有机薄膜电致发光的形成过程

近些年,有机薄膜电致发光(Organic Thin Film Electroluminescent-OTFEL)器件的发展非常迅速[1,2,3]。由于它易于实现大面积彩色显示,成为发光研究中的热点。目前研究工作面临的最大问题是器件的稳定性。通常,OTFEL器件在空气中的老化速度很快。连续工作时,器件发光的时间约几个小时。在恒定电流驱动下,器件的亮度从快到慢持续下降,同时驱动电压逐渐上升,说明器件的老化伴随着电阻的增大。在研究OTFEL器件老化机制的过程中,我们发现了一种非常有意义的现象:器件在恒定脉冲电压驱动下,随驱动时间的增加,初始亮度经过一个短暂上升的过程。     

利用瞬态电致发光方法研究有机电致发光器件内部电荷行为

利用自主搭建的瞬态电致发光测量系统,连续施加两个电压相同的矩形脉冲作为器件驱动电压并且两个矩形脉冲之间存在一定的时间间隔,通过测量器件的瞬态EL和瞬态电流,从而分析研究器件内部电荷存储行为和发光过程。之前的研究发现了m-MTDATA∶3TPYMB混合发光层是激基复合物的发光,并且发现了其较长延迟发光是因为空穴传输层和电子传输层内储存的电荷再复合造成的。制备了以m-MTDATA∶3TPYMB(1∶1)混合层作为发光层、m-MTDATA作为空穴传输层、3TPYMB作为电子传输层的一组器件,通过对器件瞬态EL的分析,发现在第二个脉冲驱动下器件的EL强度稳定值比第一驱动驱动下的EL强度稳定值大,且第二脉冲的EL强度稳定值与第一脉冲EL强度稳定值的比值随通过器件的电流增大而减小,实验还发现第二脉冲撤销时的延迟发光衰减速度要比第一脉冲撤销时的快,这是由于第二脉冲撤销时发光层内极化子(电荷)对激子的猝灭(TPQ)比较严重。     

二次升压的重复频率脉冲电源

介绍一种采用脉冲变压器二次升压工作方式实现高电压脉冲输出的设计电路，电路的主要特点是可以对电容负载实现快速充电，通常其充电时间可控制在几百纳秒内。由于在电路中的开关器件为氢闸流管和磁压缩装置，因此系统具有千赫兹的连续重复频率工作能力。目前，以这种方式工作的重复频率脉冲电源系统，脉冲调制过程的能量传输效率大于70％，输出脉冲电压大于600kV，连续重复频率大于100Hz.     

基于有机薄膜晶体管的光写入多级存储器

由于依靠不断缩小存储单元尺寸来提升单位面积存储能力的传统方法将会面临着器件尺寸的物理极限等瓶颈,人们逐渐将目光投向了能够在单一器件上实现高密度存储的多级存储器件。本文利用有机薄膜晶体管中存在的持续光电导率(PPC)效应制备了一个光写入操作的多级存储器件,有效地避免了电写入操作对器件的接触破坏性和较大功耗问题。研究了在不同功率(60,100,150μW/cm 2)和不同持续时间(50~1000 ms)700 nm光写入脉冲作用下的器件存储状态,器件在光功率为60μW/cm 2、持续时间为100 ms的光脉冲下展现出了低至0.189 nJ的极低工作功耗。通过对器件施加16个连续光写入脉冲证实器件具有16个有效的存储状态,实现了存储容量为4 bits的多级光写入存储功能。     

GaN基白光发光二极管失效机理分析

对小功率白光GaN基发光二极管(LED)在室温、40 ℃和70 ℃下进行温度加速老化寿命实验,通过对老化前后不同时间段器件的电学、光学和热学特性进行测量来分析器件的失效机理,着重分析器件的芯片和荧光粉的失效机理.器件老化前后的I-V特性表明:老化过程中,器件的串联电阻和低正向偏压下的隧道电流增大,这是由于器件工作时其芯片的欧姆接触退化和半导体材料的缺陷密度升高而引起的.器件的热特性表明:高温度应力下器件的热阻迅速变大,封装材料迅速退化,这是器件退化的主要原因;光谱曲线表明温度加速了器件的     

阳极结构对过模返波振荡器长脉冲工作特性的影响

针对过模返波振荡器中泄漏微波在二极管区谐振, 造成微波脉冲缩短的现象, 设计了内置吸波材料的阳极结构来抑制这种泄漏微波对器件输出的影响。利用粒子模拟软件对不同阳极结构下过模返波管微波输出特性进行模拟研究, 模拟结果表明, 带吸波材料的阳极结构可以减小泄漏微波对微波输出功率、器件工作模式及脉冲宽度的影响。在长脉冲过模返波振荡器实验中, 电子束参数为（800 kV, 7 kA）时, 器件输出微波频率为8.58 GHz, 效率为30%。通过模拟计算和实验验证, 这种带吸波材料的阳极结构有效降低了泄漏微波对过模返波管微波输出的影响, 将器件输出微波脉冲宽度从70 ns提高到110 ns。     

MoO_3阳极缓冲层对有机太阳电池性能的影响

研究了MoO3阳极缓冲层对基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件性能的影响。发现:MoO3阳极缓冲层略微降低了器件的短路电流、开路电压及能量转换效率;MoO3阳极缓冲层提高了器件的整流比;具有MoO3阳极缓冲层的器件在持续光照条件下连续工作20min,其主要性能参数(如短路电流、开路电压、填充因子及能量转换效率)无明显衰减,而没有MoO3阳极缓冲层的对比器件在相同条件下连续工作20min,其能量转换效率衰减了大约45%。研究结果表明:MoO3阳极缓冲层明显提高了基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件的稳定性,可能的原因主要是MoO3阳极缓冲层改善了ITO阳极和CuPc界面,抑制了因持续光照连续工作引起的界面老化,从而提高了器件的稳定性。     

基于六角氮化硼二维薄膜的忆阻器

报道了一种基于多层六角氮化硼(h-BN)二维薄膜的忆阻器件.该器件不需要电预处理过程,且具有自限流的双极性阻变行为;具有较好的抗疲劳性和较长的数据保持时间.该器件在脉冲编程条件下具有模拟转变特性,即在连续的电压脉冲下器件的电阻态能被连续地调控,使得该器件能够模仿神经网络系统中的神经突触权重变化行为.综上所述,基于多层h-BN的忆阻器具有应用在非易失性存储和神经计算中的潜力.     

垂直腔面发射激光器热特性的实验研究

本文通过对垂直腔面发射激光器发光波长随器件本身温度变化的实验研究,得到了我们研制的垂直腔面发射激光器在连续工作状态下内部温度升高的值,并且通过对激光器脉冲激射阈值随器件本身温度变化的关系研究,得到了我们现有工艺条件下,研制低阈置器件所需的实验数据.     

相对论返波管中的脉冲缩短现象

 脉冲缩短现象是高功率微波器件中普遍存在的物理现象，它将导致输出微波的能量低于预期值。用粒子模拟的方法研究了相对论返波管在填充氦气以及存在中性背景气体时的脉冲缩短现象。从计算结果可以看出，器件内残留的中性背景气体是产生脉冲缩短的原因之一，但并不是最重要的因素；对于充气的相对论返波管，为了展宽脉宽，充气气压必须控制在一个适当的水平。器件内部强电场的射频击穿和慢波系统表面的爆炸发射可能是引起脉冲缩短的更为重要的因素。     

多层有机薄膜电致发光器件

制备了以苯乙烯锘三苯胺衍生物为空穴传输层Ａｌｑ３为发光层的双层有机薄膜电致姨光器件。还把不同厚度的恶二唑衍生物加在ＳＡ和Ａｌｑ３之间制备了两种三层结构的有机薄膜电致发光器件，实现了ＳＡ的蓝色发光。进行了器件存放实验，发现了器件在大气中有较好的稳定性。     

输运层厚度对双层有机器件复合发光的影响

采用ITO/PVK/Alq/Al双层电致发光（EL）结构,制备了三种载流子输运层厚度分别为30、60、120nm,发光层厚度均为300nm的有机薄膜EL器件,测试其EL谱及J-V特性曲线。根据有机EL器件中载流子的产生和输运过程导出了载流子复合几率及电子和空穴密度分布表示式,用以解释其发光强度随输运层厚度的变化关系,用一维无序结构载流子随机跃迁模型讨论输运层厚度对器件电流密度及启动电压的影响,探讨了载流子在薄膜中的输运过程,其理论与实验符合得很好。     

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．     

聚对苯乙炔(PPV)的薄膜电致发光特性

聚对苯乙炔[poly(p-phenylene vinylene),缩写为PPV]是一种典型的线性共轭高分子.早在1968年,美国化学家Wessling就宣布合成出了PPV[1],但由于当时对该材料的应用前景不清,故未能引起科学界的重视.80年代中期,Murase等用AsF5及其它多种掺杂剂成功地对PPV进行了掺杂导电研究[2],使其电导率提高了16个数量级,由绝缘体变成了导体.     

金属电极对聚对苯乙炔电致发光过程的影响

分别采用两种不同功函数的电子注入电极铝(Al)和钙(Ca),构造出了在正常光照下发光可见的单层聚对苯乙炔(PPV)的电致发光器件.发现电极材料的不同使发射光谱产生明显差异,主要表现在550nm的发射峰与510nm发射峰强度的比值不同.通过电致发光(EL)与光致发光(PL)过程的比较,分析了产生这种显著差异的原因.进一步明晰了电流密度与亮度呈线性关系的物理过程.     

1.3μmInGaAsP/InP发光管退化的研究

研究了InGaAsP/InP双异质结发光管在老化,存储过程中的退化现象及其影响因素.有快慢二种退化模式,正向I-V特性变坏是产生突然退化的最主要因素,焊料的润湿不良是导致器件退化的原因之一;在70℃,85℃老化及存储过程中,个别器件有源区内有DSD产生并长大,这并不是引起突然退化的原因.     

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。     

Diamine的光、电性质及其在有机薄膜电致发光器件中的应用

合成了芳香族二胺类衍生物(diamine),测定了它的光、电性质.制备了diamine作为空穴传输层的二层结构有机薄膜电致发光器件,使器件的发光亮度相对单层器件有了很大的提高.并用不同区域掺杂的方法,探讨了电致发光机理.分析、讨论了激子的形成和复合区域,较好地解释了单、双层器件的不同的电流电压关系和不同的亮度电压关系.从激子的扩散方程出发,对双层掺杂器件的发光强度比数据进行了拟合,确证了激子的扩散模式.     

Bright electroluminescent devices with tunable spectra obtained by strictly controlling the doping concentration of electron injection sensitizer

In this paper, we report an efficient strategy to design bright blue and blue-green electroluminescent (EL) devices by slightly doping tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq₃) into N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-1,1′-diphenyl-4,4′-diamine (NPB) as the light-emitting layer (EML). Bright EL devices with tunable spectra were obtained by strictly controlling the doping concentration of Alq₃. With increasing current density, EL efficiencies of these devices increase first and then decrease gradually after reaching the maximum. Analyzing the current density-voltage (J−V) characteristics of hole-only and electron-only devices, we found the presence of Alq₃ molecules in EML not only facilitates the injection of electrons from hole block layer (HBL) into EML but also stays the transport of holes in EML, thus causing significant enhancement of EL efficiency and brightness due to improved carriers balance and broadening of recombination zone. More interestingly, the doping concentration of Alq₃ strongly influences the injection and transport processes of electrons, thus determining the distribution of holes and electrons on NPB and Alq₃ molecules.