發(fā)布時(shí)間：2017-08-24 02:00

  本文關(guān)鍵詞：仿生蛾眼結(jié)構(gòu)有機(jī)光電器件的光調(diào)控研究

  更多相關(guān)文章： 納米壓印 蛾眼 納米結(jié)構(gòu) 光調(diào)控 OLED OSC

【摘要】：有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)和有機(jī)光伏器件(OSC)為代表的有機(jī)功能器件在新型平板顯示、固態(tài)照明、柔性顯示、綠色能源等領(lǐng)域顯示了極為廣闊應(yīng)用潛力。然而,如何克服傳統(tǒng)平面器件結(jié)構(gòu)的有限光提取或光吸收的固有缺陷,進(jìn)一步提高OLED耦合出光效率和OSC的光吸收依然面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。通過現(xiàn)代微納光學(xué)加工手段在OLED和OSC器件中引入微納結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)的有效調(diào)控是實(shí)現(xiàn)高效器件的行之有效的手段。為了在OLED和OSC中實(shí)現(xiàn)寬光譜、廣角的光調(diào)控,本文制備了準(zhǔn)周期納米仿生蛾眼結(jié)構(gòu),并通過軟納米壓印光刻技術(shù)引入到OLED和OSC器件中,實(shí)現(xiàn)了高效器件的制備,主要研究?jī)?nèi)容包括以下六個(gè)方面:本文第一章首先概要介紹OLED和OSC的發(fā)展歷史、工作原理和器件結(jié)構(gòu),并概括了影響OLED發(fā)光效率和影響OSC光吸收的因素。其次闡述了光調(diào)控增強(qiáng)OLED耦合出光和OSC光俘獲的研究背景、進(jìn)展、現(xiàn)狀和局限性。最后,提出了本文的研究?jī)?nèi)容和選題意義。本文第二章首先采用銀鏡反應(yīng)和刻蝕技術(shù)制備了硅基準(zhǔn)周期仿生納米蛾眼結(jié)構(gòu)。其次通過系統(tǒng)測(cè)試和分析,優(yōu)化了影響仿生納米蛾眼形貌的工藝參數(shù)。最后,利用軟納米壓印光刻技術(shù)制備了全氟聚醚(PFPE)的正模板和負(fù)模板,并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試表征。本文第三章開展了ITO玻璃基底單色蛾眼OLED器件的制備研究。詳細(xì)闡述了納米蛾眼OLED制備過程,并制備了磷光綠光單層、雙疊層及三疊層OLED器件,測(cè)試表征了器件電學(xué)性能、光譜特性及角度依賴性。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步制備藍(lán)光和紅光單層蛾眼OLED器件。其中單層綠光雙面納米單層壓印蛾眼OLED器件在1000 cd m-2的亮度下,外量子效率(EQE)達(dá)41.1%,出光效率增強(qiáng)比率達(dá)246%,三疊層納米蛾眼OLED器件電流效率達(dá)366.0 cd A-1,是目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高效率之一,而且具有廣譜廣角特性。最后采用有限元差分法對(duì)光調(diào)控OLED器件的電場(chǎng)瞬態(tài)傳輸進(jìn)行理論分析。本文的第四章開展了ITO玻璃基底倒置仿生蛾眼WOLED的制備研究。首先制備了倒置納米蛾眼與正置納米蛾眼,并對(duì)它們的光學(xué)、耐刮擦及自清潔等性能進(jìn)行了表征和研究。制備的倒置蛾眼WOLED器件,功率效率由標(biāo)準(zhǔn)器件的17.53 lm W-1提高至最大值43.50 lm W-1,提升了2.48倍。本文第五章開展了基于柔性Ag網(wǎng)柵電極蛾眼OLED的制備研究。首先制備了嵌入式Ag網(wǎng)柵電極,表征測(cè)試了電極的物理形貌、光學(xué)特性和電學(xué)特性。接著分別制備了大面積柔性綠光和白光蛾眼OLED器件,并進(jìn)一步引入微透鏡作為光調(diào)控手段,其中綠光OLED功率效率達(dá)123.5 lm W-1(@1000 cd m-2),白光OLED功率效率高達(dá)106.0 lm W-1(@1000 cd m-2),是目前文獻(xiàn)報(bào)道的非ITO柔性O(shè)LED器件的最高效率之一。最后綜合運(yùn)用三維蒙特卡洛光線追跡、有限元差分算法和嚴(yán)格耦合波算法探究了微納光調(diào)控OLED器件的遠(yuǎn)場(chǎng)能量、色散關(guān)系和近場(chǎng)能流等分布情況,闡釋了光調(diào)控的物理機(jī)制。本文第六章開展了ITO玻璃基底仿生納米蛾眼OSC器件制備研究。通過壓印Zn O電子傳輸層,制備了活性層材料為PTB7:PC71BM的蛾眼結(jié)構(gòu)OSC器件,在光調(diào)控作用下,器件的能量轉(zhuǎn)換效率提高了18.3%,達(dá)9.33%。最后,對(duì)本研究課題成果進(jìn)行了總結(jié),并探討了存在的挑戰(zhàn)及下一步工作方向。
【關(guān)鍵詞】：納米壓印 蛾眼 納米結(jié)構(gòu) 光調(diào)控 OLED OSC
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN383.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-41
• 1.1 引言13-14
• 1.2 有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)發(fā)展歷程14-24
• 1.2.1 OLED原理14-16
• 1.2.2 OLED結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.3 影響OLED發(fā)光效率的因素17-19
• 1.2.4 光調(diào)控增強(qiáng)OLED出光研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3 有機(jī)光伏電池發(fā)展歷程24-32
• 1.3.1 OSC原理25-26
• 1.3.2 OSC結(jié)構(gòu)26-28
• 1.3.3 影響OSC光吸收的因素28
• 1.3.4 光調(diào)控增強(qiáng)OSC光吸收研究現(xiàn)狀28-32
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與選題意義32-35
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容32-34
• 1.4.2 選題意義34-35
• 參考文獻(xiàn)35-41
• 第二章 仿生蛾眼結(jié)構(gòu)制備與表征41-52
• 2.1 引言41
• 2.2 實(shí)驗(yàn)制備41-43
• 2.3 測(cè)試表征43-45
• 2.3.1 退火溫度43-44
• 2.3.2 刻蝕參數(shù)44-45
• 2.4 PFPE模板制備45-49
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)制備45-48
• 2.4.2 表征分析48-49
• 2.5 本章小結(jié)49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 第三章 單色I(xiàn)TO玻璃基底OLED52-73
• 3.1 引言52
• 3.2 綠光納米蛾眼OLED制備與表征52-62
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)制備53-55
• 3.2.2 形貌表征55-57
• 3.2.3 性能測(cè)試57-61
• 3.2.4 光譜和角度依賴性61-62
• 3.3 藍(lán)光單層納米蛾眼OLED制備與表征62-64
• 3.4 紅光單層納米蛾眼OLED制備與表征64-65
• 3.5 光學(xué)特性65-66
• 3.6 光學(xué)仿真66-68
• 3.7 本章小結(jié)68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 第四章 倒置蛾眼ITO玻璃基底白光OLED73-93
• 4.1 引言73
• 4.2 白光倒置納米蛾眼OLED制備與表征73-86
• 4.2.1 器件制備74-75
• 4.2.2 形貌表征75-77
• 4.2.3 性能測(cè)試77-80
• 4.2.4 光譜角度依賴性及CIE測(cè)試80-82
• 4.2.5 光學(xué)特性表征82-84
• 4.2.6 耐刮擦及疏水性測(cè)試84-86
• 4.3 光學(xué)仿真分析86-90
• 4.3.1 偶極子仿真86-87
• 4.3.2 色散和能流87-90
• 4.4 本章小結(jié)90-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 第五章 柔性Ag網(wǎng)柵蛾眼OLED93-131
• 5.1 引言93-95
• 5.2 嵌入式Ag網(wǎng)柵電極制備與表征95-103
• 5.2.1 DMD光刻制備圖形化光掩模板96-97
• 5.2.2 納米壓印制備嵌入式Ag網(wǎng)柵電極97-99
• 5.2.3 光學(xué)及導(dǎo)電特性測(cè)試表征99-103
• 5.2.4 耐刮擦測(cè)試103
• 5.3 綠光柔性納米蛾眼OLED制備與表征103-111
• 5.3.1 器件制備103-104
• 5.3.2 形貌表征104-107
• 5.3.3 性能測(cè)試107-110
• 5.3.4 光譜和角度依賴性110
• 5.3.5 耐彎折性110-111
• 5.4 光學(xué)仿真分析111-118
• 5.4.1 蒙特卡洛光線追跡112-113
• 5.4.2 導(dǎo)模能量分布仿真113-114
• 5.4.3 色散和能流114-118
• 5.5 白光柔性O(shè)LED制備與表征118-124
• 5.5.1 實(shí)驗(yàn)制備118-119
• 5.5.2 性能測(cè)試119-121
• 5.5.3 光譜和角度依賴性表征121-124
• 5.6 綠光和白光柔性O(shè)LED性能總結(jié)124-125
• 5.7 本章小結(jié)125-127
• 參考文獻(xiàn)127-131
• 第六章 納米蛾眼結(jié)構(gòu)OSC131-145
• 6.1 引言131-132
• 6.2 PTB7:PC71BM電池制備與表征132-139
• 6.2.1 材料與試劑132
• 6.2.2 納米蜂窩ZnO制備132-133
• 6.2.3 OSC器件制備133-134
• 6.2.4 形貌表征134-136
• 6.2.5 器件測(cè)試136-138
• 6.2.6 光學(xué)特性138-139
• 6.3 光學(xué)仿真分析139-141
• 6.4 本章小結(jié)141
• 參考文獻(xiàn)141-145
• 第七章 總結(jié)與展望145-148
• 7.1 總結(jié)145-146
• 7.2 展望146-148
• 攻讀博士期間科研成果148-150
• 致謝150-151

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