用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应，通过对器件的光电流响应谱的详细研究，分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间，以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质，发现有机发光材料Ａｌｑ３，有机空穴传输材料ｄａｉｍｉｎｅ与金属铝电极之间形成阻挡接触，是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因；而双层器件中有机层Ａｌｑ３与ｄｉａｍｉｎｅ之间的结是双层器件产生高发光效率的原因，正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用，使发光亮度大为提高，结合分区掺杂实验结果，给出了较完善的能带模型．     

非磁性发光材料的磁场效应:从有机半导体到卤化物钙钛矿

磁场效应(magnetic field effects, MFEs)指的是材料或器件的光电物理特性(包括光致发光、电致发光、注入电流、光电流等)在外加磁场下发生的变化.本文所述的是非磁性发光材料的MFEs,其首先在有机半导体光电器件中被发现.近十几年来, MFEs作为一种新兴的物理现象引起了广泛的研究;同时它也成为一种独特的实验手段,用以探讨有机半导体中电荷的输运、复合以及自旋极化等过程.近期的研究发现, MFEs不仅存在于有机半导体中,而且在拥有强自旋-轨道耦合作用的金属卤化物钙钛矿材料中被观测到,这既拓展了MFEs的研究方向,也为通过研究MFEs来探索金属卤化物钙钛矿器件的物理机制,进而为提升其器件性能提供了契机.本文重点关注有机半导体和卤化物钙钛矿在磁场下的电致发光和光致发光变化,即发光的磁场效应.回顾了到目前为止主流的理论模型和代表性实验现象,对比分析了磁场下有机半导体和卤化物钙钛矿的发光物理行为.以期为有机及钙钛矿磁场效应领域的研究提供一些思路,同时为有机及钙钛矿发光领域的发展贡献些许想法.     

喷墨打印有机晶体管早期失效机理的光谱学研究

喷墨打印工艺是新兴的有机电子器件制造核心技术之一,而聚合有机半导体材料的选择从一定程度上决定了其可打印性和所制造器件的工作性能,因此变得极其重要。本文对PTAA(Polytriarylamine)这种聚合有机半导体材料进行了研究。用PTAA喷墨打印技术制备出了具有一定MOSFET器件特性的有机晶体管(OFET)并对其电学特性进行测试分析,利用红外光谱技术对PTAA材料在器件工作中所表现出的早期失效现象进行研究。     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应,通过对器件的光电流响应谱的详细研究,分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间,以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质,发现有机发光材料Alq3,有机空穴传输材料daimine与金属铝电极之间形成阻挡接触,是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因,而双层器件中有机层Alq3与diamine之间的结是双层器件产生高发光效率的原因,正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用,使发光亮度大为提高,结合分区掺杂实验结果,给出了较完善的能带模型。     

有机半导体光伏打电池--共轭聚合物及其与C60的复合体系

近年来，有机半导体太阳能电池引起科学工作者的极大兴趣，共轭聚合物/60复合体系在光伏打电池中的应用更是成为其中一个新的研究热点，文中介绍了有机半导体太阳能电池研究的背景，进展情况及存在的问题，并式材料合成，器件研究，机理探讨，薄膜制备等几个方面总结了文章作者在这一领域的研究工作进展。     

瞬态光电流对有机薄膜光伏器件中肖特基接触的研究

制备了结构为氧化铟锡(ITO)/有机半导体/金属的有机薄膜光伏器件,电流--电压曲线显示其具有整流特性但有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向很难判定.为了研究有机半导体和电极的肖特基接触特性,分别制备了结构为ITO/有机绝缘层/有机半导体/金属和ITO/有机半导体/有机绝缘层/金属的器件,通过调制激光照射下器件的瞬态光电流方向可容易判断有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向,外加偏压下瞬态光电流的强度变化进一步证实了判断的正确性.     

有机电致发光器件及显示驱动研究进展

经过30多年的发展，得益于对高效有机半导体材料、新型器件结构、器件工作机理的深入理解以及产业界坚持不懈的工程探索，有机发光二极管（Organic light-emitting diodes,OLEDs）的综合性能取得了突破性进展，并成功实现了商业化应用，OLEDs新型显示已成为新一代信息技术的先导性支柱产业。本文将从OLEDs器件角度阐述有机电致发光器件以及显示驱动的研究进展，首先结合光电器件性能提升介绍OLED的基本器件结构演变过程，随后系统性重点阐述现阶段产业上广泛使用以及极具应用前景的器件结构，包括p-i-n OLEDs器件结构、叠层器件结构、非掺杂器件结构，最后简述OLEDs显示驱动技术，以期为相关科研工作者提供一些有益的参考。     

有机薄膜晶体管及其在传感器方面的应用

有机薄膜晶体管因其有机材料种类的多样性、简单的制备工艺和柔性兼容性等优点,在有机半导体器件的研究领域中广受关注。介绍了有机薄膜晶体管的研究进展,并进一步分析了有机薄膜晶体管的基本结构、工作原理及电学特性。同时介绍了有机薄膜晶体管作为传感器的发展进程,重点从有机薄膜晶体管作为传感器的敏感性、选择性等方面阐述,对有机薄膜晶体管作为传感器的优势做了详细的介绍。最后分析了有机薄膜晶体管作为传感器的工作机理。     

基于弱取向外延生长多晶薄膜的OLED研究进展

有机晶体材料中分子排列规则,形成长程有序、缺陷态密度低的结构,相对于非晶态材料具有很好的热稳定性、化学稳定性以及高的载流子迁移率,使得有机晶体材料在发展高性能OLED方面具有巨大的潜力。本文总结了近期利用弱取向外延生长技术发展的多晶薄膜OLED(C-OLED)系列工作。从最初的单结晶层绿光器件发展到多层掺杂深蓝光器件,C-OLED证实晶态有机半导体路线可以实现有效发光,器件表现出低启亮电压、低工作电压、高光输出、高功率效率和低焦耳热损耗等优越特性。     

采用Li3Nn型掺杂层作为电子注入层的OLED器件研究

相对于传统的无机半导体材料,有机半导体材料特别是有机电子传输材料的载流子浓度和迁移率较低,从而影响了有机发光器件的亮度、效率等性能.为了提高有机发光器件器件性能必须增强电子注入和传输能力,对有机电子传输材料进行n型电学掺杂能够有效地提高电子的注入和传输能力.本文利用Li3N作为n型掺杂剂,以掺杂层Alq3:Li3N作为...     

“薄膜即是界面，界面即是薄膜”：二维有机半导体晶体的研究进展

自首次于聚乙炔发现导电现象以来,具有共轭结构的有机半导体材料赖其种类丰富多样、 制备工艺简捷低耗、以及优异的机械柔性等特点,在“后硅时代”中有望以先进光电子设备展现 其广阔前景,因而多年来备受学界和产业界的瞩目。如何进一步阐明有机半导体中结构和性能之 间的关系,探索电荷载流子微观动力学行为,构筑高性能、新功能的有机光电子器件,是当下有 机电子学领域的前沿核心问题,也是保证其持续发展的基石。近年来,二维有机半导体晶体材料 在秉持高度有序的分子排列与极低的杂质缺陷浓度等优点的同时,更是以“薄膜即是界面、界面 即是薄膜”为一帜,克服传统体材料在研究与应用中的瓶颈,为揭示材料构性关系及其中基本物 理过程提供了良好的平台,也是实现多样化的新型有机光电子器件的理想材料,有望为微纳电子 领域带来新一轮变革。本文从二维有机半导体晶体的制备工艺、电荷载流子微观动力学行为,再 到新型器件的光电功能应用等方面,综述了最新研究进展,做出总结和展望,并提出目前面临的 挑战及未来研究方向,旨在为进一步深入理论研究,结合有机材料与先进技术,推动有机电子学 的发展提供有益帮助。     

有机半导体异质界面电荷传输解析模型研究

有机半导体多层薄膜器件的性质很大程度上由有机-有机界面的传输性质所决定，但是现有的关于有机-有机界面的分析模型很难适用于实际器件的模拟.以Miller-Abrahams跳跃传导理论为基础，充分考虑有机-有机界面和金属-有机界面性质的不同，建立了一个新的描述有机-有机异质界面电荷传输的解析模型.结果表明有机异质界面的载流子传输不仅取决于界面的肖特基势垒，而且还取决于界面附近两边的电场强度和载流子浓度.此模型可用于有机半导体多层薄膜器件的电流密度、电场分布和载流子浓度分布的自洽计算. 关键词： 有机半导体 界面 载流子传输     

有机器件电流自旋极化放大性质研究

基于自旋扩散漂移方程,考虑到电场的影响及有机半导体中特殊的载流子电荷自旋关系, 对一个简单的T型结构有机自旋器件模型进行了理论研究,得出了此有机器件的电流自旋 极化放大率表达式.研究表明,器件中极化子比率、电场和电流密度都会影响器件的电流 自旋极化放大率,通过调节此有机器件的电场和极化子比率可以获得较大的电流自旋 极化放大率.     

小分子掺杂高分子半导体薄膜中异质结结构光谱学特性研究

利用稳态吸收和荧光光谱学、瞬态荧光光谱学(时间相关单光子计数技术)系统研究了EPPTC掺杂的F8BT薄膜异质结结构中激发复合体的形成机理和荧光发射特性,并表征了其特征光谱和荧光发射寿命. 其特征主要体现在显著延长的荧光发射寿命和红移的荧光发射光谱.这对于理解有机半导体材料异质结结构形成的机理和光物理学特性研究提供了多方面的实验依据.同时,由于这两种材料混合后的吸收光谱较宽范围地覆盖了可见光谱区,这样的有机半导体掺杂工艺对于有机光伏器件和太阳能电池器件的应用研究具有重要意义.     

采用Li3N n型掺杂层作为电子注入层的OLED器件研究

 相对于传统的无机半导体材料,有机半导体材料特别是有机电子传输材料的载流子浓度和迁移率较低,从而影响了有机发光器件的亮度、效率等性能.为了提高有机发光器件器件性能必须增强电子注入和传输能力,对有机电子传输材料进行n型电学掺杂能够有效地提高电子的注入和传输能力.本文利用Li3N作为n型掺杂剂,以掺杂层Alq3∶Li3N作为电子注入层,有效地提高了有机发光器件器件的性能,在掺杂浓度为5%,掺杂层厚度为10 nm时器件性能表现为最优.Li3N在空气中稳定,并且在较低的温度和压强下能分解产生Li原子和氮气,避免了采用金属掺杂剂如Li、Cs等材料时易受空气中水分和氧气影响的缺点,有利于工艺处理.     

基于粒子群算法的有机半导体NPB传输特性辨识

为了研究有机半导体材料的载流子传输特性,制备了单层器件ITO/NPB/Ag,建立了该器件的理论导纳模型.利用正弦小信号频域测试法得到该器件在不同直流偏压下的频率特性样本.定义了同时包含有机半导体阻抗实部和虚部的模型参数辨识问题的目标函数,采用粒子群算法对包括载流子迁移时间τdc,色散度参数M和α在内的模型参数进行辨识.为了验证提出方法的有效性,建立了器件的等效电路模型,并用最小二乘算法辨识出等效电路的时间常数τc.实验上对1000 nm和1200 nm的单层器件进行频域测试,经计算发现τdc和τc之间具有相同的比例关系,通过对计算出的空穴迁移率μdc进行指数拟合发现,两种厚度的NPB器件的空穴迁移率与电场强度呈指数增加,且满足著名的Poole-Frenkel公式.     

低折射率对比度下有机八重准周期光子晶体缺陷模的耦合特性

基于有机半导体发光材料,研究了低折射率对比度下八重准晶结构中双缺陷微腔之间的缺陷模的耦合特性。研究结果表明,在八重准晶双9孔缺陷情况下,缺陷模不但发生了分裂,还出现了一个由双缺陷微腔与中间散射体所构建的复合腔新模式。在此基础上,利用缺陷模的三维场分布和模式之间的相位关系,揭示了模式耦合的物理机制,这为后续可见光波段有机半导体光子晶体器件的设计与制备提供了理论依据。     

OLEDs中的激子及其高效利用

有机发光二极管（OLEDs）是基于有机半导体的发光器件,由于具有自发光、响应速度快、发光颜色可调、轻薄、大面积柔性可弯曲等优点,被认为是新一代的显示和照明技术。OLEDs是通过注入的电子和空穴复合形成激子并辐射发光的过程,因此如何有效利用激子,特别是三线态激子,已经成为OLEDs材料和器件研究的重要课题。其中,如何把三线态激子能量转换成单线态激子,并最终实现100%激子的荧光发射更具有应用价值,最近几年这方面的研究已经取得了显著进展。本文从OLEDs的工作原理和发光过程出发,详细介绍了制备高效率荧光OLEDs的有效方法及其最新进展,并对未来发展方向进行了展望,为OLEDs材料和器件的研究提供重要参考。     

空间电荷限制电流法测量共混体系中空穴的迁移率

载流子迁移率测量是有机半导体材料与器件研究中的重要内容之一.以聚噻吩为电子给体材料, C₆₀的衍生物为电子受体材料,制备了一种单电荷传输器件.用空间电荷限制电流法测出了不同溶剂形成的 活性层及不同温度热处理后器件中空穴的迁移率.结果表明:器件中电荷的传输J-V曲线符合Mott-Gurney方程, 不同溶剂形成活性层中空穴具有不同的迁移率,高沸点的溶剂1, 2-二氯苯形成的活性层具有较高的空穴迁移率, 热处理有利于器件中空穴迁移率的提高.同时还进一步分析了空穴迁移率变化的原因.     

铁磁/有机半导体/铁磁系统的电流自旋极化性质研究

根据有机半导体中的电流自旋极化注入和输运实验现象，理论上研究了铁磁/有机半导体/铁磁系统的电流自旋极化性质.考虑到有机半导体的具体特性，从自旋扩散理论和欧姆定律出发，得到了系统的电流自旋极化率.假设自旋极化子和不带自旋的双极化子为有机半导体中的载流子.通过计算发现，极化子为实现有机半导体中电流极化注入和输运的有效自旋载流子，即使它只占总载流子很少一部分.还进一步研究了自旋相关界面电阻和电导率匹配以及有机半导体长度等因素对系统电流自旋极化的影响. 关键词： 自旋电子学 自旋注入 有机半导体 极化子