發(fā)布時(shí)間：2017-04-07 17:09

  本文關(guān)鍵詞：有機(jī)晶體電致發(fā)光器件制備與特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注，并常被用作器件的有源層材料而應(yīng)用于光學(xué)和電學(xué)功能器件，因其具有柔性、高的發(fā)光效率、制備成本低廉并可在低溫下制備等優(yōu)點(diǎn)而成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，同時(shí)有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料具有規(guī)則的分子排布，低的雜質(zhì)含量以及高的載流子遷移率而被廣泛應(yīng)用在有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)發(fā)光二極管和光泵激光器等等，Pope等人利用有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料首次應(yīng)用于電致發(fā)光器件，為有機(jī)單晶的應(yīng)用開(kāi)拓了一片新的天地，然而關(guān)于利用有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料制備發(fā)光二極管器件的報(bào)道少之甚少，究其原因可能是制備器件過(guò)程中采用電極粘附接觸法，依靠微弱的范德華力令晶體與底電極之間相吸附以解決器件的接觸問(wèn)題，同時(shí)在高電流密度下向晶體材料中注入非平衡的電子和空穴會(huì)嚴(yán)重限制器件的工作性能和效率，并無(wú)法實(shí)現(xiàn)均勻的面發(fā)光，因此，我們急需一種簡(jiǎn)單、無(wú)破壞性和具有機(jī)械韌性的方法以解決這個(gè)長(zhǎng)期限制有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料在器件上應(yīng)用的難題。 在此論文中，我們介紹了一種簡(jiǎn)單無(wú)破壞性的方法模板剝離法，這種方法可以成功被應(yīng)用于有機(jī)晶體發(fā)光二極管器件的制備，并解決器件的接觸問(wèn)題以實(shí)現(xiàn)顯著的電致發(fā)光，模板剝離法曾被報(bào)道可以在大面積聚合物襯底上制備光滑的金屬膜電極，這種方法可被應(yīng)用于制備高彎曲度和高效率的有機(jī)發(fā)光二極管和有機(jī)太陽(yáng)能電池，以模板剝離法為基礎(chǔ)，我們期待在塑料襯底上制備晶體和電極接觸更好的柔性的晶體發(fā)光二極管器件，器件中的陰極和陽(yáng)極可以通過(guò)真空熱蒸鍍的方法蒸鍍到晶體材料的兩側(cè)，這樣可以實(shí)現(xiàn)晶體與電極緊密接觸，令更多的載流子注入到有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料有源層中。 本文的主要研究工作有： 1.利用模板剝離法這種簡(jiǎn)單而具有非破壞性的方法，成功制備了基于BP2T有機(jī)晶體材料的發(fā)光二極管器件，通過(guò)比較粘附法和模板剝離法制備器件的性能，我們發(fā)現(xiàn)模板剝離法制備的器件發(fā)光更均勻，這是因?yàn)榫w兩側(cè)的電極均為真空蒸鍍的方法蒸鍍到晶體表面，形成緊密的接觸，，可有效提高載流子從電極向晶體的注入，導(dǎo)致用于復(fù)合發(fā)光的電子空穴對(duì)增多，并且由于BP2T晶體材料自身的自波導(dǎo)效應(yīng)，導(dǎo)致電致發(fā)光產(chǎn)生的光會(huì)向器件邊緣傳導(dǎo)，可觀察到明顯的邊緣發(fā)光，同時(shí)器件的效率以及制備器件的成功率也較之前有所提高。 2.基于噻吩苯齊聚物晶體材料的發(fā)光二極管器件具有偏振電致發(fā)光的性質(zhì)，由于晶體內(nèi)分子規(guī)則排布，分子的單軸取向性更高，并且對(duì)于噻吩苯齊聚物晶體材料，其分子與晶面基本垂直，令光在晶體內(nèi)傳播時(shí)會(huì)平行于晶面?zhèn)鞑�，同時(shí)晶體的特異性會(huì)更高，沿晶體a軸和b軸方向的折射率差更大，并在光學(xué)微腔的結(jié)構(gòu)中形成了具有各向異性的微腔結(jié)構(gòu)，基于這種結(jié)構(gòu)器件電致發(fā)光所產(chǎn)生的光具有兩個(gè)模式，即TM模式和TE模式，通過(guò)改變探測(cè)器前偏振片角度，可以令電致發(fā)光光譜產(chǎn)生劈裂，將TM和TE模式分開(kāi)，在器件上可以調(diào)整發(fā)射光的顏色，實(shí)現(xiàn)可變光的發(fā)光二極管。 3.基于BSB-Me藍(lán)光晶體材料我們成功制備的藍(lán)光面發(fā)射的發(fā)光二極管器件，并分析了晶體厚度對(duì)器件的光譜的影響，由于器件內(nèi)光學(xué)微腔的存在，當(dāng)微腔尺寸發(fā)生改變時(shí)，耦合諧振峰的位置也會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致器件的電致發(fā)射光譜會(huì)因?yàn)榫w的厚度不同而產(chǎn)生區(qū)別。并通過(guò)引入摻雜技術(shù)，利用并四苯和并五苯材料對(duì)原藍(lán)光晶體材料進(jìn)行摻雜，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移的方式可有效改變晶體的發(fā)光顏色，讓原本藍(lán)色的發(fā)生光譜變?yōu)榫G色和紅色，同時(shí)基于這種紅綠藍(lán)三色的晶體材料制備了紅綠藍(lán)三色的二極管器件，三種顏色滿足為顯示提供了必要的三基色，這為晶體二極管器件的拓展提供了基礎(chǔ)。 4.通過(guò)改變摻雜材料中并五苯的摻雜比例，調(diào)節(jié)能量轉(zhuǎn)移的效率，令晶體的發(fā)光既包含藍(lán)光又包含紅光，這樣制備的白光晶體并利用這種晶體可實(shí)現(xiàn)白光發(fā)光二極管器件，并且由于摻雜分子的存在，晶體器件的發(fā)光效率有了顯著提高，分析其場(chǎng)效應(yīng)晶體管中空穴的遷移率，可以證明晶體內(nèi)的摻雜分子對(duì)電子和空穴有束縛作用，進(jìn)而提高了在摻雜分子上的復(fù)合發(fā)光效率，同時(shí)為了證明摻雜分子在晶體內(nèi)部的分布形式，我們對(duì)摻雜晶體體系熒光偏振光譜的進(jìn)行了分析，通過(guò)采集的偏振光譜，我們認(rèn)為摻雜分子在有機(jī)半導(dǎo)體晶體體系內(nèi)是以替位式摻雜方式存在的。 5.利用激光雙光束干涉的簡(jiǎn)單方法制備聚合物波導(dǎo)周期性光柵結(jié)構(gòu)，形成具有分布反饋式DFB結(jié)構(gòu)，并將晶體材料作為有源層，DFB結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)晶體內(nèi)傳播的光形成光反饋?zhàn)饔茫弥芷谛愿淖兊墓鈻沤Y(jié)構(gòu)對(duì)滿足布拉格衍射的光產(chǎn)生正反饋，進(jìn)而形成激射，借助這種制備光柵的方法可有效保護(hù)晶體的形貌和特性，因此能夠有效降低晶體光泵激光器閾值，同時(shí)這種方法也可以應(yīng)用于在晶體發(fā)光二極管器件上，通過(guò)增加DFB分布反饋式結(jié)構(gòu)，有望在今后實(shí)現(xiàn)晶體的電泵激光器。 綜上所述，本論文以模板剝離法為基礎(chǔ)，系統(tǒng)的研究了基于晶體的發(fā)光二極管器件的光學(xué)及電學(xué)性質(zhì)，通過(guò)采用不同種類(lèi)晶體材料，得到了不同發(fā)光特性的二極管器件，并基于這些器件為研究晶體的性質(zhì)和拓展晶體材料在發(fā)光器件方面的應(yīng)用提供了有利的條件，不僅實(shí)現(xiàn)了邊發(fā)射光器件，面發(fā)射光器件，同時(shí)觀測(cè)到了偏振電致發(fā)光，紅綠藍(lán)三色發(fā)光以及白光發(fā)光器件；另外，通過(guò)對(duì)摻雜晶體熒光偏振光譜的分析，我們證明了摻雜分子在晶體內(nèi)的摻雜模式即替位式摻雜，對(duì)解釋有機(jī)分子的摻雜具有一定的意義。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料 有機(jī)發(fā)光二極管 模板剝離法 染料摻雜技術(shù) 偏振電致發(fā)光
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN383.1
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• Abstract7-14
• 第一章 緒論14-34
• 1.1 有機(jī)半導(dǎo)體晶體材料研究背景14-15
• 1.2 有機(jī)晶體材料特性15-20
• 1.2.1 低聚噻吩材料15-16
• 1.2.2 稠環(huán)芳香烴材料16-18
• 1.2.3 噻吩苯齊聚物18-20
• 1.3 有機(jī)晶體材料的生長(zhǎng)和制備20-24
• 1.3.1 液相生長(zhǎng)法21-22
• 1.3.2 物理氣相輸運(yùn)法22-24
• 1.4 有機(jī)晶體電致發(fā)光器件24-30
• 1.4.1 有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管25-28
• 1.4.2 有機(jī)發(fā)光二級(jí)管28-30
• 1.5 本論文的研究思路30-34
• 1.5.1 論文選題30-31
• 1.5.2 論文主要內(nèi)容31-34
• 第二章 利用模板剝離方法制備有機(jī)發(fā)光二極管器件34-42
• 2.1 引言34-35
• 2.2 晶體發(fā)光二極管器件的制備方法35-37
• 2.2.1 襯底修飾層35-36
• 2.2.2 模板剝離法36-37
• 2.3 基于 BP2T 晶體材料的發(fā)光二極管器件37-41
• 2.3.1 制備 BP2T 有機(jī)晶體材料37-38
• 2.3.2 基于 BP2T 有機(jī)晶體發(fā)光二極管器件性質(zhì)38-39
• 2.3.3 與粘附法制備的發(fā)光二極管器件性能對(duì)比39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第三章 基于噻吩苯齊聚物晶體材料的有機(jī)發(fā)光二極管42-52
• 3.1 引言42
• 3.2 制備偏振發(fā)光的晶體發(fā)光二極管器件42-50
• 3.2.1 制備 BP3T 有機(jī)晶體材料42-43
• 3.2.2 基于 BP3T 有機(jī)晶體發(fā)光二極管器件性質(zhì)43-44
• 3.2.3 基于噻吩苯齊聚物有機(jī)晶體發(fā)光二極管偏振光性質(zhì)分析44-48
• 3.2.4 基于傳輸矩陣法分析偏振發(fā)光光譜48-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于 BSB-ME 晶體材料及摻雜技術(shù)的紅綠藍(lán)三基色有機(jī)發(fā)光二極管52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 基于 BSB-ME 晶體材料的有機(jī)發(fā)光二極管53-57
• 4.2.1 基于 BSB-Me 晶體發(fā)光二極管器件性質(zhì)53-54
• 4.2.2 晶體厚度對(duì)發(fā)光二極管器件電致發(fā)光光譜的影響54-57
• 4.3 基于摻雜技術(shù)制備紅綠藍(lán)三基色晶體發(fā)光二極管57-65
• 4.3.1 基于摻雜技術(shù)制備紅綠藍(lán)三基色晶體材料57-59
• 4.3.2 摻雜晶體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移分析59-61
• 4.3.3 摻雜晶體發(fā)光二極管器件性質(zhì)61-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 基于摻雜晶體的有機(jī)白光發(fā)光二極管66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 基于摻雜晶體材料的白光發(fā)光二極管66-74
• 5.2.1 基于摻雜技術(shù)制備白光晶體材料66-69
• 5.2.2 不同摻雜比例晶體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移69-71
• 5.2.3 基于不同摻雜比例晶體材料制備發(fā)光二極管器件性質(zhì)71-74
• 5.3 摻雜晶體場(chǎng)效應(yīng)遷移率的研究74-75
• 5.3.1 晶體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備74
• 5.3.2 晶體場(chǎng)效應(yīng)晶體管遷移率的測(cè)量74-75
• 5.4 摻雜晶體內(nèi)的摻雜模式分析75-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 第六章 基于分布反饋結(jié)構(gòu) DFB 的有機(jī)晶體光泵激光器78-86
• 6.1 引言78
• 6.2 激光器 DFB 光柵結(jié)構(gòu)的制備78-81
• 6.3 有機(jī)晶體 DFB 激光器測(cè)試及分析81-84
• 6.4 本章小結(jié)84-86
• 第七章 結(jié)論86-88
• 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料88-90
• 參考文獻(xiàn)90-102
• 科研成果102-104
• 作者簡(jiǎn)介104-106
• 致謝106

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：290909