聚合物電致發(fā)光器件的老化機(jī)理和發(fā)光性能的光譜研究.pdf

1、聚合物發(fā)光二極管(PolymerLight-EmittingDiodes)(PLEDs)由于其在全色顯示方面潛在的應(yīng)用前景，得到了越來(lái)越多的關(guān)注。雖然對(duì)于聚合物電致發(fā)光的研究開(kāi)始于半個(gè)世紀(jì)前，但與此相關(guān)的很多基本問(wèn)題如壽命、老化、缺陷等還沒(méi)有得到解決。本學(xué)位論文主要從三方面對(duì)ITO/PEDOT/P-PPV(poly[phenyl-substitutedp-phenylene-vinylene])/鋇(Ba)/鋁(Al)型結(jié)構(gòu)的聚合物發(fā)光

2、二極管器件的缺陷、光老化機(jī)理以及器件性能提高的途徑進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 首先，在本文的前三章中，介紹了導(dǎo)電聚合物的發(fā)光原理以及評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)討論了本論文用到的主要試驗(yàn)方法：顯微喇曼光譜的原理及其在法庭科學(xué)上的應(yīng)用一例。 其次，通過(guò)發(fā)光光譜，顯微圖像以及喇曼光譜等方法PLEDs中的黑斑缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，黑斑是一種普遍存在于各種PLEDs中的缺陷，嚴(yán)重影響器件的性能。黑斑尺寸在外加電壓的驅(qū)動(dòng)下會(huì)以指數(shù)規(guī)律增加，主

3、要原因在于PLEDs器件在制備過(guò)程中由于顆粒物而在陰極上形成許多間隙缺陷，這為空氣和水份擴(kuò)散提供了通道，在外加電壓的驅(qū)動(dòng)下，器件中的聚合物與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物破壞了聚合物與陰極的有效接觸，從而造成了黑斑的長(zhǎng)大。同時(shí)由喇曼光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，P-PPV作為一種顆粒物普遍存在于PLEDs器件中，而且在黑斑中心附近的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)破壞P-PPV的有效共軛長(zhǎng)度，并產(chǎn)生羰基。 同時(shí)，在紫外光的長(zhǎng)時(shí)間照射，PLEDs器件會(huì)發(fā)生不

4、可恢復(fù)的光老化；在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)PLEDs進(jìn)行紫外光老化，將造成聚合物P-PPV的共軛主鏈斷裂，從而降低了它的有效共軛長(zhǎng)度，增加了載流子傳輸?shù)碾娮?，并最終導(dǎo)致器件發(fā)光失??；有H2O存在的情況下，光老化過(guò)程主要發(fā)生在空穴傳輸層：聚合物PEDOT:PSS層。光老化使得聚合物PEDOT:PSS的摻雜性質(zhì)發(fā)生變化，因此改變了空穴傳輸層的導(dǎo)電特性，并最終導(dǎo)致器件發(fā)光失??；喇曼光譜和光致發(fā)光光譜都對(duì)共軛聚合物有效共軛長(zhǎng)度變化非常敏感，可以作為判斷共

5、軛長(zhǎng)度變化的簡(jiǎn)單依據(jù)。此外，共振喇曼光譜(以He-Ne為光源)可以作為區(qū)分摻雜和去摻雜的聚合物PEDOT:PSS的一種靈敏方法。 最后，本論文通過(guò)電調(diào)制吸收光譜、電流-電壓-發(fā)光強(qiáng)度特性曲線等測(cè)量方法，對(duì)兩組ITO/PEDOT/MEH-PPV(P-PPV)/金屬(金屬氟化物)/鋁(Al)型結(jié)構(gòu)聚合物發(fā)光二極管器件中提高電子注入的機(jī)制進(jìn)行了研究。電調(diào)制吸收光譜對(duì)不同器件內(nèi)建電場(chǎng)的測(cè)量的結(jié)果表明，通過(guò)降低陰極電子注入勢(shì)壘可以有效提高