基于酞菁铜的有机光敏场效应管

制备了基于酞菁铜(CuPc)的有机光敏场效应晶体管,对器件的光敏特性进行了研究。实验结果表明,基于金源漏电极的器件,在波长655 nm,光强100 mW/cm²的光照下,明/暗电流比约为0.4,光响应度约为2.55 mA/W;而铝为源漏电极的器件,可以获得高达10⁴的明/暗电流比,但光响应度降低为0.39 mA/W。     

6H-SiC pn结紫外光探测器的模拟与分析

运用器件模拟软件模拟了pn结6H-SiC紫外光探测器的光响应灵敏度特性.讨论了不同掺杂浓度、不同器件结深对响应灵敏度的影响.对于p+n结器件，当受光面为p+层，且厚度约为0.2μm、浓度约为9×10.18cm-3、n层浓度约为1×1 0.16cm-3时，器件有较大的响应灵敏度，R=167.2mA/W；当受光面为n+ 层 ，且厚度约为0.2μm、浓度约为9×10.18cm-3、p层浓度约为1×10.16cm-3时，器件有较大的响应灵敏度，R=183.5mA/W.通过比较可知，模型能较好地反应实际情况，与实验数据符合较好. 关键词： 6H-SiC 紫外光探测 吸收系数 光响应灵敏度     

基于并五苯/酞菁铅异质结的近红外光敏有机场效应管(英文)

采用并五苯(Pentacene)和酞菁铅(PbPc)两种有机材料作为有源层,制备了异质结有机光敏场效应管。在波长为808 nm、强度为124 mW/cm2的近红外光照条件下,异质结phOFET获得最大的光暗电流比达4.4×104,栅压为-50 V时的最大光响应度为118 mA/W,比单层酞菁铅phOFET分别高出766倍和785倍。在经过120 h后,器件的最大光暗电流比和最大光响应度分别稳定于5.4×104和326 mA/W附近。由于在异质结phOFET中采用了对近红外光具有高吸收效率的酞菁铅作为光敏层,而高空穴迁移率的并五苯材料作为靠近栅介质的沟道层,光生载流子的产生与传输能力得到了有效的提高。实验结果表明,基于并五苯/酞菁铅的有机异质结应用于光敏有机场效应管的结构设计中,可以使phOFET成为一种同时具有良好光敏性及稳定性的近红外光探测器件。     

衬底温度对TiOPc光敏有机场效应管的影响

制备了基于酞菁氧钛(TiOPc)的有机光敏场效应管,对氧化铟锡(ITO)衬底器件进行温度优化。实验结果表明,随着衬底温度(T_(sub))的增加,器件载流子迁移率(μ)、光暗电流比(P)和光响应度(R)先增加后减小,在T_(sub)=140℃时达到最大。T_(sub)=140℃的ITO衬底器件,在波长808 nm、光功率密度190 m W·cm~(-2)的近红外光照下,最大载流子迁移率达到1.35×10~(-2)cm~2·V~(-1)·s~(-1),最大光暗电流比为250,栅压为-50 V时的最大光响应度为1.51 m A/W。     

电极肖特基接触对有机光敏晶体管性能的影响

有机光敏晶体管是一种在有机场效应管结构中引入光控"栅极"的新型光探测器件,其光灵敏度、光响应度性能参数与源/漏电极和有源层的接触情况关系密切。本文通过真空蒸发法分别制备了采用金电极和铝电极的单层并五苯及酞菁铜有机光敏晶体管。研究了它们在黑暗和光照条件下的输出及转移特性。结果表明,高迁移率的并五苯有源层更适合搭配接触特性较好的金电极,该器件具有和铝电极器件相同高水平的光灵敏度～3×10⁴,但其光响应度是铝电极器件的13倍;而低迁移率的酞菁铜薄膜较适合搭配能够和有源层形成肖特基接触的铝电极,有利于抑制暗电流、增强激子解离效率、提高光电流,进一步使器件在获得和金电极器件同数量级光响应度的同时,其光灵敏度是金电极器件的10²倍。本文对光照下电极/有源层肖特基接触的能带变化做了理论分析,总结归纳了有机光敏晶体管电极材料和有源层材料的初步筛选规律。     

基于给体/受体有机太阳电池性能的研究

以酞菁铜(CuPc)、对北艹四甲酸二酐(PTCDA)和富勒烯(C60)作为光敏材料分别制备了3个有机太阳电池器件:器件1为ITO/PEDOT(3,4-乙撑二氧噻吩)/CuPc/Al;器件2为ITO/PEDOT/CuPc/PTCDA/Al;器件3为ITO/PEDOT/CuPc/C60/Al.研究发现器件2、3的短路电流和开路电压比1的提高了很多,主要是因为2、3是给体/受体异质结构,它不仅增大了器件的吸收光谱并提供了一个激子解离的有效位置.器件2和3相比,3的短路电流和开路电压比2的提高了1倍多,这主要是因为C60的激子扩散长度比PTCDA的要长,激子解离的几率比激子复合的几率大得多,因此3的性能比2的有了很大的提高.     

用C60为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件

以富勒烯C60作为空穴注入缓冲层，在结构为ITO／C60／TPD／Alq3/LiF/Al的器件中，改善了器件的发光效率。研究了C60厚度对器件发光特性的影响。当C60厚度为1.6nm时，器件发光效率最高。在电流密度为100mA/cm^2时，该器件的效率比没有缓冲层的器件提高近一倍。     

利用双给体实现可见光范围高探测率 有机光电探测器

采用P3HT∶PBDT-TT-C∶PC_(61)BM为活性层,通过溶液旋涂和高真空蒸镀工艺制备了覆盖可见光范围的高探测率有机光电探测器.利用原子力显微镜、紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究了窄带隙聚合物红光吸收材料PBDT-TT-C掺入P3HT∶PC_(61)BM对活性层薄膜光学特性和器件电学特性的影响.研究发现当活性层中P3HT∶PBDT-TT-C∶PC_(61)BM质量比为8∶2∶10时,活性层的响应光谱范围拓宽到350～780 nm.其探测器在-1 V偏压下红绿蓝三基色的光响应度和外量子效率分别达到了422 mA/W、464 mA/W、286 mA/W和83%、108%、77%,比探测率均达到10~(12)Jones以上.结果表明,在有机光电探测器活性层中掺入吸收光谱互补的有机材料,在保证薄膜微观形貌的基础上,通过调节三元混合材料的质量比,不仅可以优化载流子的产生和输运,提高器件的光电流,还可通过第三组分的掺入促进薄膜结晶,减小器件的暗电流.     

基于PTCDA的有机/无机光敏二极管结构优化

以p型硅和苝四甲酸二酐 （perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride,PTCDA）为异质结,梳状金（Au）薄膜作为顶电极和光入射窗口制备了光敏二极管。研究表明,PTCDA的厚度和Au电极的厚度对光敏二极管的光响应度有很大的影响。对比不同PTCDA厚度的器件性能,在PTCDA厚度为100 nm时,光响应度最高达到0.3 A/W。进而采用最优化的100 nm厚的PTCDA薄膜制备硅基光敏二极管,对比不同Au电极厚度的器件性能。在Au厚度为20 nm时,器件的光响应度达到最优化的0.5 A/W。     

基于窄带隙聚合物的高性能可见-近红外光伏探测器

聚合物光伏探测器是一种极具应用前景的新型光电探测器件.研究了基于窄带隙聚合物的高性能可见-近红外光伏探测器,结果表明,所制备的光伏探测器在可见至近红外光谱范围内具有宽的光谱响应(380—960 nm)、出色的响应度(840 nm时达到380 mA/W)和归一化探测度;同时,器件在暗态反偏条件下的能级示意图揭示了器件内平均电场较低是较厚光敏层器件具有低噪声电流的主要原因.电容-电压与时间周期性响应曲线研究表明聚合物光伏探测器具有快速的响应能力和良好的周期重复性.     

基于PTCDA的有机/无机光敏二极管结构优化

以p型硅和苝四甲酸二酐(perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride,PTCDA)为异质结,梳状金(Au)薄膜作为顶电极和光入射窗口制备了光敏二极管。研究表明,PTCDA的厚度和Au电极的厚度对光敏二极管的光响应度有很大的影响。对比不同PTCDA厚度的器件性能,在PTCDA厚度为100 nm时,光响应度最高达到0.3 A/W。进而采用最优化的100 nm厚的PTCDA薄膜制备硅基光敏二极管,对比不同Au电极厚度的器件性能。在Au厚度为20 nm时,器件的光响应度达到最优化的0.5 A/W。     

基于垂直晶体管结构的低电压并五苯光电探测器

并五苯(Pentacene)具有优良的场效应晶体管特性及在可见光区的高吸收系数, 被广泛应用于光敏(电)晶体管中. 垂直晶体管的沟道长度可做到纳米量级, 能有效提高器件的性能和工作频率, 同时降低能耗. 本文制备了一种基于垂直晶体管结构的低电压并五苯光电探测器ITO(S)/Pentacene/Al(G)/Pentacene/Au(D). 实验发现, 在工作电压低至-3 V时, 并五苯光电探测器ITO/Pentacene (80 nm)/Al(15 nm)/ Pentacene(80 nm)/Au 的阈值电压为-0.9 V, “开/关”电流比为10⁴, 表现出了良好的P型晶体管特性以及低电压调控性能. 在350-750 nm的不同波长单色光照射下, 器件的“明/暗”电流比和响应度随入射波长而变化; 在350 nm单色光照射下, 该光电探测器的“明/暗”电流比的最大值达到308, 其对应的响应度为219 mA·W^-1, 大于标准硅基探测器在350 nm 单色光照射下的探测率. 这为制备低电压下工作的高灵敏度全有机光电探测器提供了一种可行的方法.     

非掺杂式电荷生成层的结构设计及其在叠层OLED器件中的应用

提出了一种非掺杂式电荷生成层:LiF/Al/C6 0/m-MTDATA,以其制作的叠层有机电致发光器件的最大电流效率和功率效率达到48.4 cd/A和19.4 lm/W,分别是单层发光器件的2.95倍和1.65倍.通过设计一系列含不同电荷生成层的倒置型器件,证实了电荷的生成和分离作用均发生在C60/m-MTDATA界面,同时通过对C60和Al的厚度以及Al蒸镀速率的研究,揭示了电荷生成和分离机制.     

高效叠层有机电致发光器件的研制

利用CsN_3/Al/HAT-CN结构为电荷生成单元,实现了高性能叠层有机电致发光器件。制备了一组结构不同的黄绿双色叠层器件,通过器件性能分析阐明了CsN_3/Al/HAT-CN中电荷产生和传输的过程;利用Alq_3作发光层,制备了叠层器件T和单节器件S。叠层器件T的最大电流效率和最大功率效率分别为6.4 cd/A、2.3 lm/W;电流密度为20 mA/cm~2时,叠层器件T的电流效率和亮度分别为5.3 cd/A、1 064.9 cd/m~2,均约为单节器件S(2.7 cd/A、539.4 cd/m~2)的2倍,这证明了CsN_3/Al/HAT-CN可作为高效的电荷生成单元。通过研究叠层器件T的电致发光光谱和光强分布特性发现,器件T中无明显的微腔效应,其效率与亮度的提升是源自两个发光单元同时发光,而不是源自微腔效应。     

Ag纳米线增强硒微米管/聚噻吩自驱动光电探测器性能EI北大核心CSCD

自驱动光电探测器能够满足现代光电器件对节能和轻质的需求,但复杂的工艺和较高的成本限制了其进一步发展。本文采用旋涂法将硒微米管(Se-MT)和聚噻吩(PEDOT)制备成Se-MT/PEDOT异质结,其器件在350~700 nm波长下具有良好的光响应,无偏置电压下的响应度为8 mA/W(500 nm)。为了提高器件的光响应度,利用银纳米线(Ag-NW)修饰异质结制备Se-MT/PEDOT/Ag-NW,增强异质结在紫外-可见光区的光吸收并提高器件的光电性能。与Se-MT/PEDOT器件对比,Se-MT/PEDOT/Ag-NW器件在350~700 nm波长下的光电流数值整体上升,特别是在0 V偏压500 nm光照下,器件的响应度提升至65 mA/W(增强800%),开关比增强400%达到552,上升和下降时间明显下降至15 ms和28 ms。这一结果表明Ag-NW改性有机/无机异质结的方法可以应用于高性能光电探测器的制备。     

光谱角度特性良好的叠层暖白光有机电致发光器件的研究

采用CsN_3:Bphen/Al/HAT-CN为电荷生成单元,制备了光谱高度稳定的高效暖白光有机电致发光器件.正面出射时,暖白光器件的最大电流效率和功率效率分别为45.4cd/A、28.5lm/W;当工作电流密度从10mA/cm~2增加到30mA/cm~2时,器件色坐标几乎不变;相对色温由3 135K变至3 147K,均在暖白光范围内,这可有效避免照明器件的蓝光伤害.当观察角度由0增加到60°时,器件光谱峰值波长没有明显移动,色坐标变化为(0.02,0.03),且光强分布接近理想的朗伯特体,呈现出良好的角度特性.     

基于AlN膜结构VCSEL热特性的研究(英文)

本文用ANSYS有限元热分析软件模拟了基于AlN膜钝化层和Si O2膜钝化层的高功率垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)器件内部的热场分布和热矢量分布.目的是证明Al N膜钝化层要比SiO2膜钝化层有具更好的特性,使器件能更稳定的工作,提高器件的特性,经模拟得到基于Al N膜钝化层的VCSEL热阻为3.12℃/W,而基于SiO2膜钝化层的VCSEL的热阻为4.77℃/W.经实验测得基于Al N膜钝化层的VCSEL热阻为3.59℃/W而基于SiO2膜钝化层的VCSEL的热阻为4.82℃/W,模拟结果和实验结果吻合较好.说明AlN膜钝化层要比SiO2膜钝化层具有更好的热特性.     

基于有机异质结C60/ZnPc的绿色磷光TOLED

以有机异质结C_(60)/ZnPc作为电荷产生层,制备结构为ITO/TPBi(40nm)/C_(60)(xnm)/ZnPc(x nm)/NPB(40nm)/Al(120nm)和ITO/TPBi(40nm)/LiF(ynm)/Al(2nm)/C_(60)(5nm)/ZnPc(5nm)/MoO_3(3nm)/NPB(40nm)/Al(120nm)的非发光倒置器件,其中x的值为0、5、10和15,y的值为0、0.5、1.0和1.5.实验证明,有机异质结C_(60)/ZnPc可在外电场下实现电荷分离,加入LiF/Al和MoO_3可更有效地提高电荷产生层的电荷分离和注入能力.基于LiF/Al/C_(60)/ZnPc/MoO_3结构,制备绿色磷光叠层有机发光二极管,进一步研究该电荷产生层对叠层器件的光电性能影响.结果表明,电荷产生层的电荷分离和注入可影响叠层器件内部的电荷注入平衡,进而对器件性能产生影响.当LiF、Al、C_(60)、ZnPc和MoO_3结构厚度分别为0.5nm、1nm、5nm、5nm和3nm时,电荷产生层产生的电荷与两侧电极注入的电荷达到匹配,使叠层器件具有最佳光电性能,获得了高效绿色磷光叠层器件,其驱动电压明显低于单层器件2倍,最大亮度、电流效率和功率效率分别达84 660cd·m~(-2)、94.7cd·A~(-1)和43lm·W~(-1).     

不同加速层材料对固态阴极射线发光的影响

在固态阴极射线发光中,过热电子碰撞激发有机材料而发光,因此加速层对电子的加速能力是影响器件发光亮度的关键因素之一.分别以SiO2和ZnO作为加速层.制备出两种固态阴极射线发光器件A:ITO/MEH-PPV/SiO2/Al和B:ITO/MEH-PPV/ZnO/Al.通过理论计算比较了电子从电极注入到加速层的隧穿电流密度以及SiO2层与ZnO层的电场强度,计算结果表明:在相同驱动电压下,SiO2作为电子加速层时隧穿电流的密度要大于ZnO层的隧穿电流的密度,并且SiO2层的电场强度比ZnO层的电场强度大.实验结果表明:SiO2作为加速层的器件的发光强度高于以ZnO为电子加速层器件的发光强度.     

SiO2厚度对类阴极射线发光中电子加速的影响

研究了有机 /无机复合结构ITO/SiO2 /MEH PPV/SiO2 /Al器件的类阴极射线发光性质 ,电子经过SiO2层加速后 ,激发MEH PPV层发光。发光除了MEH PPV激子发光峰外 ,还有一个带间复合的能量更高的短波发光峰。通过 2个发光峰随SiO2 层的厚度的变化规律 ,研究了SiO2 对电子的加速能力。