驗(yàn)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(gè)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(duì)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(gè)器件只有一個(gè)p-n結(jié)。Gao課題組采用平面型(planar)LEC結(jié)構(gòu)，兩個(gè)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(duì)LEC發(fā)光機(jī)理還存在著一定的爭(zhēng)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(jí)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(yàn)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(jí)的鋁顆粒對(duì)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(gè)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(jì)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(duì)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