聚合物半導(dǎo)體發(fā)光二極管的研究.pdf

1、聚合物/有機(jī)電致發(fā)光作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域不斷吸引著越來(lái)越多的人們，目前己成為平板顯示領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)信息顯示技術(shù)提出越來(lái)越高的要求。色彩豐富、低耗能、綠色環(huán)保、輕便甚至可卷曲的顯示屏成為人們追求的目標(biāo)。聚合物/有機(jī)電致發(fā)光二極管由于其低壓驅(qū)動(dòng)、高效發(fā)光、色彩豐富、響應(yīng)快、視野寬及易于實(shí)現(xiàn)超薄輕便等優(yōu)點(diǎn)，正迎合了這一要求，它必將成為信息時(shí)代一種理想顯示技術(shù)。但其效率低、壽命短、性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)是當(dāng)前亟待解決的。

2、當(dāng)今研究主要集中在大量開(kāi)發(fā)高發(fā)光效率、物理性質(zhì)穩(wěn)定的有機(jī)發(fā)光材料和載流子輸運(yùn)材料，改進(jìn)器件結(jié)構(gòu)等方面。理論上，深入研究其發(fā)光機(jī)理，弄清其微觀物理過(guò)程是很迫切的任務(wù)。 本論文以提高聚合物/有機(jī)電致發(fā)光二極管的效率與穩(wěn)定性為目的，從材料制備、器件結(jié)構(gòu)以及基本理論進(jìn)行了較為深入的研究。主要研究方法、成果和結(jié)論總結(jié)如下： 1)從分子設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)的思想出發(fā)，合成了一系列新型電荷傳輸聚合物。以18-冠-6為相轉(zhuǎn)移催化劑以鄰二氯苯為

3、溶劑由N，N′-二苯基聯(lián)苯二胺與對(duì)鹵烷基苯進(jìn)行Ullmann反應(yīng)制得單體N，N′-二(4-烷基苯)-N，N′-二苯基聯(lián)苯二胺(烷基-TPD)，然后以氯苯為溶劑SnCl4或AlCl3作催化劑通過(guò)Friedel-Crafts反應(yīng)和1，4-雙鹵甲基苯(BCB)，9，10-雙鹵甲基蒽(BCA)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，將TPD結(jié)構(gòu)單元引入到聚合物的主鏈。采用循環(huán)伏安(CV)法結(jié)合紫外一可見(jiàn)(UV-VIS)吸收光譜研究了聚合物TPD(PTPD)的能帶結(jié)構(gòu)，研

4、究發(fā)現(xiàn)，聚合前后TPD的能帶結(jié)構(gòu)沒(méi)有太大的改變。測(cè)定了聚合物TPD的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。發(fā)現(xiàn)所有聚合物TPD的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)均遠(yuǎn)高于小分子TPD，最高可達(dá)248℃。因此，這些電荷傳輸聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性，在制備高穩(wěn)定性的發(fā)光二極管方面具有優(yōu)勢(shì)。 2)設(shè)計(jì)和制備了新型的發(fā)光二極管。采用的方法是在聚合物和有機(jī)小分子組成的異質(zhì)結(jié)器件中摻雜。異質(zhì)結(jié)的基本結(jié)構(gòu)為PTPD/AI<,q3>,摻雜劑選用紅色高效熒光染料Rubrene和D

5、CJTB。考察了器件的效率與穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)空穴傳輸層(HTL)的電子傳輸層(ETL)同時(shí)摻雜Rubrene時(shí)，器件電致發(fā)光的量子效率為1.47％大約是未摻雜器件0.74％的兩倍；當(dāng)空穴傳輸層(HL)摻雜Rubren而電子傳輸層(ETL)摻雜DCJTB時(shí)，器件的量子效率是大約是未摻雜器件三倍；摻雜器件的穩(wěn)定性顯著高于未摻雜器件，其中雙層摻雜不同的摻雜劑器件為最高，所有用PTPD作為HTIL材料的器件穩(wěn)定性均高于用TPD作為HTL材料

6、的參考器件的穩(wěn)定性。 3)提出了聚合物/有機(jī)小分子異質(zhì)結(jié)摻雜器件的發(fā)射機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明：其電致發(fā)光出現(xiàn)主體發(fā)光與客體發(fā)光互換現(xiàn)象，摻入的染料由客發(fā)光體變成了主發(fā)光體。基于電致發(fā)光(EL)光譜，我們認(rèn)為載流子復(fù)合機(jī)制為載流子陷阱和F6rster能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的共同作用。另外，提出了發(fā)光二極管穩(wěn)定性改善的機(jī)理，認(rèn)為器件的穩(wěn)定性與主體分子和摻雜分子激子的單重態(tài)(S<,1>)和三重態(tài)(T<,1>)活性、材料的電化學(xué)穩(wěn)定性有密切關(guān)系。

7、 4)建立了聚合物摻雜有機(jī)小分子發(fā)光二極管雜質(zhì)陷阱模型。在新型空穴傳輸聚合物聚TPD(PTPD)中摻雜電子傳輸有機(jī)小分子熒光染料Rubrene制成單層薄膜器件?？疾炝瞬煌瑩诫s濃度以及不同薄膜厚度器件的電致發(fā)光性能，結(jié)果表明存在雜質(zhì)陷阱效應(yīng)?；诠腆w中雙注入理論，假設(shè)雜質(zhì)陷阱限制在分立能級(jí)上，通過(guò)求解泊松方程，得到了摻雜器件J-V特性解析模型。該模型的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。從該陷阱模型得出如下結(jié)論：摻雜主要引起器件中有機(jī)層的有效載流子遷移