（光学工程专业论文）新型有机无机复合电致发光器件的制备及性质研究.pdf

y 87 9 0 0 l 北京j ：m 犬掌女 m 论文摘要 摘要 近年来有机电致发光成为显示技术的一个研究热点，有机电致发 光与“液晶显示”及“无机电致发光”相比有很多优越性。其显示图 形及图像要比液晶色彩鲜艳并节省能耗，更可观的是可以做成超薄柔 性电视。经过一个长时间的发展历程，有机电致发光作为一种新型显 示技术已经取得了长足的进步。目前，有机电致发光器件在很多方面 已经基本达到实际应用的要求。但该技术仍然存在着一些不足，为了 制作出性能更好的有机电致发光器件科研人员仍在继续努力着。 本文针对有机材料电子注入效率低，器件载流子能量不匹配等缺 点提出了一种新型结构的有机无机复合电致发光器件。在传统有机电 敛发光器件中阴极一侧采用a l 电极或者l i f a l 复合电极，a l q ：，作为 电子传输层兼发光层，阳极一侧采用n p b 作为空穴传输层，i t o 作为 阳极，这种器件的空穴注入能力要比电子注入能力强，因而两种载流 予的注入是不平衡的，不利于更多激子的形成，器件的发光亮度和发 光效率有待提高。我们采用了新型的无机材料n 型z n s 作为电子传输 层，有效的提高了电子的注入，并阻挡了空穴从阴极一侧逃逸，从而 有效改善了传统器件的性能。本文对该系列的有机电致发光器件作了 深入地研究，主要工作有： l 对目前使用较多的i t o n p b a l q 。l i f a l 结构器件与 i t o n p b a 1 q ，a l 型器件进行了比较研究，证实了l if 层的加入使器 件的电子注入有所增强从而使器件的性能有很大提高。该型器件的研 究为制备出性能好的电致发光器件打下基础。 2 对新结构器件i t o n p b a l q ：，z n s a l 的特性进行了研究，并与 第1 - 页 j t 京交通太掌毕业论文摘要 a b s t r a c t t h eo r g a n i c1 i g h t e m i m n gd i s p l a yh a s 啪a c t e dm u c ha t t e r n i o n b e c a u s ei te x h i b i t sm ea d v a n t a g e so fi o wp o 、v e r c o n s u m p t i o n ，h j 曲 b r i g h t n e s s ，h i 曲c o n t r a s t ，a n dl o wc o s t 1 1 1 ew i d e l yu s e da r c h e t ) ，p eo f o r g a n i cl i 曲te m i m n gd i o d e sb a s e do ns m a l la c t i v em 0 1 e c u l e si sad e v i c e h a v i n gm ef o l l o 谢n gs t r u c t u r e ：i t o n p b a l q 3 l i f a li nm i sh n do f d e v i c et h ea l q 3i su s e da sb o t he l e c t r o n 订a 1 1 s p o nl a y e ra n de m i m n gl a y e r ， b u t ，t h em o b i l 时o fh o l e si 1 1n p b ( 1 0 。c m 2 s ) i sm u c hl a r g e r 也a nt h a to f t 1 1 ee l e c t m ni t la 1 q 3 ( 1 0 5 c m 2 ，vs ) s ot h a tt h e 蛳e c t i o na n dt r a n s p o r to f h o l e sw a sm o r ee a s i l y 1 a i lt h a to fe l e c t r o 1 sf o rs u c ho l e d 8a n dt h ei d e a l e m c i e n c yh a sn o tb e e na c h i e v e d s o ，i ti sn e c e s s a r yt oe n h a l l c et 1 1 ee l e c n d n 坷e c t i o na r l dt r a n s p o r tt oa 】1 i 曲e rl e v e lt ob a l a n c et h eh o 】e sa n de l e c 咖n si ne m i 撕n gl a y e r i n s e n i o n o fa ne l e c t r o nt r a n s p o r tl a y e ra tm ei n t e d a c eo ft h ee l e c 协) d ea r l dt h e o r g a n i cl a y e ri so n ee f h c i e m 印p r o a c h i nt l l i sp 印e r ，t w on o v e ld e v i c e ss t m c t u r e ：i t o n p b a l q 。z n s a l a n di t o n p b a l q 。z n s l i f a lw a sp r o p o s e df o rt h ef a b r i c a t i o no f m o r c e 伍c i e n ta n db 啦m e r0 l e d sb yi n s e m n ga i ln t ) ，p ez n sl a y e ra tt h e c a m o d e - o r g a n i ci n t e 血c e 1 1 1 ee l e c 仰n 两e c t i o no ft h ed e v i c ei n c l u d i n g z n s l a y e r i se n h a n c e di nc o n 仃a s t 州t l lt l l e t y p i c a l d e v i c eu s e d t r i s 一( 8 _ h y d r o x y q u i n o l i r l e )a l m i n u n l ( a l q 3 ) a sm ee l e c t r o n 仃a n s p o r t m a t e r i a l ：i t o n p b a 1 q 3 a la n di t o n p b a l q 3 l i f a l t h ep r c s e n c eo f l h en - t y p ez n s1 a y e rl e a d st oas i g n i f i c a n ti m p r o v e m e n ti nt h el u m i n a l l c e a n de f f i c i e n c yo ft h e0 l e d sb e c a u s et h ep r e s e n c eo fz i l sl a y e rc a np r o v i d ea 第3 页 第一章绪论 1 1 引言 有机电致发光的研究是随着信息产业的发展而逐渐成为显示技术 的一个研究热点的，近些年来世界信息产业的发展非常迅速，信息的 载体一显示器也己经成为人们f l 常生活中非常重要的一部分。目前所 使用的显示器大致有阴极射线管显示器，液晶显示器和等离子显示器 等，但是这些显示器都有一些无法克服的缺点比如阴极射线管显示器 比较笨重，驱动电压高；而液晶显示器响应慢，视角窄，被动发光， 己经不能满足人们的更高需求。所以目前世界上很多研究机构都把探 索性能更完善的发光源和发光显示器作为研究的焦点。目前研究的新 型显示器件中，有机电致发光平板显示器因有很多独特的特点而拥有 广阔的应用前景。有机电致发光是有机材料在外加电场作用下被激发 而发光的现象，是通过有机材料将电能直接转变为光能的一种能量转 换方式，它的出现立刻引起了人们的很大的兴趣。 当然目前有机电致发光技术还不是非常成熟，有很多问题需要解 决，比如有机电致发光显示器的寿命比液晶显示器短，经过统计，目 前市场上有机电致发光产品的寿命在五千小时左右，而液晶显示器可 达一万小时以上。这使得目前有机电致发光显示器比较适合一些不经 常使用的设备，比如数码摄像机和便携式影碟机等等，但还不太适合 作为一些长时间使用的显示输出装置。由于有机电致发光具有诸多突 出性能，因此它在各种领域都有着广泛的应用前景。 1 2 有机电致发光器件的研究进展 蒽是人们最早用于研究有机电致发光采用的材料之一。早期的研 究是采用葸的单晶片。据文献报道p o p e “3 等人在1 9 6 3 年制作了葸单晶 第7 页 j t 京交通 掌毕m 论i 片并研究了它的电致发光，当在晶片两端旋以4 0 0 v 的电压能观察到蒽 的蓝色荧光，但是该结果驱动电压较高，电能的转化效率太低：后来人 们使用薄膜的蒽来进行研究”“。在1 9 8 2 年，v i n c e t “1 在3 0 v 时观测到 总的发光，该研究采用真空蒸镀法制成的5 0 n m 厚的蒽薄膜。聚合物的 电致发光也慢慢进入了人们的视野，在1 9 8 3 年，p a r t r i d g e “1 发表了关 于聚合物电致发光的一篇文章，但是结果并不是很好，亮度并不是很 高。由于当时有机电致发光器件的性能一直不是很好，所以人们一直 在寻找提高器件性能的方法。在1 9 8 5 年c w t a n g 发表了一个令人欣 喜的进展，该研究小组采用a l m 作为发光层，芳香三极胺作为空穴传 输层，他们在2 0 v 电压得到了亮度达1 7 0 0 c d i n 2 的结果，该器件能量转 换效率达o 0 8 2 ”。在1 9 8 7 年，一个由i t o 作为阳极，镁银合金作为阴 极，d i a m i n e 作为空穴的传输层，a l m 既是电子传输层又作发光层的器 件被c w t a n g ”3 研制出来。该器件有发光亮度大，发光效率高， 驱动电压低等特点。这是研究有机电致发光的一个重要里程碑。 随之大量的新的研究成果也被报道出来。1 ： 1 9 8 8 年日本九州大学的c a d a c h i 等人报道夹层式多层结构有机 e l 器件模式”。 1 9 8 9 年c w t a n g 等“”使用d c m l d c m 2 对a 1 q 。层进行掺杂，使掺 杂后的a l q ；荧光产生率高达4 0 。 1 9 9 0 年单层结构的聚合物电致发光器件被制作出来，该项工作由 英国剑桥大学的j h b u r r o u g h e s 等人“”完成。 1 9 9 4 年发纯正红光的o l e d 被j k i d o 等人“”研制出来，他们采用稀 土配合物掺杂的发光层。 2 0 0 0 年8 月m a d a l d o 等人制作出了内量子效率接近1 0 0 的有机 第8 页 电致发光器件“。 目前经过多年的发展，有机e l 器件在发光亮度、发光效率和工作 寿命等方面都有了很大进展。而且有机电致发光显示的产业化也逐渐 被提到了议事日程上来。世界上显示界的著名公司如日本先锋，东芝 和松下，韩国三星以及美国柯达等公司都推出了商业化的有机电致发 光显示屏。 虽然有机电致发光己经取得了长足的进步，但是人们总是希望能 够制作出更好的有机电致发光器件，因此关于有机电致发光的工作还 在继续深入和扩展。 1 3 本研究工作的着眼点 基于a l m 的小分子有机电致发光器件一直由于a l m 的良好成膜性、 玻璃态转变温度较高、电子迁移率比较高以及整个器件较好的性能而 吸引着人们的注意。 目前性能较好的a l q 。小分子器件的结构如图1 1 所示 图1 1 该型器件的基本工作原理如下： 电子从l i f a l 复合电极注入到a l q 。层，然后与从n p b 传输进来的空 穴复合发光。 第9 页 这种器件的一个特点是它的发光效率不是特别高，有机电致发光 器件的发光效率受很多因素的影响。其中之一是材料的发光效率。材 料的发光效率与电子和空穴的具体复合情况是有很大关系的。辐射复 合和非辐射复合是电子和空穴在发光层中复合的两种方式，这也是电 子跃迁的两种方式。激发与复合是与发光有关的两个过程，发光是辐 射跃迁。电子获得能量，从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态称为 激发，电子从价带跃迁到导带就是其中一种。而电子从高能态回到基 态时，称为复合，比如导带电子返回价带与空穴复合，在复合时能量 会以光子或声子的形式转变成光能或热能。如果复合时能量以光子形 式放出则称为辐射复合，能量以声子形式放出的话称为非辐射复合或 淬灭。对不同的材料电子和空穴在其中的具体复合情况不同，发光效 率也不尽相同。对于a lq 3 它的荧光量子效率并不是很高，大概在8 左 右。 器件的发光效率不只取决于发光层材料的量子效率，另一个非常 重要的因素是注入到发光层中的电子和空穴的平衡程度。 如果注入到发光层中的一种载流子相对于另一种载流子更易于注 入，这种载流子就不能与的另一种载流予有效复合，从而会降低器件 的发光效率。这样便要求两种载流予从两电极以比较低的势垒高度注 入的同时，还要求两种载流子以基本相同的注入能力注入，然而对于 有机物来说，实现电子和空穴在两边具有相同的注入能力不是一件容 易的事，因为很难同时使低功函数电极和高功函数电极分别与有机物 发光材料的导带和价带相匹配。在有机电致发光器件中引入电子亲和 能和电离能较大的电子传输层和引入电子亲和能和电离能较小的空穴 传输层可以实现上述要求。 第l o 页 北京j i 通 掌珥十m 论文 图2 4 为器件的电致发光光谱。可以看出器件发光峰在5 1 8 n m 处， 为a l q 。的发光。然后我们比较了两器件的起亮电压。对于无l i f 的器 件( i ) ，起亮电压为9 伏，而有l i f 的器件( i i ) ，起亮电压为5 伏。 然后测量了两器件的电流一电压关系曲线。如图2 5 所示。从图中可 以看出，加入l i f 之后，同样电压下，器件的电流增加。说明l i f 的 加入有助于载流子的注入。而且实验中可以看出，加入l i f 之后，器 件的稳定性增加，不易被击穿。说明l i f 的加入有可能改善了a l m 与a 1 之间的接触界面，从而增加了器件的稳定性。 3 8 鲁 旦 三 图2 4 器件的电致发光光谱。 实验还比较了两种器件的亮度一电压特性。实验结果如图2 6 所示。 从图中我们可以看出，加入l i f 层之后，器件的亮度大大提高。电压 为1 2 伏时，器件i i 的亮度大约为器件i 亮度的7 8 倍。而且加入l i f 后，器件的发光效率也大大提高。如图2 7 所示，电压为1 2 时，有 l i f 的器件效率大约为无l i f 器件的2 倍。可见 第1 6 页 棚 惭 咖 咖 蝴 啪 瞄 啪 。 啪 6 4 2 o b b 2 0 篓琴鬟嚣鏊粪囊霞鋈捌魏鹱嚣霞嗡篓鏊奠蘩一羞叁霸壬褂。 衍静羁磐孥削确群f f 疥垂型固商畔晰瀵嘭降j 髫氟k i 强噔崮 i 耋| g 算ji 。涫俅。聿馐曛限辛t 耳i j l 臻潞硬哥岛排宙；氧剥 鞘幽“复瞻醐躬! 一曲霉j 驷赞遵握0 煎癌嘤薯一篇嘱锚鞠黜警 蕾芊i j i 强荤螽。猹! ! 肆狮潇伟俯嵯芎二商醑箬臻霁 x j t 京变j 黾 学$ m 论文 a p p l i e 畦v 口妇驰 图2 6 器件的亮度一电压关系曲线 p p h e dv o 怕嚼e ) 图2 7 器件的效率一电压曲线 第1 8 页 一；i，可30u=uie，_1 至至ju，每13薯 $ ；章i t 0 n p b a l q 几i f a l 型有机电致芸光# 件m 究 2 4 小结 我们在a l q 。作为发光材料的单层器件中，加入l i f 作为电极修饰 层。制作了器件i t o n p b a l q ，几i f a l 和i t 0 n p b a l q ，a l ，并研究 和比较了其光电性能。研究结果显示，加入l i f 层后，器件的起亮电 压降低、亮度大大提高、效率也有所增加。 第1 9 页 j t 京交通 掌目l 女m 论文 第三章新型i t 0 n p b a l q 。z n s a l 结构的有机电致 发光器件的i v 特性研究 3 1 新结构器件的提出 研究i t 0 n p b a l q 。a l 和i t o n p b a 1 m l i f a l 型器件的结果 证明：在有机电致发光器件中有机层与a l 电极的直接接触会导致电 子注入困难等不利因素，而在加入某些加层以后可以提高器件电子的 注入，降低器件的起亮电压，提高器件亮度及发光效率1 “。本章我 们研究了i t 0 n p b a l q 。z n s a l 新结构的有机电致发光器件。加入的 n 型z n s 薄层由于具有高的电子迁移率，更匹配的功函数等特点而增 强了器件的电子注入。 3 2 新结构电致发光器件的制备 在本实验中我们制各了两种结构的有机电致发光器件：i t o n p b a l q ，a l 和i t o n p b a l q ，z n s a l 。图3 1 为两种器件的结构。图3 2 为i t o n p b a l q 。z n s a l 的能级结构。 图3 1 两种器件的结构 第2 0 页 第e 章* i t 0 n p b a l q z n s a l 镕相有机电致袅光8 件的iv 特日究 v a c u u ml e v e l l u m o l u m o 2 4 e v 2 8 e v 3 e v 4 3 e v a l 4 5 e v l t o5 4 e v 5 9 e v h o m 0 h o m o6 7 e v n p b a l q z n s 图3 2i t 0 n p b a lq 3 z n s a l 的能级结构 首先要对基片进行腐蚀，清洗，取一片i t o 玻璃使用胶带贴好以 后放入黼酸中进行腐蚀，然后把腐蚀好i t 0 透明电极的玻璃片用中性 洗涤剂擦洗，然后用清水、无水乙醇及超声波清洗，最后用去离子水 冲洗、烘干。最后为了提高器件性能，在沉积a 1 q 。之前，我们还将基 片进行臭氧处理( 大概8 9 分钟) 。这是为了提高i t 0 阳极的功函数， 增强空穴的注入。然后将处理后的i t 0 玻璃衬底放入真空镀膜机内， 对腔体抽真空，当真空度达到3 1 0 1 帕时先在i t 0 衬底上蒸镀空穴 传输层n p b 及发光层a 1 q 。，蒸镀厚度由石英振荡测厚仪监控。蒸发速 率为o 1 n 】i 】s 。蒸发厚度均为4 0 n m 。然后使用电子束蒸发蒸镀z n s 第2 1 页 层，蒸镀厚度由石英振荡测厚仪监控。蒸发速率为o 0 3 n m s 。最后 使用热蒸发蒸镀1 5 0 n m 的铝电极。 为了进行比较，两种结构的样品是同时制作的。 考虑到z n s 层的厚度会对器件的性能发生很大的影响，我们在制 作时分别制作了l n m ，3 n m ，5 n m ，1 0 n m 厚的z n s 层并对相应的器件性能 进行了比较。 3 3i v 特性的测量 器件的iv 特性的测量将会使我们对器件的载流子注入情况有所 了解，我们将蒸镀的样品取出后，对样品的电流一电压特性进行测量。 整个测量过程均在室温常压下进行。电致发光驱动电源为直流电源。 3 4 实验结果及讨论 图3 ，3 为两型器件的电致发光光谱。从图中可以看到器件的发光 峰都在5 1 8 n f 【处，可以证实是a 1 吼的发光，说明器件的复合区域在 a l q 。层。 图33 两型器件的电致发光光谱 第2 2 页 一穹e)苕磐 第三幸新型i t 0 n p b a l q z n s a l 结构的有机电致裳光器件的i v 特性研究 图3 4 为器件的i v 曲线。器件均表现出电性的二极管行为。我 们首先比较了器件的导通电压。对于无z n s 的器件( o n m ) ，起亮电压 为9 伏，而有z n s 的器件( 1 n m ，3 n m ，5 n 盯l ，l o n m ) ，起亮电压为6 伏。从 i v 曲线图上可以看出：加入z n s 之后，同样电压下，器件的电流增 加。特别是加入3 n m n 型z n s 的器件，其电流密度与无该夹层的器件 相比有很大的提高。说明z n s 的加入有助于载流子的注入。而且实验 a p p i _ e dv o i t a g e ，v 图3 4 器件的i v 曲线 中可以看出，加入z n s 之后，器件的稳定性增加，不易被击穿。说明 z n s 的加入有可能改善了a l q 。与a l 之间的接触界面，从而增加了器 件的稳定性。 对于z n s 加入使得器件电子注入提高的原因，我们认为主要有以 下几个方面： 在i t 0 n p b a l q ，a l 型器件中，由于n p b 一侧空穴注入能力较强， 器件的电流密度是由a lq j 一侧的电子注入决定的。在加入n 型z n s 层 第2 3 页 j e 京交通大掣日日唑链文 以后：( 1 ) 由于n 型z n s 的功函数与a 1q 3 更加匹配，使电子注入的势 垒降低从而增强了电子注入；( 2 ) n 型z n s 具有很高的电子迁移率，在 加入以后改善了a l q 。与a 1 之间的接触界面，减少了a 1q 3 与a l 之间的 电子陷阱从而增强了电子注入。 由图中可以看出，n 型z n s 薄层的厚度对器件的性能是有很大影 响的。而加入3 n m n 型z n s 的器件性能表现最好，我们认为原因可能 是如果加层太薄则无法起到相应的作用，而如果加层太厚则会造成电 子传导能力的下降而影响器件的性能。 3 5 小结 我们在a 1 q ，作为发光材料的器件中，加入z n s 作为电子传输层。 制作了器件i t o n p b a b z n s a l 和i t o n p b a 1 q 。a l ，并研究和比 较了其i v 特性。研究结果显示，加入z n s 层后，器件的导通电压降 低、电流密度大大提高。 第2 4 页 第目幸新型i t 0 n p b a l 0 z n s l i f a l 结构的有机电戒冀光# 件性质研究 第四章新型i t o 肿b a 1 q 。z n s 几i f a l 结构的有机 电致发光器件性质研究 4 1z n s 在i t o n p b a 1 q 。l i f a l 器件中的应用 对i t 0 n p b a 1q 3 z n s a l 型器件的研究结果证明n 型z n s 薄 层的加入对于器件的性能改善有很大帮助，n 型z n s 的加入减小了电 子注入的势垒，改善了a l 吼与a l 之间的界面，减少了界面处的陷阱 从而增强了电子注入，使两种载流子在发光层中更为平衡。本章中我 们进一步研究了n 型z n s 对器件性能的改善，我们在目前使用非常广 泛的器件：i t o n p b a 1 q ：，l i f a l 中加入n 型z n s ，制作了新型 i t 0 n p b a lq 3 l i f z n s a l 器件。实验结果证明：加入的n 型z n s 薄层也起到了增强了器件的电子注入的作用，并且由于电子注入的增 强以及对空穴有效的阻挡使得器件的发光亮度和发光效率有显著提 高。 4 2 新结构电致发光器件的制备 在本实验中为了进行比较我们制备了三种结构的有机电致发光 器件：i t o n p b a 1 q 。a l ( i ) ，i t o n p b a l q ，l i f a l ( i i ) 和i t o n p b a lq 3 z n s l i f a l ( i ) 。图4 1 为这几种器件的结 构。图4 2 为i t o n p b a l m z n s l i f a l 的能级结构。 在器件制备过程中：同样首先要对基片进行腐蚀，清洗，取一片 i t o 玻璃使用胶带贴好以后放入盐酸中进行腐蚀，然后把腐蚀好i t o 透明电极的玻璃片用中性洗涤剂擦洗，然后用清水、无水乙醇及超声 波清洗，最后用去离子水冲洗、烘干。最后为了提高器件性能，在沉 积a 1 昏之前，我们还将基片进行臭氧处理( 大概8 9 分钟) 。这是为 第2 5 页 北京交通太掌硕毕m 论文 了提高i t o 阳极的功函数，增强空穴的注入。然后将处理后的i t o 玻 璃衬底放入真空镀膜机内， 对腔体抽真空，当真空度达到3 1 0 。帕时开始在i t o 衬底上蒸 镀空穴传输层n p b 及发光层a l q 。，蒸镀厚度由石英振荡测厚仪监控。 蒸发速率为o 1 n m s 。蒸发厚度均为4 0 n m 。然后使用热蒸发蒸镀z n s 层，蒸镀厚度由石英振荡测厚仪监控。蒸发速率为0 0 3 n m s 。蒸发厚 度为3 n m 。然后再蒸镀o 4 n m 的l i f ，速率为0 0 卜0 0 3 n m s 。 二厂b 隧缓缓缓磁缓黝 i n p b i t o g l s l i f a 1 曩誊蠹：蠹：；螽毋蠹葺习 缓缓缓缓瑷黝 n p b li t o l lg l a s s 图4 1 几种器件的结构 第2 6 页 第四幸新型i t 0 n p b a l 。z n s l i f a l 培掏的有机电藏生光器件性质研究 最后使用热蒸发蒸镀1 5 0 n m 的铝电极。为了比较，几种器件都是同时 制作完成的。 4 3 新结构器件光电性能的测量 将蒸镀的样品取出后，对样品的电致发光，电流一电压特性进行 测量。整个测量过程均在室温常压下进行。电致发光驱动电源为直流 电源。 4 4 实验结果及讨论 图4 3 为几型器件的电致发光光谱。从图中可以看到器件的 v h c u u ml e v e i l u m o l u m o 2 4 e v 2 8 e v 3 e v 3 2 e v l i 删 4 5 e v i t 05 4 e v 5 9 e v h o m 0 h o m o6 7 e v n p b a l q z n s 图4 2i t o n p b a l q a z n s l i f a l 的能级结构。 第2 7 页 第口章* i t 0 n p b a l 0 z n s l i f a l 结构的有机电致鬟光g 件性质啦 方面 p e 望 曼 莹 罂 粤 芒 墨 o 图4 4 器件的i _ v 曲线。 z n s 加入使得器件电子注入提高，我们认为主要原因有以下几个 在i i 型器件中，由于n p b 一侧空穴注入能力较强，器件的电流密 度是由a lq 3 一侧的电子注入决定的。在加入n 型z n s 层以后：l ：由于 n 型z n s 的功函数与a l 吼更加匹配，使电子注入的势垒降低起亮电压 降低而且增强了电子注入；2 ：n 型z n s 具有很高的电子迁移率，在加 入以后改善了a l q 。与l i f a l 复合电极之间的接触界面，减少了a lq 3 与a l 之间的陷阱从而增强了电子注入。 图4 5 为器件的l v 曲线，插图为低电压时放大1 0 倍的曲线。 曲线i ，i i ，i 分别代表器件i ，i i ，i 的l v 特性。从l _ v 曲线 图上可以看出：i i i 型器件进行比较时，加入z n s 之后，同样电压下， 器件的亮度增加。i 型器件与i i 型器件相比其亮度增加了2 5 左右 ( 1 3 v ) 。说明z n s 的加入有助于器件亮度的提高。 第2 9 页 j t l 交通大目b l 十m 廿i 图4 5 为器件的l v 曲线 z n s 加入使得器件亮度提高，我们认为主要原因有以下儿个方面： 1 ：对器件的亮度而言载流子的注入平衡是非常重要的，这就需要器 件两边注入的电子和空穴以相近的注入效果注入。而对于器件i i ，文 献报道n p b 一侧的空穴注入能力比a 1 q 。一侧的电子注入能力强进而导 致了发光层中载流子的不平衡。而在器件i i i 中由于电子注入被增强使 得发光层中载流子相对来说更为平衡，从而使器件的发光亮度有所增 强。 2 ：在器件i i i 中由于z n s 的存在使得空穴在从a l m 层进入电极时会遇 到一个势垒，这样就会把空穴阻挡在a 1q 3 层从而使发光层中的载流子 浓度有所提高，进而促进更多激子的形成，也就提高了器件的亮度。 图4 6 ，4 7 为器件的效率一电压，效率一电流曲线，从该图上可以 看出在相同电压下器件i i ，i i i 的效率要比器件i 的效率要高；而器件 i 的发光效率要比器件i i 要高( 2 4 在8 7v ) 。说明z n s 盼加入有助 于器件发光效率的提高。 正如前文所讨论的，在加入z n s 层以后，载流子的注入平衡有所 第3 0 页 第日章* 型i t o n p b a l q z n s l i f a l 结构的有机电致袁光g 件性质h 究 改善，空穴浓度也有一定提高，从而发光层中激子的形成概率也有所 图4 6 器件的效率电压曲线 图4 7 器件的效率一电流曲线 提高，这样器件发光效率的提高也就很容易理解了。 4 5 小结 我们在a l q 。作为发光材料的双层器件中，加入z n s 作为电子传输 层。伟0 作了器件i t o n p b a l q ：i z n s l i f a l ，i t o n p b a l q 。l i f a l 第3 l 页 j e 京变通 掌日【m * 文 和i t 0 n p b a h a l ，并研究和比较了其特性。研究结果显示，加入 z n s 层后，与目前使用非常广泛，性能较好的器件i t o n p b a l q ，几i f a l 相比，新型器件的导通电压降低，电流密度有所提高， 发光亮度、发光效率都有所提高。 第3 2 页 第五章结论 提高电致发光器件亮度、发光效率、寿命型州蜷趔舛懿爨雠强吼 输拍韭蹦拍薮鼓球涨型双强；詹图皤呸崤：1 1 了峨岌总銎勤珀拶鲫瑁雕确 砩( 二= j 藕蓓酾黼强蓑桷掣晕璀瑟芋蠢i 樨；l 共甄刊雕拜静张掰稚e 弘姥 靳删鲥菲蠼懿耕或馥蝇纠螳! 涔堆艉地塑芝掰鲐咱髋竹请撵鬯熟潜峨 斋濠臻! 拍睨旨靠藕襄萌压有： i 嗽臻鋈；i 薹碜i i 琅i 。爱i 斗常川穗谰；拜蓉 l l 器电压有所降低。 其次从i v 曲线图上可以看出：i i ，i 型器件进行比较时，加入 z n s 之后，同样电压下，器件的电流增加。i i i 型器件与i i 型器件相比 其电流密度增加了2 0左右( 1 2 v ) 。说明z n s 的加入有助于载流子的 注入。 在本实验中i 型器件只是起到一个比较的作用，在结果讨论当中 我们把它的特性作为一个参照，并不仔细讨论i 型器件与i i ，i 型器 件的差别，这是因为i 型器件i i 型器件的比较工作我们在第二章中已 经完成。 第2 8 x 北京交通大掌毕业 e ，t 参考文献： 1 m ，p o p e ，hp ，k a l l m a l l l l ，p ，m a g n a n t e ，j c h e m p h y s ，1 9 6 3 ，3 8 ， 2 0 4 2 【2 w h e l 衔c h ，w g s c l l l l e i d e r ，p h y s r e v l e t 1 9 6 5 ，1 4 ，2 2 9 3 d f w i l l i a n l sa n dm s c h a d t ，p m c i e e e ，1 9 7 0 ，5 8 ，4 7 6 【4 p s v i n c e t ，w a b a r l o w ，r a h a n n 如dg g r o b e n s ，1 1 1 i ns o l i d f i l m s ，1 9 8 2 ，9 4 ，1 7 【5 r h p a r t r i d g e ，p 0 1 y m e r1 9 8 3 ，2 4 ：7 5 5 【6 】c ，w t a | 1 9 ，a p p l p h y s ：l e t t ；1 9 8 6 ，1 8 ：1 8 3 ， 7 c w t a l l g ，s a v a n s l y k e ，a p p l p h y s l e t ，1 9 8 7 ，5 1 ：9 1 3 8 c a d a 出e ta l ，j p n j a p p l p h y s ，1 9 8 8 ，2 7 ( 2 ) ：l 2 6 9 9 】c a d a c l l ie ta l ，j p n j a p p l p h y s ，1 9 8 8 ，2 7 ( 2 ) ：l 7 1 3 1 0 c w 1 锄g ，s a v a i l s l y k e ，j p n j a p p l p h y s ，1 9 8 9 ，6 5 ：3 6 1 0 11 j h b 眦o u g h e s ，e ta l ，n a t u r e ，1 9 9 0 ，3 4 7 ：5 3 9 1 2 d b m w n ，e ta l ，t h i ns o l i df i i m s ，1 9 9 2 ，2 1 6 ：9 6 1 3 g g u s t a f s s o n ，e ta l ，n a t u r e ，1 9 9 2 ，3 5 7 ：4 7 7 【1 4 j u 巧i k ，e ta 1 a p p l p h y s l e t ，1 9 9 4 ，6 5 ：2 1 2 4 1 5 】b a j d o m a ，e ta 1 ，n a t u r e ，1 9 9 8 ，3 9 5 ：1 5 1 1 6 b r i e n d f ，e ta 1 a p p l p h y s l c n ，1 9 9 9 ，7 4 ：4 4 2 1 7 r c k w o n g ，m r n u g e n t ，l m i c h a l s k i ，t n g o ，k r 勾a n ，y t u n g ， m w e a v e r ，t z h o u ，m h a c k ，m t h o i n p s o n ，s r f o r r e s t a i l d j b r o w n ， a p p l p h y s l e n 8 l ( 2 0 0 2 ) 1 6 2 1 8 】j h b u r m u g h e s ，d d c b r a d l y ，a r b m w n ，e ta 1 l i g h te m i t t i n g d i o d e sb a s e do nc o n j u g a c e p o l y m e r n a h 鹏，1 9 9 0 ，3 4 7 ：5 3 9 第3 4 页 北京交通 掌m 女 m 论女 3 0 j h b o r r o u g h e s ，d d c b m d l e y ，a r b r o w n ，r n m a r k s ，r h f r i e n d ，p lb u r n ，a h h o l m e s19 9 0 口f 坩p