二氧化鈦納米管的制備和結(jié)構(gòu)性能表征以及在有機電致發(fā)光器件中的應用.pdf

1、有機電致發(fā)光器件因有機材料選擇范圍寬，原料便宜，制作工藝簡單，可以制作在柔性襯底上，主動發(fā)光，無視角依賴性，響應速度快，能耗低，低壓直流驅(qū)動且可以和集成電路相匹配，發(fā)光亮度高，易于實現(xiàn)多色(彩色)大面積平板顯示等顯著特點而擁有廣闊的應用前景。然而目前有機電致發(fā)光仍存在一些缺點，比如有機材料的載流子遷移率較低，熱穩(wěn)定性較差，而且器件的發(fā)光效率還相當?shù)?。隨著納米科技的發(fā)展，人們可以制備出不同維度和尺寸的無機納米材料，這些材料因其特殊的結(jié)構(gòu)特

2、征而具有各自優(yōu)異的光電性能。在本文中，針對有機電致發(fā)光器件存在的問題，利用一維二氧化鈦納米管對其器件性能進行了改善。本論文共分七章，第一章是有機電致發(fā)光研究的總結(jié)；第二章是對人們利用無機納米材料改善有機電致發(fā)光器件性能的工作所做的回顧；第三章描述了TiO2納米管的制備和結(jié)構(gòu)及性能的表征；第四章研究了摻雜TiO2納米管后對PVK載流子傳輸性能和發(fā)光特性的影響；第五章研究了TiO2納米管對摻雜熒光染料的聚合物電致發(fā)光器件的影響；第六章研究了

3、TiO2納米管對基于MEH-PPV的有機電致發(fā)光器件性能的影響；最后一章是對本論文工作的總結(jié)。 本文首先總結(jié)了有機電致發(fā)光的進展，指出了研究中存在的問題，然后對利用無機納米材料對有機電致發(fā)光器件性能的改進進行了總結(jié)。為了解決有機電致發(fā)光研究中的問題，作者首次利用具有P型導電和強光致發(fā)光性能的TiO2納米管對器件的載流子遷移率，發(fā)光效率，器件穩(wěn)定性及起亮電壓分別進行了改善。在第三章中對TiO2納米管的合成及結(jié)構(gòu)和性能進行了詳細的表

4、征。通過TEM，XRD，Raman，IR，DSC和PL的測試，分析了TiO2納米管的形成機理和結(jié)構(gòu)特征。獲得了TiO2納米管的強光致發(fā)光，指出其來源為存在于管狀結(jié)構(gòu)中的Ti-OH復合物，同時管狀結(jié)構(gòu)破壞了材料的平移對稱性，改變了能級結(jié)構(gòu)，增強了發(fā)光效率。第四章研究了摻雜TiO2納米管對聚合物PVK傳輸性能和發(fā)光效率的影響。用Child公式對器件的電流-電壓曲線進行了擬合，計算了摻雜前后聚合物載流子遷移率的變化。以此復合膜作為空穴傳輸層，

5、不僅增大了器件的導電性，而且降低了器件的起亮電壓同時器件的最大亮度和效率分別提高了一個量級和兩倍。在此基礎上，又利用復合膜做為發(fā)光層同樣得到了亮度和發(fā)光效率改善的器件。另外在對器件的電致發(fā)光和光致發(fā)光光譜的分析中，可以看出摻雜前后遷移率的變化對復合區(qū)域的影響。 第五章主要研究了摻雜TiO2納米管對熒光染料摻雜的聚合物體系載流子傳輸性能和發(fā)光效率的影響。在復合體系中，具有相對較大介電常數(shù)的TiO2納米管的加入，引起的屏蔽效應導致了

6、熒光染料發(fā)光峰位藍移。另外TiO2納米管摻雜濃度的增大熒光染料的發(fā)光強度也隨著增強，當摻雜濃度超過10wt％時，則由于過多的TiO2納米管破壞了有機膜的結(jié)構(gòu)，增大了材料的無序度，從而造成了發(fā)光強度的降低。摻雜TiO2納米管后，聚合物的載流子遷移率增大，注入勢壘降低。第六章則研究了摻雜TiO2納米管對基于MEH-PPV的電致發(fā)光器件的影響。我們將TiO2納米管摻雜進入空穴緩沖層PEDOT中，通過抑制MEH-PPV和PEDOT之間的化學相互

7、作用，使淬滅MEH-PPV激子發(fā)光的缺陷態(tài)數(shù)目減少，顯著增大了器件的發(fā)光效率(從未摻雜TiO2納米管器件的1.3cd/A到摻雜器件的2.6cd/A)。另一方面TiO2納米管和PEDOT上的噻吩基團之間存在強相互作用，而這種作用減小了PEDOT的空穴傳輸能力，對于有機電致發(fā)光器件來說載流子的注入更平衡了，因而也是器件效率增大的因素之一。另外將TiO2納米管摻雜到聚合物基質(zhì)材料MEH-PPV中，得到了TiO2納米管的藍光發(fā)射。在對TiO2納