Inverted Bottom-Emission Organic Light Emitting Diode Using Two n-Doped Layers for the Enhanced Performance

We fabricate an inverted bottom-emission organic light emitting diode （IBOLED） employing two n-doped layers, i.e., 5 nm lithium carbonate doped PTCDA （1：2 Li2CO3：PTCDA） with 5 nm Li2CO3 doped BCP （1：4 Li2CO3：BCP） on top, where PTCDA and BCP stand for 3, 4, 9, 10 perylenetetracarboxylic dianhydride and bathcuporine, respectively. Compared to the IBOED using a layer of 10 nm 1：4 Li2CO3：BCP, the one utilizing the two-layer combination of 5 nm 1：2 Li2CO3：PTCDA and 5 nm 1：4 Li2CO3：BCP shows decreasing operation voltage and thereby increasing power efficiency, mainly attributed to the higher electron conductivity of 1：2 Li2CO3：PTCDA than that of 1：4 Li2CO3：BCP. The mechanism of the electron transport through the interface of 1：2 Li2CO3：PTCDA and 1：4 Li2CO3：BCP is also discussed. We provide a simply and effective structure to enhance the current conduction for IBOLEDs.     

多环类苝四甲酸二酐插入层对ZnO纳米棒和聚合物复合太阳电池性能的影响

以ZnO纳米棒和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)的复合体系作为光敏层制备了太阳电池.为了增大电池的光吸收,在ZnO纳米棒与MEH-PPV之间插入了有机n型小分子多环类苝四甲酸二酐(PTCDA),制备了不同厚度的PTCDA、结构为ITO/ZnO纳米棒/PTCDA/MEH-PPV/Au的太阳电池.实验发现,插入PTCDA后,电池在可见光区的吸收增强,光生激子数量增大,光电流密度增大.当蒸镀的PTCDA厚度为40 nm时,薄膜的粗糙度适中,表面形貌较为平滑,器件性 关键词： 有机太阳电池 ZnO纳米棒 聚合物     

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.     

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。     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究,由结构优化可知:当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5 CO结构热力学最稳定,和Zanti等人(Eur.J.Inorg.Chem.2009,3904)得到的结论一致.Pd5(CO)2和Pd5 (CO)2最稳定结构中,第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位,而第一个CO分子吸附在面桥位.但是对于最稳定的Pd5 (CO)n(n=4,5,6),所有的CO分子都位于边桥位,从吸附能的角度看,Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物.由能隙可知:Pd5 (CO)n(n=1～6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加,但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律,其中Pd5 (CO)3具有最好的动力学稳定性.CO在Pd5上发生非解离性化学吸附,CO健的强度变化逐渐变小.CO对HOMO和LUMO贡献很小,使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变.由VIP和VEA计算可知:随着CO数目的增加,Pd5(CO)n(n=1～6)的失电子能力逐渐降低,而得电子能力逐渐增强.Pd5具有2μB的磁矩,但是Pd5 (CO)n(n=1～6)的磁性完全淬灭.     

(H2O)n (n=1-3)和H2SO4作用下H2CO3气相分解反应机理的理论研究

本文利用CCSD(T)/6-311++(3df,3pd)//B3LYP-D3/6-311++G(3df,3pd)+ 0.9686×ZPE理论方法对(H2O)n (n=1-3)和H2SO4存在与不存在的情况下,H2CO3气相分解反应机理进行了理论研究。计算结果表明(H2O)n (n=1-3)和H2SO4都能使H2CO3气相分解反应的能垒显著地降低,其催化能力按由强到弱的顺序是H2SO4>(H2O)2>(H2O)3>H2O。     

高纯度3,4,9,10 Perylenetetracarboxylic Dianhydride-PTCDA的元素分析及核磁共振谱和X射线衍射谱的测试与分析

采用真空升华的方法,对国产纯度为98%的苝四甲酸二酐(简称PTCDA)粉末,在其升华点450 ℃进行了提纯。应用朗伯比尔定律及紫外-可见光分光光度计测试分析,其纯度可达99.8%;利用元素分析仪,对提纯前、后分子中的C元素和H元素含量进行了对比测定,结果表明提纯后的PTCDA分子中C和H含量十分接近理论值;采用核磁共振(NMR)谱,研究了分子中H元素的归属得出,处于两种不同化学环境中的H原子数目相等并且它位于芳环上,其分子中存在酸酐;对PTCDA分子的化学键的形成讨论后得出,高纯度PTCDA分子中的C,H,O原子主要以共价键结合;使用X射线衍射(XRD)仪,测试分析了这种有机材料的结晶状态及其晶体结构指出,提纯后的PTCDA多晶粉末存在α-PTCDA及β-PTCDA两种物相,主要成份为α-PTCDA,而β-PTCDA约占总成份的五分之一。其晶胞属于平面单斜晶系底心点阵结构。同时详细研究了在其升华点沉积在P型单晶Si(100)表面,由此形成薄膜的晶体状态及其晶粒度的尺寸和能带结构。高纯度α-PTCDA分子在P—Si单晶表面形成有机层单晶薄膜时,在其薄膜的分子层平面的上、下及其两侧,将由π电子云所覆盖。由于C,H和O原子最外层价电子轨道的交叠形成离域大π键,从而产生价电子的共有化运动,使其能级分裂为能带。它的价带与第一紧束缚带的能量差为2.2 eV,使这种有机材料具有半导体导电的性质,本征载流子浓度为1014 cm-3,属于弱p型有机半导体材料;它与P—Si的交界面可形成同型异质结,对可见光至近红外波段的光有很好地响应。     

锰基金属有机框架材料{[Mn2(ina)4(H2O)2]·2EtOH}n的电子结构、磁性和吸附性能的理论研究

本文采用密度泛函理论研究了锰基金属有机框架(MOF)材料{[Mn2(ina)4(H2O)2]·2EtOH}n的电子性质, 磁学性质及吸附二氧化碳的性能,结果表明: 该MOF材料是一种反铁磁耦合材料, 其高的CO2结合亲和力主要归因于CO2 (作为Lewis碱的氧孤对电子)到不饱和金属位点(Lewis酸)的较高电荷转移。本文也对实验中报道的对CO2/N2烟气混合物有高选择性CO2吸附能力进行了验证,理论计算值与实验值有着很好的一致性。     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1 to 6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1 to 6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究，由结构优化可知：当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5CO结构热力学最稳定，和Zanti等人（Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 3904）得到的结论一致。Pd5(CO)2和Pd5(CO)3最稳定结构中，第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位，而第一个CO分子吸附在面桥位。但是对于最稳定的Pd5(CO)n(n=4,5,6), 所有的CO分子都位于边桥位。从吸附能的角度看，Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物。由能隙可知：Pd5(CO)n(n=1 to 6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加，但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律，其中Pd5(CO)3具有最好的动力学稳定性。CO在Pd5上发生非解离性化学吸附，CO健的强度变化逐渐变小。CO对HOMO和LUMO贡献很小，使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变。由VIP和VEA计算可知：随着CO数目的增加，Pd5(CO)n(n=1 to 6)的失电子能力逐渐降低，而得电子能力逐渐增强。Pd5具有2μB的磁矩，但是Pd5(CO)n(n=1 to 6)的磁性完全淬灭。     

CO32-掺杂纳米羟基磷灰石晶体的合成与表征

CO32-掺杂是提高纳米羟基磷灰石(n-HA)生物活性的有效方法之一。以Ca(NO3)2·4H2O和Na3PO4·12H2O为主要原料,Na2CO3作为CO2-3来源,合成纳米碳羟基磷灰石(n-CHA)晶体。采用TEM,XRD,FTIR,RS对合成晶体形貌和结构进行表征。结果表明:合成的n-HA晶体长度约为60~80nm,宽度在20~30nm之间,形状为针状,具有良好的结晶度,与自然骨磷灰石形貌相似;n-CHA晶体随CO2-3掺入量的增加,结晶度降低;合成的n-CHA晶体的晶胞参数a值随着CO2-3加入量的增大不断收缩,但c值增大,参数比c/a值增大,符合B型取代(取代PO3-4)的晶胞参数变化规律。红外谱图中,872cm-1附近出现AB混合型取代(同时取代OH-,PO3-4)的CO2-3面外弯曲振动特征红外峰,同时CO2-3的不对称伸缩振动红外峰在1 454和1 420cm-1附近出现分裂峰,1 540cm-1附近出现弱CO2-3峰;1 122cm-1附近出现CO2-3对称伸缩振动拉曼峰,1 071cm-1附近出现CO2-3的B型替代特征拉曼峰,通过计算PO3-4,CO2-3,OH-拉曼峰的积分面积比PO3-4/CO2-3,OH-/CO23,PO3-4/OH-,表明CO2-3在替换时,先以B型为主,随着CO2-3掺入量的增加,发生A型替代(取代OH-)。实验结果表明,合成的磷灰石晶体为B型取代(取代PO3-4)为主的AB混合型取代的n-CHA。与人骨磷灰石晶体在形态、尺寸、晶体结构和生长方式上具有相似性,可称为类骨磷灰石。     

Improved performances in top-emitting organic light-emitting diodes based on a semiconductor zinc oxide buffer layer

Electroluminescence performances are improved by inserting a semiconductor zinc oxide (ZnO) buffer layer into the emissive tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq₃) layer and the semitransparent Al/Ag cathode in top-emitting organic light-emitting diodes (TEOLEDs) with structures of Si/SiO₂/Ag/Ag₂O/4,4′, 4″-tris(3- methylphenylphenylamino)triphenylamine/ 4,4′-bis[N-(1-naphthyl-1-)-N-phenyl- amino]-biphenyl/Alq₃/ZnO/Al/Ag. The thermal deposition of ZnO layer onto Alq₃ results in Alq₃ anion formation, which is beneficial to electron injection by generating some new energy levels in the forbidden band of Alq₃. In addition, a large hole-injection barrier of 2 eV at the interface of Alq₃/ZnO effectively blocks hole injection into Al/Ag cathode, leading to more carrier recombination in the emissive region.     

蓝色有机发光材料LiBq4的合成及其发光特性

蓝色有机发光材料的开发对于实现有机发光二极管(OLED)的全彩色化具有十分重要的意义.报道了蓝色有机发光材料8-羟基喹啉硼化锂(LiBq₄)的合成及提纯,研究了LiBq₄的光致发光特性,并用LiBq₄作为发光材料制备了蓝色有机发光器件,研究了电子传输层Alq₃的厚度及空穴缓冲层CuPc对器件电流-电压和亮度-电压特性的影响.结果表明,LiBq₄的光致发光峰值波长为452nm,器件ITO/PVK:TPD/LiBq₄/Alq₃/Al的电致发光光谱峰值波长位于475nm处,在25V工作电压下其最高亮度约为430cd/m².但CuPc的加入加剧了器件中载流子的不平衡注入,导致器件性能恶化.通过调整Alq₃的厚度,同时在Alq₃和Al阴极之间加入LiF薄膜以提高电子注入效率,获得了较为理想的实验结果.     

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...     

多层结构的阴极修饰层对有机电致发光器件的性能改善

为提高有机电致发光器件（OLEDs）的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO₃,将其应用到器件ITO/NPB/Alq₃/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱（EL谱）,其峰值位于534 nm,发光来自于Alq₃,实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比,在电流密度40 mA·cm-2下,两个器件的电致发光光谱是一致的。在0～100 mA·cm-2范围内,对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明,随着电流密度的增加,器件的发光增强,但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比,基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明,杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO₃(5 nm),在测试范围内,器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1,相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入,使器件中的载流子更加平衡,从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中,LiF能填充Bphen的电子陷阱,增强电流的注入,同时HML也能限制空穴的传输,减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度,HML增强了电子的注入,使得器件的电荷平衡因子增大,空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明,阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。     

铽配合物Tb(o-MBA)3phen与PVK掺杂体系的发光机理

合成了一种新型的稀土铽配合物材料Tb(o-MBA)₃phen,并把它作为发光材料应用于有机电致发光器件中。将铽配合物与PVK的混合溶液用旋涂法制得发光层,并利用Alq₃作为电子传输层制备了多种结构的电致发光器件:器件A:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/LiF/Al;器件B:ITO/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/BCP/Alq₃/LiF/Al;器件C:ITO/BCP/PVK:Tb(o-MBA)₃phen/Alq₃/LiF/Al。由器件A和C得到了纯正的、明亮的Tb³⁺的绿光发射,发射光谱中四个特征峰分别对应着能级⁵D₄→⁷F_J(J=6,5,4,3)的跃迁,而PVK的发光完全被抑制。在光致发光中PVK的发射光谱和铽配合物的激发光谱有一定的重叠,两者之间可能存在Frster能量传递。同时PVK与铽配合物掺杂体系的激发光谱与纯PVK的激发光谱非常相像,而与铽配合物的激发光谱差别很大,这也说明掺杂体系中铽的发光有一部分来源于PVK分子的激发,PVK与铽配合物之间存能量传递过程。研究了掺杂体系的电致发光性能,在电致发光中,铽的发光主要来源于稀土配合物直接俘获载流子形成激子并复合发光。通过优化选择得到了发光性能较好的器件,器件的最大亮度在17V时达到180cd/m²。     

钙铝镁合金阴极对WOLED器件性能的影响

采用Ca/Al/Mg合金作为器件的阴极,基于红绿/蓝双发光层制作了6种白色磷光OLED器件,器件结构为ITO/MoO₃ (30 nm)/NPB (40 nm)/mCP:Firpic (8%,40 nm)/CBP:R-4B (2%):Ir(ppy)₃ (14%,5 nm)/TPBi (10 nm)/Alq₃(40 nm)/Ca:Al:Mg (x%,100 nm) (x=0,5,10,15,20,25)。通过改变Mg的掺杂比例,研究了不同比例的Ca/Al/Mg合金阴极对器件性能的影响。结果表明:Mg质量分数为15%的Ca/Al/Mg阴极具有良好的电子注入特性,有效改善了器件的发光特性,最大发光亮度可达1 504 cd/m²,效率达到最大值14.3 cd/A,色坐标接近(0.46, 0.42)。     

具有穿插界面结构的高效绿光有机电致磷光器件

以传统有机电致磷光器件ITO/NPB/CBP∶Ir(ppy)₃/BAlq/Alq₃/LiF/Al为研究对象,在NPB/CBP∶Ir(ppy)₃、CBP∶Ir(ppy)₃/BAlq及BAlq/Alq₃界面处构造交互穿插结构。器件的光电性能测试表明:交互穿插结构一方面能够降低电流密度,减少高电流密度下磷光猝灭中心的形成;另一方面能增加载流子复合界面面积,从而分散界面三线态激子,降低三线态-三线态激子的猝灭。此外,界面凸起的存在还有利于器件的光耦合输出。实验结果表明:当穿插厚度为10 nm,器件的最大电流效率达到34.0 cd/A,与传统器件的电流效率18.7 cd/A相比,提高了55%。     

冷冻干燥法制备Li2O氚增殖剂陶瓷小球

以Li₂CO₃粉末为原料,采用一种冷冻干燥湿法工艺,制备出综合性能较好的Li₂O陶瓷小球。通过研究冷冻成形、煅烧、分解和烧结等工艺过程,优化了Li₂O陶瓷小球的制备工艺,并对获得的Li₂O陶瓷小球进行了性能表征。结果表明:冷冻成形制备的凝胶小球在650 ℃煅烧后可得到纯净的Li₂CO₃小球,再于真空条件下多步程序升温至720 ℃可制得主要相为Li₂O的小球,小球尺寸分布均匀,直径约为0.8 mm,平均晶粒尺寸为9 μm,于900 ℃高温烧结后小球的密度可达理论密度的69.5%。     

旋涂法酸处理PEDOT∶PSS薄膜对OLED性能的影响

采用旋涂法对PEDOT∶PSS薄膜进行了酸处理,研究了不同方法处理PEDOT∶PSS薄膜对器件ITO/酸处理PEDOT∶PSS/NPB/Alq3/Li F/Al性能的影响。实验结果表明:用盐酸(草酸)处理PEDOT∶PSS薄膜时,以0.75 mol/L的盐酸(草酸)在120℃下退火15 min时性能更好,最大电流效率达到4.28 cd/A。并且盐酸、草酸处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件比未处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件的电流效率明显提高了34%。     

NPB厚度对异质结OLED载流子复合区域的调控

通过调控p型半导体N,N′-bis(naphthalen-1-y)-N,N′-bis(phenyl)benzidine(NPB)层的厚度,制备了结构为ITO/NPB/aluminum(Ⅲ)bis(2-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate(BAlq)/NPB(0~18nm)/tri-(8-hydroxyquinoline)-aluminum(Alq₃)/Mg:Ag的多层有机电致发光器件.分析结果表明,在该类异质结器件中,NPB不仅可以作为空穴传输材料,在适当的厚度范围内,它还可以起到调控载流子复合区域的作用;当NPB厚度在0~18nm之间变化时,随着其厚度增加器件发光颜色可由蓝色变为绿色.通过器件发光光谱的表征可以得知,器件的载流子复合区域相应地由BAlq层转移至Alq₃层.