固體發(fā)光oled

1、OLED的淺析研究,匯報(bào)人: 楊克兵,Research on OLED,2024/3/28,,目錄,Contents,3,研究背景,顯示器,CRT 陰極射線管 Cathode Ray Tube電子槍發(fā)射高速電子 電子轟擊磷光物質(zhì) 圖像,LCD 液晶顯示器 Liquid Crystal Display 液晶

2、 桿狀水晶分子方向改變 圖像,SED 表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器 Surface-conduction Electron-emitter Display碳納米間隙 電子 圖像,FED 場致電子發(fā)射顯示器

3、field emission display固體表面 隧道效應(yīng)產(chǎn)生電子 圖像,偏轉(zhuǎn)線圈,控制電壓調(diào)節(jié)電子束,通電與否,光線折射,激發(fā)電壓,轟擊熒光粉,強(qiáng)電場,轟擊熒光粉,4,研究背景,什么是OLED?,OLED (Organic Light Emitting Display , 有機(jī)發(fā)光顯示器）是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動(dòng)下，

4、 通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象，并采用此技術(shù)開發(fā)出的顯示器。,5,OLED的研究歷史,(1)1963年P(guān)ope等發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象;(2)1977年Chiang等發(fā)現(xiàn)具有高度共軛結(jié)構(gòu)聚乙炔的導(dǎo)電特性;(3)1982年Vincett將有機(jī)電致發(fā)光的工作電壓降至30V;(4)1987年Tang等人首先報(bào)道8一羥基喹啉鋁(Alq3)薄膜的電致發(fā)光;(5)1990年Friend等報(bào)告在低電壓下高分子PPV的電致發(fā)光現(xiàn)

5、象;(6)1992年Heeger等發(fā)明用塑料作為襯底柔性高分子電致發(fā)光器件;(7)1992年Uchida等發(fā)現(xiàn)藍(lán)光材料聚烷基芴;(8)1994年Burn等制備共軛_非共軛單體聚合得到的交替型嵌段共聚物;(9)1995年Fou等提出制備OLED的多層自組裝技術(shù);(10)1997年Forrest等發(fā)現(xiàn)電致磷光現(xiàn)象,突破了有機(jī)電致發(fā)光材料量子效率低于25%的限制;(11)1998年Kido等實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光白光;(12)1998年H

6、ebner等發(fā)明噴墨打印法制備電致發(fā)光器件;(13)2003年交聯(lián)法制備多層高分子電致發(fā)光器件,研究進(jìn)展,6,研究進(jìn)展,OLED 基本結(jié)構(gòu)為在兩電極間置放有機(jī)發(fā)光層，其中之一電極必須為透明電極，為了方便有機(jī)層所產(chǎn)生的光線穿透。當(dāng)電流通過有機(jī)層時(shí)，電流使電洞與電子分別有正負(fù)極出發(fā)，有效率的在有機(jī)層相遇而產(chǎn)生發(fā)光。,7,研究進(jìn)展,單層器件結(jié)構(gòu),單層 EL 器件的結(jié)構(gòu)如圖 1所示，在器件的陽極和陰極之間,只有一種或數(shù)種物質(zhì)組成的發(fā)光層,這種

7、結(jié)構(gòu)在聚合物EL器件中較為常見。,圖 1,8,研究進(jìn)展,雙層器件結(jié)構(gòu),1987年美國Kodak公司的Tang等人首先提出了雙層有機(jī)膜結(jié)構(gòu),有效地解決了電子和空穴的復(fù)合區(qū)靠近電極的問題,提高了有機(jī)EL器件的效率。,這種器件結(jié)構(gòu)也叫DL-A型雙層器件結(jié)構(gòu),如圖2(a)所示。它的主要特點(diǎn)是發(fā)光層材料具有電子傳輸性,需要加入一層空穴傳輸材料,以調(diào)節(jié)空穴和電子注入到發(fā)光層的速率。這層空穴傳輸材料還起著阻擋電子的作用,使注入的電子和空穴在發(fā)光層復(fù)合

8、。如果發(fā)光層材料具有空穴傳輸性質(zhì),則需要采用DL-B型雙層器件結(jié)構(gòu),加入電子傳輸層以調(diào)節(jié)載流子的注入速率,使注入的電子和空穴在發(fā)光層復(fù)合,如圖2(b)所示。,9,研究進(jìn)展,三層器件結(jié)構(gòu),日本Adaehi[26,27]公司首次提出了三層器件結(jié)構(gòu),如圖3所示。這種器件由空穴傳輸層(HTL)、電子傳輸層(ETL)和將電能轉(zhuǎn)化成光能的發(fā)光層(ELL)組成,其優(yōu)點(diǎn)是三層功能層各行其職,HTL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)空穴的注入速度和注入量,ETL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電子的注入

9、速度和注入量,注入的電子和空穴在有機(jī)發(fā)光層中因庫侖相互作用,結(jié)合在束縛狀態(tài)中形成激子,激子衰變輻射形成光子。三層結(jié)構(gòu)便于調(diào)整OLED的電光特性,對(duì)于選擇材料和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)性能十分方便,是目前有機(jī)EL器件中最常采用的器件結(jié)構(gòu)。,圖 3,10,多層器件結(jié)構(gòu),研究進(jìn)展,實(shí)際上,在器件設(shè)計(jì)中,為了優(yōu)化及平衡有機(jī)EL器件的各項(xiàng)性能,引入多種不同作用的功能層,如圖4(a)所示。主要有兩種形式:一種是在兩極內(nèi)側(cè)加注入層(緩沖層),注入層可以降低ITO

10、電極和空穴傳輸層之間的界面勢(shì)壘,以增加空穴和電子的注入量。除此之外,注入層還可以增加空穴傳輸層與ITO電極的黏合程度、增大空穴注入接觸及平衡電子和空穴注入等作用;另一種形式是增加阻擋層,電子阻擋層和空穴阻擋層往往能減小直接流過器件而不形成激子的電流,從而提高器件效率。,圖5,11,文獻(xiàn)一,12,文獻(xiàn)一,研究背景,在各種光電子器件中結(jié)合有機(jī)薄膜作為活性材料需要低成本的制造工藝和柔性器件的制造。因此，OLED在消費(fèi)者市場中迅速發(fā)展起來。眾所

11、周知，為了使OLED器件實(shí)現(xiàn)高，需要從器件的電極有效地注入電荷。銦錫氧化物（ITO）是迄今為止最常見的用于OLED器件中的透明電極材料。ITO用作空穴注入陽極和透射光的透明導(dǎo)體。然而，銦的稀缺導(dǎo)致價(jià)格的持續(xù)增加，這又導(dǎo)致基于ITO的器件的制造成本的增加。此外，ITO的陶瓷性質(zhì)限制了其在柔性基板上的使用，并且涉及其制造的高溫可損壞下部有機(jī)層，使得難以用作頂部電極。ITO的這些局限性促使科學(xué)家們尋找下一代ITO的替代品光電器件。,13,文獻(xiàn)

12、一,MEH-PPV研究方法,在這里，我們提出了一種新的方法，該方法改變自Azulai等人使用的方法，其中催化種子的形成通過短時(shí)間暴露于通過基底背面的UV光輻射進(jìn)行，開始時(shí)還原過程在基質(zhì)-溶液界面附近進(jìn)行。這就在單一步驟中在接近基質(zhì)-溶液界面處形成MWM。此外，將所獲得的納米線電極進(jìn)行簡單的溶液浸漬后處理，以增加其導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。紫外線誘導(dǎo)催化種子形成金屬納米線以及后處理，在本文中首次提出。透明MNWM（金屬納米網(wǎng)狀電極）電極用于制備簡

13、單的OLED器件，以檢查其與有機(jī)半導(dǎo)體器件的相容性并與基于ITO的器件進(jìn)行比較。該裝置由在MNWM底部電極上的聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1,4-亞苯基亞乙烯基]（MEH-PPV）的旋涂層組成，然后蒸發(fā)頂部金屬電極?；贛NWM的OLED器件的表征顯示它們具有類似于基于ITO的裝置的特性，但是具有高得多的工作裝置的產(chǎn)量。,14,文獻(xiàn)一,OLED器件的制作,250nm,不需要緩沖層,15,文獻(xiàn)一,結(jié)果與討論,黑線顯示了浸漬前的

14、MNWM,紅線顯示了后處理后的MNWM,商業(yè)化的ITO,,,16,文獻(xiàn)一,結(jié)果與討論,浸漬2 min之后的圖像,50 nm的TEM圖像，（a）浸漬前，（b）浸漬后,17,文獻(xiàn)一,結(jié)果與討論,MNWM膜后處理之后沉積在熔凝石英基板上,（a）為電流-電壓曲線，（b）為光強(qiáng)度-電壓曲線,18,文獻(xiàn)一,結(jié)果與討論,電致發(fā)光比較,19,文獻(xiàn)一,結(jié)果與討論,觀察到的暗條紋圖案是蒸發(fā)的頂部電極，它們中的每一個(gè)構(gòu)成1 mm×4 mm大小的單個(gè)

15、OLED器件,20,文獻(xiàn)一,結(jié)果與討論,“愈合”,21,文獻(xiàn)一,結(jié)論,總之，我們報(bào)告了使用UV輻照觸發(fā)器的MNWM透明電極沉積技術(shù)，改善器件的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。所示的MNWM電極用于OLED器件作為傳統(tǒng)ITO電極的替代物而起良好作用。此外，發(fā)現(xiàn)基于MNWM電極的OLED器件具有重要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槎搪菲骷梢酝ㄟ^使相對(duì)高的電流通過“燃燒”使它們愈合。用于R2R打印。,22,文獻(xiàn)二,23,文獻(xiàn)二,研究方法,用低濃度的FeCl3的乙醇溶液作為氧化

16、劑，在沒有高溫、真空條件和添加劑的情況下，苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底的表面上聚合制造均勻的VPP-PEDOT膜,24,文獻(xiàn)二,制備方法,旋涂,氣相聚積裝置,PET基板,VPP-PEDOT膜,25,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,26,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,FeCl2方形晶體的SEM圖像,去離子水洗前光學(xué)顯微鏡圖像,花枝,,單斜,,27,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,式中Rs 表示薄膜電阻Ω/cm ，t表示薄膜的厚度nm,洗滌后的SEM圖像,28,文獻(xiàn)二,結(jié)

17、果與討論,不含聚合物邊緣及附近,平均膜厚度90 nm,膜電阻 50 Ω/cm,29,結(jié)果與討論,隨時(shí)間推移,浸漬時(shí)間24 h是比較好的,30,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,31,文獻(xiàn)二,研究方法,32,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,33,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,34,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,35,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,36,文獻(xiàn)二,結(jié)果與討論,37,文獻(xiàn)二,結(jié)論,總之，我們已經(jīng)展示了一種簡單的VPP方法來制造高導(dǎo)電性PEDOT膜。與VPP工藝之后的導(dǎo)電性相比，在H2

18、SO4溶液中浸漬之后的導(dǎo)電率從1500 S cm-1增加到2200 S cm -1，增加了46％，這幾乎是報(bào)道出的使用FeCl3作為氧化劑時(shí)的最高值。值得注意的是，在VPP-PEDOT膜的表面上可以觀察到三種形態(tài)，且正方形和花狀形態(tài)的外觀不影響膜的透明度。所設(shè)計(jì)的簡單的無ITO柔性O(shè)LED器件以各種方式彎曲并且能保持穩(wěn)定的亮度，顯示出優(yōu)異的柔性穩(wěn)定性。因此，本文制備的VPP-PEDOT膜高度導(dǎo)電且透明好，能作為最近一直由ITO支配的剛性