驗證聚合物發(fā)光電化學(xué)池中p-n結(jié)的電流電壓特性.pdf

1、聚合物發(fā)光電化學(xué)池(Polymer Light-Emitting Electrochemical Cell)是依據(jù)聚合物發(fā)光二極管(PLED)的發(fā)光特性，通過在聚合物發(fā)光層中摻入聚合物電解質(zhì)而制備的。LEC的電致發(fā)光層具有離子導(dǎo)電性，其電荷注入遵從電化學(xué)摻雜機(jī)理，與單層PLED相比，具有工作電壓低和發(fā)光量子效率高等優(yōu)點(diǎn)［1］。傳統(tǒng)的LEC器件與一般的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)基本相同，功能層夾在兩個電極之間。但是其發(fā)光原理卻完全不同，功能層中的離子遷

2、移，形成了對聚合物的摻雜，最后形成p-n結(jié)，器件的發(fā)光性能及電學(xué)性能與電極的選擇關(guān)系不大。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的器件的發(fā)光層厚度也比較小，一般在200nm左右［3］，整個器件只有一個p-n結(jié)。Gao課題組采用平面型(planar)LEC結(jié)構(gòu)，兩個電極之間的間距可以加大到宏觀尺寸［4,5］，并通過摻雜納米導(dǎo)電顆粒實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)p-n結(jié)，得到了面發(fā)光[6]。 國際上對LEC發(fā)光機(jī)理還存在著一定的爭議。為了證實(shí)LEC的工作原理是形成了發(fā)光p-n結(jié)

3、。本文以MEH-PPV+PEO+(LiCF3SO3)這種典型的LEC材料為功能層，制備了膜厚為1.7-2.0μm的夾心結(jié)構(gòu)LEC器件，并在功能層中摻雜了平均粒徑在18nm左右的納米量級Al顆粒，形成了多p-n結(jié)串聯(lián)、厚膜夾心結(jié)構(gòu)LEC器件，并研究了這種器件的光學(xué)與電學(xué)特性。驗證了聚合物發(fā)光電化學(xué)池的p-n結(jié)的電流-電壓特性，從電學(xué)角度證實(shí)了LEC的發(fā)光機(jī)理。在功能層中摻雜納米量級的鋁顆粒對器件的電流和亮度都有一定的影響。通過掃描電子顯微

4、鏡(SEM)觀察到A1顆粒以單個或團(tuán)聚的形式均勻分布在聚合物膜中，通過成像得出LEC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過運(yùn)用MATLAB軟件擬合，計算出p-n結(jié)的特性和在LEC中膜的體電阻。在薄膜LEC、厚膜LEC和摻雜Al顆粒的LEC的特性都與修正后肖克萊方程的電流電壓特性相吻合，膜的厚度對飽和電流、串聯(lián)體電阻和理想因子都有影響，進(jìn)行了分析解釋。因此運(yùn)用修正后的半導(dǎo)體理論中肖克萊方程(Shockley function)來解釋LEC的p-n結(jié)的性質(zhì)是合理