吸收层特性和异质结界面电荷对12.5 μm长波HgCdTe光伏探测器响应率的影响研究

研究了12.5 μm长波HgCdTe探测器的吸收层厚度和异质结界面电荷对器件光响应率的影响.分析了吸收层厚度与吸收长度、扩散长度之间的联系,获得了设计最佳吸收层厚度的经验公式.研究结果显示入射光波长超过截止波长时,响应率随吸收层厚度增加单调增加,并逐渐饱和.响应率峰值对应的波长随吸收层厚度增加,有向长波偏移的趋势.最佳吸收层厚度值随少子寿命或入射光波长的增大而增大.同时,研究了衬底、钝化层与HgCdTe材料之间异质界面电荷对光响应率的影响,发现正的界面电荷在衬底异质结界面处形成诱导pn结,对响应率影响显著 关键词： 长波HgCdTe器件 光伏型红外探测器 光响应率 少子寿命     

电极对CuPc/C60双层异质结有机太阳能电池光学性能的影响

采用传输矩阵法的光学模型以及MATLAB软件模拟了电极对CuPc/C₆₀双层异质结有机太阳能电池光学性能的影响。模拟结果表明:当把微腔结构引入到双层异质结电池时,对于入射电极,发现活性层的吸光率主要受其反射相移的影响而非其透射率,并且通过变化入射电极相移调节层到合适厚度可以使活性层吸光率相比于传统器件增加很多;而当把正负折射率交替的光子晶体引入到电池中作为背电极时,发现活性层的吸光率和背电极反射率、反射相移都有很大关系,在获得高反射率的同时可以通过调节背电极厚度从而使活性层在整个吸收光谱内的吸光率大于传统器件。     

场助InP／InGaAsP／InP半导体光电阴极异质结能带的计算

采用双曲型的渐变函数,同时考虑加偏压时引起的阴极表面空间电荷区的变化,对场助InP/TnGaAsP/InP半导体光电阴极异质结的能带结构进行了详细的分析和计算,得到了在不同材料参数时,异质结能带结构的分布曲线.计算结果指出了达到理想的异质结传输效率时,发射层的厚度和掺杂浓度、吸收层的掺杂浓度、异质结界面处渐变区宽度以及场助偏压应满足的条件.它有助于场助半导体光电阴极的结构设计和材料参数的选择.     

异质结界面电荷对突变InP/InGaAs异质结双极晶体管热场发射影响研究

异质结界面电荷的存在改变了异质结的内建势, 这引起了界面势垒尖峰高度和形状的扰动, 从而使异质结界面载流子的输运产生相应的变化, 最终导致异质结双极晶体管 (HBT) 性能的改变. 基于热场发射-扩散模型, 对异质结界面电荷对InP/InGaAs HBT性能的改变做了研究, 得到结论是正极性的界面电荷有利于InP/InGaAs HBT的直流和高频特性的改善, 而负极性的界面电荷则使器件的直流和高频特性变差. 关键词： InP/InGaAs异质结双极晶体管 界面电荷 内建势 热场发射     

硅异质结太阳电池的物理机制和优化设计

硅异质结太阳电池是一种由非晶硅薄膜层沉积于晶硅吸收层构成的高效低成本的光伏器件,是一种具有大面积规模化生产潜力的光伏产品.异质结界面钝化品质、发射极的掺杂浓度和厚度以及透明导电层的功函数是影响硅异质结太阳电池性能的主要因素.针对这些影响因素已经有大量的研究工作在全世界范围内展开,并且有诸多研究小组提出了器件效率限制因素背后的物理机制.洞悉物理机制可为今后优化设计高性能的器件提供准则.因此及时总结硅异质结太阳电池的物理机制和优化设计非常必要.本文主要讨论了晶硅表面钝化、发射极掺杂层和透明导电层之间的功函数失配以及由此形成的肖特基势垒;讨论了屏蔽由功函数失配引起的能带弯曲所需的特征长度,即屏蔽长度;介绍了硅异质结太阳电池优化设计的数值模拟和实践;总结了硅异质结太阳电池的研究现状和发展前景.     

基区重掺杂突变HBT带阶的扰动对电流影响研究

重掺杂禁带变窄效应引起异质结导带、价带带阶的扰动，从而使突变HBT异质结界面势垒的形状和高度发生了变化，这将对电流传输特性产生重要的影响.基于热场发射-扩散模型，对这一现象进行了深入的研究.得到的结论是：异质结界面势垒的扰动引起内建势的变化对电流影响的重要性远大于其引起隧道效应发生区域的变化，这是由于内建势的变化对电流的影响反映在指数项；因此对于突变HBT，精确考虑禁带变窄在导带与价带之间的分布对于器件性能的分析是非常重要的. 关键词： HBT 能带带阶 内建势 隧穿因子     

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.     

PVK空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

以聚乙烯基咔唑poly(N-vinylcarbazole)(PVK)旋涂层为空穴传输层,着重研究了PVK层厚度对双层器件氧化铟锡(ITO)/PVK/tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq₃)/Mg:Ag/Al器件性能的影响。测试结果表明,当Alq₃层厚度一定时(50nm),只有PVK层为适当厚度(18nm)时双层器件才有最优良的器件性能,即最低的起亮电压,最高的发光亮度和效率。同时对比了不同PVK层厚度的PVK/Alq₃双层器件之间以及PVK/Alq₃与N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/Alq₃双层器件寿命的差异。测试结果表明,尽管越厚的PVK层对应的PVK/Alq₃双层器件发光性能并不是越好,但器件寿命越长。原因是器件Alq₃层内形成的Alq³⁺越少,因此器件稳定性越好;而PVK/Alq₃与NPB/Alq₃双层器件寿命的差异来自不同空穴传输层的制备工艺和能级结构的不同。     

利用C_(60)和CuPc形成的有机半导体异质结作为阳极修饰层实现高效的磷光有机发光二极管

利用C_(60)和Cu Pc形成有机半导体异质结作为阳极ITO修饰层,制备了高效绿色磷光有机发光二极管(OLEDs)。与常规MoO_3阳极修饰层相比,C_(60)(5 nm)/Cu Pc(25 nm)面异质结修饰器件的最大电流效率和外量子效率(EQE)提高了12%和11%,分别为60 cd/A和16.8%;而Cu Pc∶C_(60)(30 nm,50%)体异质结修饰器件则提高了26%和27%,分别为67 cd/A和19.3%。高的器件效率一方面归因于C_(60)与Cu Pc异质结界面处积累的电荷会在电压的作用下形成高效的电荷分离和空穴注入,另一方面归因于异质结具有吸收绿光光子形成光生载流子的光伏效应。利用Cu Pc∶C_(60)体异质结修饰阳极的器件由于具有更高效的电荷积累、更合适的空穴传输性、更平衡的载流子复合和更好的光伏特性,器件效率要比C_(60)/Cu Pc更优。研究表明,这种基于C_(60)与Cu Pc的有机半导体异质结可作为优越的ITO阳极修饰层。     

铽配合物Tb(BA)3phen的有机电致发光

合成了一类新型稀土配合物Tb(BA)3phen,将其掺杂到导电聚合物PVK中获得了纯正、明亮的绿光发射.用这种搀杂体系分别制作了单层发光器件和双层器件.对于单层器件,掺杂浓度为15,甩膜转速1000 r·min-1时器件的发光效果最好,起亮电压为10V,最大亮度在21 V时可达26.8cd·m-2.双层器件用AlQ作为电子传输层,通过改变其厚度得到了发光性能较好的用AlQ作为电子传输材料的器件,其最大亮度在22 V时可达322cd·m-2.     

基于器件结构提高TADF-OLED器件的发光性能

为了提高以TADF材料作为主体、天蓝色荧光材料作为客体的混合薄膜的OLED器件光电性能,我们调整了器件结构,使主体材料发挥其优势。制备了基本结构为ITO/NPB(40 nm)/DMAC-DPS∶x%BUBD-1(40 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al的OLED器件。研究了主-客体材料在不同掺杂浓度下的OLED器件的光电特性。为了提高主体材料的利用率,在空穴传输层和发光层之间加入10 nm的DMAC-DPS作为间隔层;然后,在阳极和空穴传输层之间加入HAT-CN作为空穴注入层,形成HAT-CN/NPB结构的PN结,有效降低了器件的启亮电压(2.7 V)。测量了有无HAT-CN的单空穴器件的阻抗谱。结果表明,在最佳掺杂比例(2%)下,器件的外量子效率(EQE)达到4.92%,接近荧光OLED的EQE理论极限值;加入10 nm的DMAC-DPS作为间隔层,使得器件的EQE达到5.37%;HAT-CN/NPB结构的PN结有效地降低了器件的启亮电压(2.7 V),将OLED器件的EQE提高到5.76%;HAT-CN的加入提高了器件的空穴迁移率,降低了单空穴器件的阻抗。TADF材料作为主体材料在提高OLED器件的光电性能方面具有很大的潜力。     

有机异质结连接层C60/CuPc电荷产生能力研究

有机异质结连接层因其具有良好的透光性能、制备工艺和有机电致发光器件(Organic light-emitting diodes,OLEDs)完全兼容的优点,被广泛应用于叠层OLEDs中。在叠层OLEDs中,连接层可产生电荷,其工作性能是影响叠层OLEDs性能的关键因素之一。为了获得最佳性能的有机异质结连接层,本文制备了结构为glass/ITO/tris(8-hydroxyquinoline) aluminum(Alq_3)(60 nm)/C_(60)(x nm)/CuPc(y nm)/N,N′-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis (phenyl)-be-nzidine(NPB)(40 nm)/Al (100 nm)的有机器件,直接获得了有机异质结连接层C_(60)/CuPc产生的器件电流。通过结构优化发现,结构为C_(60)(30 nm)/CuPc(10 nm)的连接层具有最强的电荷产生能力,并对最优结构连接层形成的物理机制作了合理的解释.本文获得的结果可为理解有机异质结连接层工作机理以及制备高性能叠层OLEDs提供理论基础。     

以ILTO为阳极的高效有机电致发光器件

以高功函数的掺杂钛酸镧的氧化铟薄膜(ILTO)及氧化铟锡(ITO)作为阳极,制备了Glass/anode/NPB/Alq3/LiF/Al结构的有机电致发光器件。得益于ILTO较好的掺杂性、低的表面粗糙度、高的可见光透过率以及高的有效功函数,以ILTO为阳极的有机电致发光器件的开路电压得到降低,最高亮度、电流效率、功率效率以及外量子效率均获得了成倍的提高。研究结果表明,ILTO是一种潜在的光学窗口材料,有望在各种光电器件中得到广泛的应用。     

高效率的有机电致发光器件

有机电致发光器件 (OL EDs)的发光机理包括电子和空穴从电极的注入、激子的形成及复合发光 ,其中 ,空穴和电子的注入平衡是非常重要的。为了平衡载流子的注入以得到高效率和稳定性好的器件 ,人们不仅使用了电子注入更为有效的 L i F/ Al[1] 和 Cs F/ Al[2 ] 等复合电极 ,同时也使用了空穴缓冲层 ,如 S.A.Van Slyke等 [3]在ITO和 NPB之间使用 Cu Pc,使得器件的稳定性得到了明显的提高 ;A.Gyoutoku等[4 ] 用碳膜使器件的半寿命超过 3 5 0 0小时 ;最近 ,Y.Kurosaka等 [5]和 Z.B.Deng[6 ]分别在 ITO和空穴传输层之间插入一薄层 Al…     

Influence of the thickness of N,N′-Bis(naphthalene-1-yl)-N,N′-bis(phenyl) benzidine layer on the performance of organic light-emitting diodes

We investigated the influence of the thickness of hole-transport layer, N,N′-biphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB), on the performance of the typical bi-layer organic light-emitting diodes (OLEDs). It was found that both the current efficiency and the power efficiency of bi-layer OLEDs were improved when the thickness of the hole-transport layer varied from 30 to 120 nm. By investigating the hole-injection efficiency of ITO/NPB contact with various thicknesses of NPB film, we found that the hole-injection efficiency was reduced with the thickness of NPB layer increasing from 60 to 180 nm, which improved the injected carriers balance in devices and increased the efficiency of the bi-layer OLEDs.     

Performance improvement of rubrene-based organic light emitting devices with a mixed single layer

We have investigated the performance of organic light-emitting devices (OLEDs) with a rubrene-doped mixed single layer by using 4,4′-bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl- amion] biphenyl (α-NPD) as hole transport layer. Comparing to a conventional heterostructure OLED, equal luminance vs. current density characteristics were obtained. In addition, maximum power efficiency was threefold improved, and the achieved value was 5.90 lm/W by optimizing a mixing ratio of hole and electron transport materials. By evaluating the temperature dependence of the J – V characteristics for electron-injection dominated device, the electron injection from Al/LiF to mixed organic layer is attributed to Schottky thermal emission model. And the barrier height of the electron injection from Al/LiF into mixed single layer was obtained to be 0.62 eV, which is lower than Al/Alq₃ interface. Meanwhile, the mixed single-layer device exhibited superior operational durability at a half-luminance of 2,250 h under a constant current operation mode. The reliability was improved with a factor of two compared to the heterostructure device due to the improvement of stability in mixed organic molecules and removal of the heterojunction interface in the mixed single-layer device.     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39V分别提高到0.58V、0.55V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92mA/cm2分别降低到1.77mA/cm2、1.81mA/cm2,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10nm时,器件短路电流密度减少到0.35mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1nm时的0.43V增加10nm时0.63V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

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。     

DPVBi空穴阻挡层对OLED性能的优化

研究了宽带隙有机小分子材料DPVBi作为空穴阻挡层对OLED器件效率和亮度的优化作用.DPVBi的引入有效地改善了以PEDOT:PSS做空穴注入层的OLED器件的空穴过剩问题.实验结果表明:通过优化DPVBi的厚度,插入30 nm厚的DPVBi空穴阻拦层可以有效地平衡OLED器件的电子和空穴浓度,降低器件的工作电压,优...