有機(jī)光電器件的界面特性研究.pdf

1、近些年來,有機(jī)光電器件由于其具有成本低,重量輕、材料容易設(shè)計合成、可做成大面積,顯示柔性易彎曲折疊、制備過程簡單等優(yōu)點引起了越來越多的關(guān)注。各種功能的有機(jī)光電器件相繼被開發(fā)出來,例如有機(jī)發(fā)光二極管可以用在平板顯示和固態(tài)照明,有機(jī)光伏電池作可以作為清潔可再生的能源可有效緩解當(dāng)前社會的能源需求,有機(jī)場效應(yīng)晶體可用來作為顯示背板和智能卡片,還有有機(jī)存儲,傳感器等等顯示了巨大的應(yīng)用前景。在有機(jī)光電器件中,界面對器件的性能和工作壽命有重要的影響。

2、雖然我們在有機(jī)光電器件領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大的突破進(jìn)展,但由于在有機(jī)界面中存在界面偶極、電子極化、電荷轉(zhuǎn)移激子等現(xiàn)象,傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體理論不能完全適用于有機(jī)界面,對有機(jī)界面的物理機(jī)制缺乏清晰的認(rèn)識,限制了有機(jī)光電器件的進(jìn)一步發(fā)展,因此有必要對有機(jī)界面進(jìn)行深入的研究進(jìn)一步理解其深層的物理機(jī)制。
　　本文主要通過光電子能譜技術(shù),對疊層有機(jī)光電器件中間連接層、正置和倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)光伏電池的界面電子結(jié)構(gòu)和能級排列進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,此外還研究了電

3、學(xué)摻雜、基底修飾和不同電子傳輸層對界面勢壘的調(diào)控影響以及退火處理對有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜表面和界面電子結(jié)構(gòu)的影響。具體內(nèi)容如下:
　　(1)疊層有機(jī)光電器件的中間連接層界面電子結(jié)構(gòu)和能級排列
　　對采用有機(jī)HATCN為中間連接層p型材料的中間連接層的界面電子結(jié)構(gòu):(a)MADN/NPB,(b)Li:Bphen/NPB,(c)HATCN/NPB,(d)Li:Bphen/HATCN/NPB的能級排列進(jìn)行了對比分析,討論了HATCN和Li

4、:Bphen在中間連接層的作用;在此基礎(chǔ)上了利用Bphen和TPBI替代MADN制備了高效穩(wěn)定的白光有機(jī)發(fā)光器件,分析了界面能級排列和電子注入對器件的影響,最后研究了疊層有機(jī)光伏電池的中間連接層(a)Bphen/SubPc,(b)HATCN/SubPc,(c)Li:Bphen/SubPc,(d)Li:Bphen/HATCN/SubPc的界面電子結(jié)構(gòu)和能級排列,分析了界面連接層對有機(jī)光伏電池的影響。
　　(2)界面調(diào)控對電子注入勢壘

5、的影響
　　首先研究了不同濃度CsF摻雜Alq3的電子結(jié)構(gòu),分析了n型摻雜電子傳輸層對電子注入勢壘的影響,接著分析了不同電子傳輸層材料的界面能級排列以及對電子注入勢壘的影響,最后研究了基底修飾的ITO界面的能級排列,分析了基底修飾對界面電子結(jié)構(gòu)的影響。
　　(3)正置和倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)光伏電池的界面電子結(jié)構(gòu)和能級排列
　　通過UPS研究了SubNc/C60,MoO3/SubNc/C60,Cs2CO3/SubNc/C60,和

6、C60/SubNc,MoO3/C60/SubNc,Cs2CO3/C60/SubNc界面的電子結(jié)構(gòu)和能級排列,分析了MoO3和Cs2CO3對界面能級的作用以及正置和倒置結(jié)構(gòu)能級排列的不同,用SubPc代替SubNc,研究了SubPc/C60,MoO3/SubPc/C60,Cs2CO3/SubPc/C60和C60/SubPc,MoO3/C60/SubPc,Cs2CO3/C60/SubPc界面的電子結(jié)構(gòu)和能級排列,分析MoO3和Cs2CO3對

7、不同材料界面能級的作用以及正置和倒置結(jié)構(gòu)能級排列的不同,并進(jìn)一步制備了對應(yīng)的器件來驗證理論分析結(jié)果。
　　(4)退火對有機(jī)體薄膜界面特性的影響
　　研究了CuPc/C60,TiOPc/C60,PTCDA/C60和CuPc:C60,TiOPc:C60,PTCDA:C60薄膜在不同退火溫度下的電子結(jié)構(gòu),分析了退火處理對不同結(jié)構(gòu)的材料有機(jī)薄膜表相分離的影響。在此基礎(chǔ)上,用PTCDA代替C60,研究了CuPc/PTCDA,CuPc: