本文關(guān)鍵詞：可溶液加工的有機(jī)光電材料及器件研究　出處：《北京科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)發(fā)光二極管 有機(jī)太陽能電池 磷光主體材料 磷光客體材料

【摘要】：近年來,可溶液法加工的有機(jī)光電材料及器件得到了學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。主要是由于其具有成本低廉、工藝簡單、材料多樣、力學(xué)柔性及易十大面積制備等特點(diǎn)。其中具備光電轉(zhuǎn)換功能的器件更是備受關(guān)注,尤其是將電能轉(zhuǎn)換為光能的有機(jī)電致發(fā)光二極管(OLED)和將光能轉(zhuǎn)換為電能的有機(jī)太陽能電池(OSC)得到了更加廣泛的研究。在過去的幾十年里,有機(jī)電致發(fā)光二極管的發(fā)光效率得到了顯著的提高,特別是利用真空蒸鍍成膜技術(shù)制備的器件其內(nèi)量子效率已經(jīng)能夠達(dá)到100%。有機(jī)太陽能電池的研究在近幾年也取得了巨大的進(jìn)步,光電轉(zhuǎn)換效率已突破10%。雖然OLED和OSC技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,但是其在很多方面還存在可以改進(jìn)和必須優(yōu)化的地方。對于OLED而言其紅光和綠光器件發(fā)展已經(jīng)比較成熟,但是對于藍(lán)光器件的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。對于OSC而言,與無機(jī)太陽能電池相比,其轉(zhuǎn)化效率仍然偏低。同時對于溶液法制備的OLED和OSC器件而言,器件的壽命普遍較短,離商業(yè)化應(yīng)用還有很大的距離。針對以上問題,本論文主要是就溶液法制備的藍(lán)光OLED的效率和OSC的壽命這兩個方向進(jìn)行深入的研究和討論。1.通過將給電子基團(tuán)(咔言和三苯氨)引入到四苯基鍺核心上,設(shè)計(jì)了兩種新型空穴傳輸型主體材料DTPAGe和DCzGe。這是首次提出以四苯基鍺作為核心基團(tuán)的主體材料,并且最終設(shè)計(jì)的新材料表現(xiàn)出更寬的禁帶寬度、更高的熱穩(wěn)定性和更好的溶解性等特點(diǎn)。之后利用這種新型的鍺基主體材料,在溶液加工的條件下制備藍(lán)色磷光OLED器件,通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)最終得到最優(yōu)的器件性能為最大亮度(Lmax)10000 cd m-2,最大電流效率(CEmax) 15.2cd A-1和最大外量子效率(EQEmax) 6.9%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基于鍺基材料的器件相比于具有相似結(jié)構(gòu)的硅基材料具有更高的效率,并且表現(xiàn)出非常低的效率滾降。這表明四苯基鍺非常適合作為核心結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)合成具有可溶液加工特性的寬帶隙、高效率新型主體材料。2.實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了一種具有新型啞鈴狀結(jié)構(gòu)的客體(磷光)材料Cz-C8-Flrpic,設(shè)計(jì)思路是利用烷基鏈將常用的磷光材料Flrpic和功能性基團(tuán)9-苯基-9H-咔唑連接起來。設(shè)計(jì)此種結(jié)構(gòu)主要是由于在OLED器件工作過程中會產(chǎn)生一定的焦耳熱,如果磷光客體材料和主體材料兼容性不好,在焦耳熱的作用下主客體材料容易出現(xiàn)相分離,這樣會加劇磷光客體材料的聚集,從而降低器件效率。我們希望通過此種結(jié)構(gòu)減少磷光材料的聚集以提高器件效率。我們利用AFM,STEM-EDS,瞬態(tài)光致發(fā)光衰減曲線和分子動力學(xué)模擬研究了Cz-C8-Flrpic及其參比物Flrpic各自形成的發(fā)光層,結(jié)果顯示帶烷基鏈的9-苯基-9H-咔畔基團(tuán)的引入確實(shí)可以有效的阻礙磷光基團(tuán)Flrpic的聚集。最后,通過優(yōu)化器件制備工藝,利用溶液法制備的藍(lán)光OLED最大亮度、最大外量子效率和最大電流效率分別達(dá)到25142 cd m-2、8.5%和22.5 cd A-1,這與基于Flrpic的參照器件相比效率提高了15%左右。表明這種啞鈴狀的結(jié)構(gòu)確實(shí)可以有效的阻礙磷光材料在混合主體材料中的相分離和聚集,從而減少聚集淬滅以得到具有更高的電致發(fā)光效率。3.首次利用化學(xué)燃燒反應(yīng)通過溶液加工的方法在較低退火溫度下制備三氧化鉬薄膜,并作為有機(jī)太陽能電池的空穴收集層以提高器件的壽命。在化學(xué)燃燒法中以鉬酸銨作為鉬源,乙酰丙酮(AcAc)作為燃燒劑,HN03作為氧化劑,利用燃燒劑和還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)放出的熱量,大幅的降低了鉬酸銨分解為三氧化鉬的退火溫度。最終實(shí)現(xiàn)了在較低的退火溫度下獲得和PEDOT:PSS具有相似載流子傳輸性能的三氧化鉬薄膜。以其作為空穴收集層的有機(jī)太陽能電池,器件壽命得到了大幅提高。這表明利用化學(xué)燃燒法可以在較低退火溫度下簡便、快捷、有效的制備高質(zhì)量的氧化鉬空穴收集層。此方法有望應(yīng)用于輥對輥技術(shù)制備長壽命的柔性有機(jī)太陽能電池。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN383.1;TM914.4
，

本文編號：1350287