【摘要】：有機(jī)電致發(fā)光器件(OLEDs)由于其在固態(tài)照明和全彩顯示領(lǐng)域的潛在應(yīng)用,以及其自身具有柔性,自發(fā)光,制備工藝簡單,可實(shí)現(xiàn)大面積發(fā)光等優(yōu)點(diǎn),引起了全球諸多科研人員的研究興趣。雖然有機(jī)電致發(fā)光器件已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)商品化,但是其依舊存在很多問題。在OLEDs器件中,由于金屬電極的存在,在金屬電極與有機(jī)材料界面存在表面等離子體(SPP)模式會嚴(yán)重影響器件的光取出效率。圖形可設(shè)計(jì)的微米尺度的有機(jī)電致發(fā)光器件(micro-OLEDs)在3D以及高分辨顯示領(lǐng)域有著特殊的需求,但是制備micro-OLEDs器件特別是實(shí)現(xiàn)器件中微電極的圖案化的加工工藝依舊存在很多技術(shù)難點(diǎn)。OLEDs器件中常用的ITO透明電極與柔性器件不相容,且價(jià)格昂貴。超薄金屬薄膜是ITO的杰出替代品之一,但是金屬薄膜的Volmer Weber生長模式導(dǎo)致超薄金屬薄膜具有較差的表面形貌和光學(xué)電學(xué)性質(zhì),從而嚴(yán)重影響器件的性能。針對這些問題,本論文從OLEDs器件的電極出發(fā),通過對微結(jié)構(gòu)電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝研究以及材料選擇,有效地提高了OLEDs器件的性能。本論文取得的研究成果主要包括以下幾個(gè)方面:1、利用一維周期性微結(jié)構(gòu)金屬電極有效解決了OLEDs器件中SPP模式導(dǎo)致能量損耗的問題。我們利用雙光束干涉-無掩膜光刻技術(shù)制備了周期準(zhǔn)確形貌良好的一維二維周期性微結(jié)構(gòu)。我們在基于Alq3發(fā)光的綠光OLEDs器件中引入一維周期性微結(jié)構(gòu)金屬電極,有效地激發(fā)了金屬陰極/有機(jī)材料界面的SPP模式耦合出射,解決了SPP模式導(dǎo)致能量損耗的問題,使器件的電流效率提高了30%。2、利用二維雙周期微結(jié)構(gòu)金屬電極激發(fā)白光有機(jī)電致發(fā)光器件(WOLEDs)和雙金屬電極OLEDs器件中SPP模式耦合出射。我們制備了二維雙周期微結(jié)構(gòu),該微結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)不同的周期,且彼此之間有一定的夾角。我們將二維雙周期微結(jié)構(gòu)金屬電極引入到二波段WOLEDs中,針對器件的兩個(gè)發(fā)光峰調(diào)節(jié)微結(jié)構(gòu)的兩個(gè)周期,通過激發(fā)電極/有機(jī)界面的SPP模式,在寬波段實(shí)現(xiàn)了光取出效率的增強(qiáng),在不改變器件發(fā)光顏色的前提下,使得WOLEDs器件的亮度由21720cd/cm2提高到了40680 cd/cm2,實(shí)現(xiàn)了器件37%的電流效率的增加和48%的外量子效率的提高。我們還根據(jù)二維雙周期微結(jié)構(gòu)金屬電極,制備了偏振依賴的顏色可調(diào)WOLEDs器件,實(shí)現(xiàn)了器件發(fā)光顏色在暖白光,標(biāo)準(zhǔn)白光,冷白光之間的相互轉(zhuǎn)換。我們在具有雙金屬電極的紅光OLEDs器件中,引入二維雙周期微結(jié)構(gòu)金屬電極,利用微結(jié)構(gòu)中兩個(gè)周期不同的部分,分別激發(fā)陽極界面和陰極界面的SPP模式耦合出射,有效地解決了器件中兩個(gè)電極/有機(jī)界面存在SPP模式導(dǎo)致能量損失的問題,器件的效率由17.98 cd/A增加到23.22 cd/A。我們還將二維雙周期微結(jié)構(gòu)金屬電極引入到有機(jī)太陽能電池中,利用SPP的場增強(qiáng)作用,在整個(gè)可見光波段有效地提高了器件的光吸收,電池器件的光電轉(zhuǎn)化效率提高了31%。3、利用飛秒激光直寫技術(shù)(Fs LDW)制備了圖案化的還原石墨烯氧化物(R-GO)微電極,并且制備了形狀可設(shè)計(jì)的micro-OLEDs器件。我們采用改進(jìn)的Hummers方法制備了石墨烯氧化物,并且基于飛秒激光直寫技術(shù),利用飛秒激光的光熱作用,通過對可編程圖案的程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對石墨烯氧化物的圖案化還原。利用Fs LDW技術(shù)制備的圖案化R-GO微電極表面形貌良好,還原程度均勻,導(dǎo)電性良好,分辨率高。我們將制備的圖案化R-GO微電極引入到OLEDs器件中制備了發(fā)光均勻,圖案清晰,亮度高的梯子型和蝴蝶結(jié)形micro-OLEDs。4、我們制備了超薄超平滑的Au薄膜,并且利用超薄超平滑Au薄膜代替ITO作電極制備了柔性O(shè)LEDs器件。我們利用SU-8對玻璃襯底進(jìn)行修飾,由于SU-8與Au原子之間的相互作用,有效地抑制了Au薄膜的Volmer Weber生長模式,在只有幾個(gè)納米的厚度下,Au原子就可以形成超薄超平滑的薄膜。我們制備的7nm的超薄Au薄膜的表面粗糙度僅為0.35nm,對550nm波長的光的透過率為72%,薄膜電阻為23.75?/sq。由于超薄Au電極優(yōu)良的表面形貌以及光學(xué)電學(xué)特性,我們利用7nm的超薄Au電極制備的OLEDs器件的效率比相同結(jié)構(gòu)基于傳統(tǒng)ITO電極的器件提高了17%。我們制備的基于超薄超平滑Au電極的柔性O(shè)LEDs器件在機(jī)械穩(wěn)定性測試過程中表現(xiàn)出良好的柔性和機(jī)械穩(wěn)定性。
[Abstract]:The organic electroluminescent device (OLEDs) is a potential application in the field of solid state lighting and full-color display, and has the advantages of being flexible, self-luminous, simple in preparation process, capable of realizing large-area light emission, and the like, and has attracted the research interest of many scientific researchers around the world. Although the organic electroluminescent device has been partially commercialized, there are still many problems. In the OLEDs device, due to the presence of a metal electrode, there is a surface plasma (SPP) mode at the metal electrode and the organic material interface, which seriously affects the light extraction efficiency of the device. The micro-scale organic electroluminescent device (micro-OLEDs) can be designed with a special requirement in the field of 3D and high resolution display, but the preparation of micro-OLEDs, especially the processing of microelectrodes in the device, still has many technical difficulties. The ITO transparent electrode used in the OLEDs device is not compatible with the flexible device, and is expensive. 瓚呰杽閲戝睘钖勮啘鏄疘TO鐨勬澃鍑烘浛浠ｅ搧涔嬩竴,浣嗘槸閲戝睘钖勮啘鐨刅olmer Weber鐢熼暱妯″紡瀵艱嚧瓚呰杽閲戝睘钖勮啘鍏鋒湁杈冨樊鐨勮〃闈㈠艦璨屽拰鍏夊鐢?shù)瀛︽�ц川,浠庤，

本文編號：2409783