方式为红绿共掺,器件均获得了较好的色坐标稳定性。     

迁移率对单层有机发光器件中复合率分布的影响

以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合率分布.结果表明:当两种载流子的迁移率相同实现平衡注入,并且当空穴和电子的复合为Langevin型时,复合率的分布曲线相当理想,参与复合的空穴和电子总量远大于其他情况,由此器件的发光性能也得到更大的优化.     

Influence of charge carrier mobility on the performance of organic solar cells

The power conversion efficiency of organic solar cells based on donor–acceptor blends is governed by an interplay of polaron pair dissociation and bimolecular polaron recombination. Both processes are strongly dependent on the charge carrier mobility, the dissociation increasing with faster charge transport, with raised recombination losses at the same time. Using a macroscopic effective medium simulation, we calculate the optimum charge carrier mobility for the highest power conversion efficiency, for the first time accounting for injection barriers and a reduced Langevin‐type recombination. An enhancement of the charge carrier mobility from 10^–8 m²/V s for state of the art polymer–fullerene solar cells to about 10^–6 m²/V s, which yields the maximum efficiency, corresponds to an improvement of only about 20% for the given parameter set. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

LiF修饰阴极的双层有机电致发光器件的延时效应

基于载流子的注入、传输和复合过程,建立了双层有机发光器件的电致发光延时理论模型;讨论了电致发光延时随电压、注入势垒、内界面势垒、阳极区厚度及LiF缓冲层(BL)厚度的变化关系。结果表明:(1)低电压下,EL延时由复合过程主导,而高电压下,输运过程起着更重要的作用;(2)当δe/δh2时,M/O界面属于欧姆接触,电流是空间电荷限制的,注入势垒的变化对复合时间trec影响较大,当δe/δh2时,M/O界面成为接触限制,注入势垒的变化对trec几乎没有影响;(3)当内界面势垒超过0.3eV,H′h对trec的影响明显变弱,复合延迟时间基本上由电压和其它因素控制;(4)当电压较小时,随Lh/L的增大,trec增大;当电压超过某一值后,trec几乎不随Lh/L的变化而变化;(5)对于LiF/Ag阴极,在不同的偏压下,LiF的厚度在3.1nm左右时的复合时间最短,对应的EL延迟时间也最短,这与实验中从电致发光效率的角度得出的LiF最佳厚度一致。     

An Electroluminescence Delay Time Model of Bilayer Organic Light-Emitting Diodes

Based on the mechanism of injection, transport and recombination of the charge carriers, we develop a model to calculate the delay time of electroluminescence （EL） from bilayer organic light emitting diodes. The effect of injection, transport and recombination processes on the EL delay time is discussed, and the relationship between the internal interface barrier and the recombination time is revealed. ＂]~he results show that the EL delay time is dominated by the recombination process at lower applied voltage and by the transport process at higher applied voltage. When the internal interface barrier varies from 0.15 eV to 0.3 eV, the recombination delay time increases rapidly~ while the internal interface barrier exceeds about 0.3eV~ the dependence of the recombination delay time on applied voltage is almost undiversified, which may serve as a guideline for designing of a high-speed EL response device.