一种新型结构的黄光有机电致发光器件

用有机荧光染料罗丹明B(Rhodamine B)作为掺杂剂, 采用双量子阱结构制备了一种新型的黄光有机电致发光器件,器件结构及各层厚度为：ITO/CuPc(6 nm)/NPB(20 nm)/Alq₃(3 nm)/Alq₃：Rhodamine B(3 nm)/Alq₃(3 nm)/Alq₃：Rhodamine B(3 nm)/Alq₃(30 nm)/Liq(5 nm)/Al(30 nm)。研究发现Rhodamine B的掺杂浓度对该器件的发光亮度和发光效率有较大影响。当Rhodamine B的掺杂浓度为1.5 wt％时, 得到了最大电流效率1.526 cd·A-1,最大发光亮度1 309 cd·m-2的黄光有机电致发光器件。由器件的电致光谱曲线,可以看到在发光层之间存在着Alq₃向RhB传递能量的过程。由于量子阱的斯托克斯效应与RhB染料分子间的自极化作用,随着掺杂浓度的增加,λ_max出现明显红移。     

一种新型平板彩色显示器件的制备和光谱分析

以MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基-对苯乙烯)])和Alq₃作为发光层, 成功制备出ITO/SiO₂/MEH-PPV/SiO₂/Al结构和ITO/SiO₂/Alq₃ /SiO₂/Al结构的固态阴极射线器件。通过分析SSCL光谱,认为这些高速电子激发有机材料后形成Frenkel激子。当器件两个电极之间加的电压比较低时,有机薄膜层的场强也比较低,这些激子被解离的概率很小,从而产生的是激子发光的长波发射;当器件两个电极之间加的电压比较高时,有机薄膜层的场强很高, 在有机层形成的激子大部分被解离, 解离后的电子直接跃迁至LUMO(lowest unoccupancied molecular orbit),这些电子弛豫后从LUMO能级到HOMO(highest occupancied molecular orbit )能级直接辐射跃迁, 接着重新复合发光,从而产生短波发射。制作的固态阴极射线器件可以实现全色发光, 提高发光效率和加强蓝光发射。作者可以预期所研制出的这种SSCL器件必将引发平板显示领域一场新的革命性变革。     

利用亮度波形证明固态阴极射线发光

制备了3种结构的器件：A: ITO/SiO₂/Alq₃/Al, B: ITO/Alq₃/SiO₂/Al,C: ITO/SiO₂/Alq₃/SiO₂/Al。对于器件A和B,在正向偏压(ITO接正极)下才能观察到发光;而对于器件C,在正向和反向偏压下都可以观察到发光。随着电压升高,器件B和C产生的蓝色发光相对绿光逐渐增强。这主要是由于SiO₂中的加速电子碰撞激发Alq₃发光层产生热电子,并与空穴形成电子空穴对,复合产生蓝光;而对于器件A,在反向偏压下被热电子碰撞激发出的空穴与正向偏压下从Al电极进入的电子复合形成激子,产生绿色发光。这些结构的器件发光不但可来源于电子与积累的空穴复合,而且也来自固态阴极射线发光。     

电场变化对有机磷光器件中激子形成影响的研究

激子形成区域随电场变化的移动会使得有机电致发光器件(OLEDs)的效率和色度发生改变,从而影响器件的性能。文章首先制备了两种OLED器件,器件1为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃∶DCJTB (100∶2∶1 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,器件2为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃(100∶2 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,研究了电场强度对单层多掺杂结构器件激子形成的影响。实验发现在多掺杂发光层中,随着电压的增加,Ir(ppy)₃,PVK和DCJTB的发光均增强,PVK和DCJTB发光增强更快。对其发光机制进行分析,认为较高电场下,载流子获得较高能量,更容易形成高能量激子,产生宽禁带材料PVK的发光;另一方面,从能级结构分析DCJTB的带隙较窄, 俘获更多的载流子发光更强。同时,在器件的电致发光(EL)光谱发现在460 nm处一新的发射峰, 发光随着电压的增大相对减弱。为了研究460 nm发光的来源,制备了器件：ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶BCP∶Ir(ppy)₃(x∶y∶2 wt)/Alq₃(15 nm)/Al, 改变x, y的比值研究发现,460 nm处的发光依然存在,推测此发光峰应与PVK及BCP之间有关。     

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。     

微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq₃作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq₃(49 nm)/MgAg(150 nm),得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m²,最大效率11.1 cd/A,典型亮度值100 cd/m²时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A,6 V和1.2 mA/cm²,CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。     

体异质结有机太阳能电池性能提高的研究

制备了四种不同结构的有机太阳能电池器件,器件1 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件2 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件3 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al和器件4 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al。测量了它们的电流－电压特性,结果显示在ITO和PEDOT∶PSS之间插入一薄层LiF使得器件性能得到较大提高。其器件1的J_SC和FF比器件2的提高了74%和31%; 器件3的J_SC比器件4的提高了约40%。这主要是由于LiF层有效地抑制了空穴向阳极的传输,并且LiF层在ITO和PEDOT:PSS之间形成了良好的界面特性。因此,这种结构上的改进有效地提高了有机太阳能电池的性能。     

基于在聚合物中掺杂染料DCJTB的白色有机电致发光器件

将Alq₃和DCJTB作为掺杂物与基质PVK按照不同比例混合共溶,旋涂成膜,制备了PVK∶Alq₃∶DCJTB为发光层的结构为ITO/ PVK∶Alq₃∶DCJTB/ BCP/Alq₃/LiF/Al的器件,其中Alq₃和BCP分别用作电子传输层和空穴阻挡层,PVK用作蓝光发光层和空穴传输层。保持PVK和DCJTB的质量比为100∶1不变,改变PVK和 Alq₃的质量比,当PVK和Alq3的质量比为20∶1时,得到了效果较好的白光。器件在电压为14 V时,色坐标达到(0.33,0.36),在10～14 V范围内变化甚微。     

一种具有交互穿插界面结构的有机电致发光器件

报道了一种具有交互穿插界面结构的有机电致发光器件(OELD：organic electroluminescent devices), 器件以双层结构ITO/NPB/Alq₃/Al为基础,通过改变NPB与Alq₃、Alq₃与Al的界面接触形状,在这两个界面处构造了交互穿插层,从而改变了界面处的电荷分布和有机层中的电场分布,提高了阴极电子注入,平衡了空穴和电子在界面处的数量,增加了激子的形成和复合概率,减小了漏电流。与传统双层结构器件相比,交互穿插界面结构有效地降低了启亮电压,提高了发光效率,而且随着凸凹穿插数量的增加,呈现启亮电压降低,发光效率提高的趋势,同时随着电流密度的增加,交互穿插界面结构器件表现出更稳定的光电性能。利用三缝模板制备的器件e,启亮电压为3 V,在电流密度为54 mA·cm-2下,流明效率达到最大值,较传统结构器件a提高34%。     

基于PVK的高色纯度高稳定性有机电致红光器件

利用旋涂法和真空蒸镀法相结合的方法,根据能量空间传递的原理制备了PVK ∶ Ir(piq)₂(acac)体系的红色有机电致发光显示器件。器件的结构为ITO/CuPc/PVK ∶ Ir(piq)₂(acac)/BCP/Alq₃/LiF/Al。研究了不同主客体掺杂比对器件发光性能的影响,得到了高色纯度、单色性较好的红光器件。当Ir(piq)₂(acac)掺杂的质量比为1 ∶ 0.08时,器件的综合性能达到最佳,发光峰位于625 nm,CIE坐标为(x=0.66,y=0.33)。通过对各层厚度的合理选择,形成相对优化的微腔结构,充分利用其对光谱的窄化效应,使得器件的EL光谱的发射半峰全宽仅为55 nm,提高了器件的发光性能。器件光谱具有很好的单色性,色纯度达到98.2%。     

沉积亚单层荧光染料提高有机发光器件的发光效率

结合掺杂薄层作为发光探针层的方法和亚单层（sub-monolayer）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奎丫啶酮（Quinacridone，QAD）分子作为探针，同时改变QAD层的位置，对有机发光器件中激子的形成与扩散进行了研究，器件结构为ITO/NPB(60 nm)/ Alq3(x nm)/QAD(0.05 nm)/Alq3［(60－x) nm］/LiF/Al（其中x=0，2.5，5，7.5 nm）.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x＝5 nm处引入亚单层QAD可以使QAD分子通过能量转移而获得的激子数量最多，进而可以实现高效率的发光.     

磁场对有机电致发光的影响

制备了常规有机发光二极管ITO/NPD/Alq₃/LiF/Al，测量了该器件发光的磁场效应.发现尽管在1T范围内的磁场对发光层Alq₃的光致发光没有影响，但磁场作用下器件的电致发光(MEL)却呈现出明显的磁效应，且MEL与器件的偏压有很强的依赖关系：在小偏压时，随着磁场的增加MEL是单调递增，且在大小约为40kA/m的磁场下达到饱和，之后即使磁场增大到约1T 的情况下也没有变化；但当偏压变大时，MEL则呈现先增加，在40kA/m处达到峰值后却又减弱，而且偏压越大该MEL的减弱则越明显.对所观察到的实验结果进行了定形解释，即三线态激子相互淬灭产生单线态激子和三线态激子与器件中的非平衡载流子相互作用是此效应的物理机理. 关键词： 有机发光 磁场效应 激子淬灭     

MEH-PPV/SiO_2异质结发光机理和非晶SiO_2二次特性的研究

在薄膜电致发光中采用有机聚合物MEH-PPV和无机半导体SiO_2复合制成异质结发光器件,利用SiO_2的加速、倍增和离化的二次特性,实现了固态阴极射线发光.结构为ITO/SiO_2/MEH-PPV/SiO_2/Al的发光器件,其电致发光光谱的显著特征是有两个发光谱带.光谱中除了波长较长(峰值为583 nm)的MEH-PPV的激子发光谱外,还观察到了波长较短(峰值为403 nm)的蓝色发光谱,并且长短波的发光强度随着电压的不同而变化.电压较低时,只有长波光发射.当电压较高时,只有短波光存在.这种有两个谱带的发光是固态阴极射线发光的独特标志,它是一种全新的激发方式,引发出发光学中一些新而重要的问题.固态阴极射线发光理论的重要方面之一就足SiO_2的二次特性.文章研究了固态阴极射线发光动力学问题,高电场下SO_2二次特性及厚度对二次特性的影响.     

八-羟基喹啉铝薄膜光致发光的厚度依赖性质

通过原位测量对八-羟基喹啉铝薄膜(Alq_3)光致发光的厚度依赖性质进行了研究.在 Alq_3向玻璃衬底沉积的初始阶段,Alq_3光致发光谱峰发生了显著红移,此后谱峰随着 Alq_3厚度的增加红移变缓并趋于饱和.Alq_3薄膜厚度从2nm 逐渐变化到500nm 时,Alq_3谱峰位总红移约为12nm.这种 Alq_3薄膜沉积的初始阶段 Alq_3谱峰的显著红移可归因于二维激子向三维激子态的转变.同时,由于激子同衬底的相互作用所引起的非辐射衰变,在 Alq_3沉积的初始阶段 Alq_3光致发光谱峰的强度呈现不同的变化,随后该谱峰的强度随 Alq_3薄膜厚度的增加而快速增加,并在薄膜厚度较大时,趋向于饱和.     

有机场致发光中能带模型与分子理论的讨论

在有机场致发光中,能带模型及分子理论从20世纪就存在尖锐的矛盾。在分层优化方案中,经SiO₂加速后的电子能量可以到达10eV,这足以激发发光材料发光,将分层优化方案应用到有机场致发光材料中。发现了固态阴极射线发光(SSCL),经过对它的交叉证明、普适性的验证,肯定了固态阴极射线的发光确实是在发光二极管,无机及有机场致发光之外的一种完全新型的电场诱导的发光。SSCL的特征是在它的光谱中出现短波发光峰,实验证明长波发光峰的减弱是由于电场离化效应。研究了这种效应出现的电压阈值并和SSCL的短波峰出现的电压相比,发现短波峰的出现是在激子的电场离化之后,从而找出了电子处于局域态与扩展态的分水岭,解释了在有机场致发光中能带模型和分子理论并不矛盾,只是适用的条件不同。激子的离化是随电场强度而渐进的变化,因此会有一个两种过程并存的范围。     

掺杂不同一维纳米材料的空穴缓冲层对有机电致发光器件性能的影响

对一维纳米材料在空穴缓冲层PEDOT中的作用进行了研究。光致发光表明在PEDOT中掺杂一维纳米材料(二氧化钛纳米管和氧化锌纳米棒)可以提高双层样品PEDOT/MEH-PPV的发光效率。拉曼光谱的结果说明正是由于一维纳米材料与PEDOT之间存在的强相互作用,才减少了PEDOT/MEH-PPV界面上猝灭发光的缺陷态的产生。在以MEH-PPV作为发光层的聚合物电致发光器件中,在PEDOT中掺杂二氧化钛纳米管和氧化锌纳米棒后,器件的最大效率分别提高了2倍和2.5倍。     

互混型有机电致发光器件

通过共蒸镀空穴传输材料TPD和电子传输材料Alq₃,在普通双层器件的异质结界面引入了均匀互混层,并研究了互混层的厚度变化对器件光电性能的影响。互混层的引入在一定程度上改善了普通双层器件的异质结界面由于高浓度载流子积聚导致的高电场和界面缺陷对器件主要性能(效率和寿命)的负面影响。我们发现一定厚度的互混层使器件的性能有所提高。     

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％。     

掺杂DCJTB聚合物电化学池（LEC）的发光性质

通过在聚合物电化学池(LEC)发光器件的发光材料MEH-PPV中掺杂红光染料DCJTB,对LEC器件的发光性质进行研究。基于器件结构为ITO/MEH-PPV PEO LiCF3SO3/Al的薄膜LEC器件,其电致发光峰在570nm左右,通过在MEH-PPV与PEO的混合膜中掺杂不同比例的红光染料DCJTB,随着掺杂比例的增加,器件的发光峰由570nm向红光波段移动,通过控制DCJTB的掺杂比例制备了发光峰在570~650nm连续变化的LEC电致发光器件。对其分析认为从LEC主体发光聚合物MEH-PPV到染料DCJTB间发生了良好的能量传递。