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

1、有機(jī)電致發(fā)光器件因有機(jī)材料選擇范圍寬，原料便宜，制作工藝簡(jiǎn)單，可以制作在柔性襯底上，主動(dòng)發(fā)光，無(wú)視角依賴(lài)性，響應(yīng)速度快，能耗低，低壓直流驅(qū)動(dòng)且可以和集成電路相匹配，發(fā)光亮度高，易于實(shí)現(xiàn)多色(彩色)大面積平板顯示等顯著特點(diǎn)而擁有廣闊的應(yīng)用前景。然而目前有機(jī)電致發(fā)光仍存在一些缺點(diǎn)，比如有機(jī)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(dāng)?shù)汀ｋS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(wú)機(jī)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?xún)?yōu)異的光電性能。在本文中，針對(duì)有機(jī)電致發(fā)光器件存在的問(wèn)題，利用一維二氧化鈦納米管對(duì)其器件性能進(jìn)行了改善。本論文共分七章，第一章是有機(jī)電致發(fā)光研究的總結(jié)；第二章是對(duì)人們利用無(wú)機(jī)納米材料改善有機(jī)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(duì)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(duì)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(duì)基于MEH-PPV的有機(jī)電致發(fā)光器件性能的影響；最后一章是對(duì)本論文工作的總結(jié)。 本文首先總結(jié)了有機(jī)電致發(fā)光的進(jìn)展，指出了研究中存在的問(wèn)題，然后對(duì)利用無(wú)機(jī)納米材料對(duì)有機(jī)電致發(fā)光器件性能的改進(jìn)進(jìn)行了總結(jié)。為了解決有機(jī)電致發(fā)光研究中的問(wèn)題，作者首次利用具有P型導(dǎo)電和強(qiáng)光致發(fā)光性能的TiO2納米管對(duì)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(jìn)行了改善。在第三章中對(duì)TiO2納米管的合成及結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了詳細(xì)的表

4、征。通過(guò)TEM，XRD，Raman，IR，DSC和PL的測(cè)試，分析了TiO2納米管的形成機(jī)理和結(jié)構(gòu)特征。獲得了TiO2納米管的強(qiáng)光致發(fā)光，指出其來(lái)源為存在于管狀結(jié)構(gòu)中的Ti-OH復(fù)合物，同時(shí)管狀結(jié)構(gòu)破壞了材料的平移對(duì)稱(chēng)性，改變了能級(jí)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了發(fā)光效率。第四章研究了摻雜TiO2納米管對(duì)聚合物PVK傳輸性能和發(fā)光效率的影響。用Child公式對(duì)器件的電流-電壓曲線進(jìn)行了擬合，計(jì)算了摻雜前后聚合物載流子遷移率的變化。以此復(fù)合膜作為空穴傳輸層，

5、不僅增大了器件的導(dǎo)電性，而且降低了器件的起亮電壓同時(shí)器件的最大亮度和效率分別提高了一個(gè)量級(jí)和兩倍。在此基礎(chǔ)上，又利用復(fù)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(duì)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(duì)復(fù)合區(qū)域的影響。 第五章主要研究了摻雜TiO2納米管對(duì)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(fù)合體系中，具有相對(duì)較大介電常數(shù)的TiO2納米管的加入，引起的屏蔽效應(yīng)導(dǎo)致了

6、熒光染料發(fā)光峰位藍(lán)移。另外TiO2納米管摻雜濃度的增大熒光染料的發(fā)光強(qiáng)度也隨著增強(qiáng)，當(dāng)摻雜濃度超過(guò)10wt％時(shí)，則由于過(guò)多的TiO2納米管破壞了有機(jī)膜的結(jié)構(gòu)，增大了材料的無(wú)序度，從而造成了發(fā)光強(qiáng)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(shì)壘降低。第六章則研究了摻雜TiO2納米管對(duì)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(jìn)入空穴緩沖層PEDOT中，通過(guò)抑制MEH-PPV和PEDOT之間的化學(xué)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(tuán)之間存在強(qiáng)相互作用，而這種作用減小了PEDOT的空穴傳輸能力，對(duì)于有機(jī)電致發(fā)光器件來(lái)說(shuō)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(lán)光發(fā)射。在對(duì)TiO2納