有機電致發(fā)光器件（OLED）因具有全固態(tài)、主動發(fā)光、高色域、視角寬、非常輕薄和可折疊卷曲等優(yōu)點,被認(rèn)為是可取代液晶顯示的技術(shù)之一.但是,由于這種器件使用的有機材料很容易與空氣中的水和氧氣發(fā)生反應(yīng),并且其玻璃化溫度比較低,導(dǎo)致器件穩(wěn)定性和效率比較低.因此通過某種方式提高器件的電流效率、減少器件的發(fā)熱功耗,降低器件的運行電流,具有非常重要的意義.疊層（Stacked）器件結(jié)構(gòu)技術(shù)是實現(xiàn)低電流、高效率OLED的一種有效途徑.但是,如何利用簡單的方法制作高效的疊層器件連接層,使電流高效地通過器件,是研制這種器件的重要挑戰(zhàn).本文利用PEDOT:PSS作為器件連接層,成功制備出結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS （15 nm）/PFO（80 nm）/PEDOT:PSS （40 nm）/PFO （80 nm）/Al （70 nm）的疊層有機電致發(fā)光器件.通過研究疊層器件的電流-電壓特性、電壓-亮度特性和電流-效率特性發(fā)現(xiàn),在未做任何特別優(yōu)化的條件下,該疊層器件的啟亮電壓為12.3 V,啟亮電流為1.39μA.電流效率（3.97 cd/A）是單層對比器件電流效率的8倍.更為重要的是,這種PEDOT:PS... 

【文章來源】：中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2020年07期 北大核心

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(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)器件使用的有機材料(PEDOT?PSS和PFO)分子結(jié)構(gòu)式和器件結(jié)構(gòu)示意圖

圖1(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)器件使用的有機材料(PEDOT?PSS和PFO)分子結(jié)構(gòu)式和器件結(jié)構(gòu)示意圖器件B的連接層是PEDOT?PSS(分子結(jié)構(gòu)式如圖1所示)薄膜.PEDOT?PSS是由PEDOT和PSS兩種有機物構(gòu)成,是一種聚合物高分子的水溶混合液,導(dǎo)電率特別高[22].PEDOT是由EDOT(3,4-乙烯二氧噻吩單體)聚合而成,這種有機材料化學(xué)結(jié)構(gòu)異常特殊,乙烯二氧基被引入到其噻吩環(huán)3,4位上,這既可高效阻斷EDOT單體聚合時噻吩環(huán)上Cβ-Cα的異常鉸連[23],使這種聚合物分子鏈整體變得更加整齊和有序排列,又會增大其噻吩環(huán)上的有效電子載流子數(shù)目(態(tài)密度).結(jié)合電化學(xué)相關(guān)原理,這就可以降低聚合物單體的分子的氧化摻雜電位勢和氧化電位勢,使其摻雜狀態(tài)的聚合物導(dǎo)電性進(jìn)一步穩(wěn)定.聚苯乙烯磺酸PSS,在PEDOT?PSS光電薄膜中,它有兩個方面的重要功能:(1)作為一種特殊的平衡離子,可以使PEDOT主鏈上電荷態(tài)密度保持平衡;(2)PSS的親水基功能團(tuán)使PEDOT更好地分散在水溶劑中,在PEDOT?PSS的薄膜結(jié)構(gòu)中,多個PEDOT短鏈摻雜于長鏈的PSS分子之間,并在PEDOT?PSS交疊的核外層產(chǎn)生一層比較薄的PSS包裹功能層[24].

眾所周知,要利用旋涂成膜的工藝方法制作疊層有機電致發(fā)光器件的連接層,連接層一定不能對已經(jīng)沉積的有機薄膜層造成破壞.PEDOT?PSS是水溶液,恰好滿足了這個苛刻條件.水溶液不會對已經(jīng)沉積的有機薄膜層溶解,因此不會造成任何破壞.圖3是器件A和B的電流-效率曲線.在電流密度為0.8 mA時,器件A和B的電流效率分別是0.51和3.97 cd/A.器件B的效率是器件A的8倍.與器件A相比,為什么器件B的效率如此之高?原因有如下幾方面.第一,PEDOT?PSS薄膜的導(dǎo)電性能與結(jié)構(gòu)有序度、共軛鏈長度、微觀結(jié)構(gòu)形貌及摻雜等密切相關(guān).由于自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,EDOT只能在2,5位聚合,因而其結(jié)構(gòu)有序度得到了較好解決.但是,沒有摻雜的EDOT聚合時形成的聚合產(chǎn)物PEDOT很容易團(tuán)聚,而且這種本征態(tài)結(jié)構(gòu)會阻礙載流子的傳輸[23].摻雜劑PSS的引入使噻吩上的硫與摻雜劑相接,因為親水性官能團(tuán)的相互作用,使PEDOT長鏈能較好的打開,改變了PEDOT的價態(tài)從而利于載流子的輸運.從摻雜過程來看,PEDOT?PSS水溶液的形成過程即為一種釋放電子的p型摻雜過程.根據(jù)孤子理論,摻雜的結(jié)果是增加了聚合物體系中載流子數(shù)量,因此大大提高了聚合物的導(dǎo)電性能.如圖4所示,我們用原子力顯微鏡(AFM)技術(shù)檢測連接層PEDOT?PSS薄膜發(fā)現(xiàn),PED-OT?PSS并不是溶解于水中,而是生成了易于分散在水中的納米膠體.當(dāng)納米粒子的粒徑較大時,薄膜的電導(dǎo)率可達(dá)80 S/cm[24].

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]利用瞬態(tài)熒光技術(shù)研究單重態(tài)激子裂變的溫度依賴關(guān)系[J]. 周亮,田曉語,孟妍,陳茜,張勇.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2017(06)

博士論文
[1]PEDOT:PSS薄膜的摻雜改性及其在有機太陽能電池中的應(yīng)用研究[D]. 李蛟.中國海洋大學(xué) 2010



本文編號：2914439