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(xiàn)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(chǎng)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(xiàn)圈,控制電壓調(diào)節(jié)電子束,通電與否,光線(xiàn)折射,激發(fā)電壓,轟擊熒光粉,強(qiáng)電場(chǎng),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(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，

4、 通過(guò)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(kāi)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(xiàn)穿透。當(dāng)電流通過(guò)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(yáng)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(jiàn)。,圖 1,8,研究進(jìn)展,雙層器件結(jié)構(gòu),1987年美國(guó)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(wèn)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(kù)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(guò)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(chǎng)中迅速發(fā)展起來(lái)。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(jiàn)的用于OLED器件中的透明電極材料。ITO用作空穴注入陽(yáng)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(guò)短時(shí)間暴露于通過(guò)基底背面的UV光輻射進(jìn)行，開(kāi)始時(shí)還原過(guò)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(xiàn)電極進(jìn)行簡(jiǎn)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(xiàn)誘導(dǎo)催化種子形成金屬納米線(xiàn)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(jiǎn)

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(lèi)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(xiàn)顯示了浸漬前的

14、MNWM,紅線(xiàn)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(xiàn)，（b）為光強(qiáng)度-電壓曲線(xiàn),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^(guò)使相對(duì)高的電流通過(guò)“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(méi)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(jiǎn)單的VPP方法來(lái)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(jiǎn)單的無(wú)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