TFEL发光层体内的点缺陷及其作用

通过对薄膜的光致发光谱的测量 ,研究了分层优化的ZnS∶Er³⁺ 薄膜电致发光器件的发光层体内点缺陷的种类及其在禁带中的能级位置 .结果表明 :ZnS∶Er³⁺ 体内除了作为发光中心的替位铒离子ErZn外 ,主要的点缺陷是S空位V_S、Zn空位V_Zn、浅施主Cl_S 和F_S、深受主Cu⁺ 等 .S空位是双施主能级 ,V¹⁺_S 和V²⁺_S 分别位于导带底1.36和2.36eV处 ;Zn空位是双受主能级 ,V^1-_Zn 和V^2-_Zn 距价带顶分别约为1.00和1.50eV ;Cu+能级位于价带顶12 6eV处.另外 ,还讨论了上述点缺陷对薄膜电致发光的影响 .通过S空位的俄歇型无辐射能量转移 ,降低了稀土掺杂的ZnS薄膜电致发光器件的短波发射强度 ;Cl_S 和F_S 的场发射及Zn空位的碰撞离化是发光层内产生空间电荷的两个可能的因素.     

TFEL妆光层体内的点缺陷及其作用

通过对薄膜的光致发光谱的测量,研究了分层优化的ＺｎＳ：Ｅｒ＾３＋薄膜电致发光器件的发光层体内点缺陷和种类及其在禁带中的能级位置。结果表明：ＺｎＳ：Ｅｒ＾３＋体内除了作为发光中心的替位铒离子Ｅｒ＾２＋外,主要的点缺陷是Ｓ空位Ｖｓ、Ｚｎ空平Ｖｚｎ、浅施主Ｃｌｓ和Ｆｓ、深受主Ｃｕ＾＋等。Ｓ空位是双施主能级,Ｖｓ＾１＋和Ｖｓ＾２＋分别位于导带底１．３６和２．３６ｅＶ处;Ｚｎ空位是双受主能级,ＶＺｎ＾１－和     

SiO_2/SiO界面能级位移光电子能谱的研究

我们在薄膜电致发光(TFEL)器件中使用予热层、加速层及发光层分层优化的方案,予热层除提供电子外,SiO_2/SiO界面的能级位移将决定薄膜场致发光器件中予热能否奏效.尽管半导体界面能级位移的研究已相当成熟,对于较好的研究体系,界面能级位移的研究结果误差不超过0.2～0.3eV,但像SiO_2/SiO界面能级位移的研究很少,因为SiO_2,SiO是非晶,它们的组分又比较复杂,SiO_2和SiO之间界面的偶极矩难以确定,因而利用计算方法确定这种     

新结构SrGa2S4:Ce蓝色TFEL研究

用电子束蒸发制备了新型的SrGa2 S4 ∶Ce薄膜电致发光器件 ,获得了稳定的、色纯度较好的蓝色发光 .在这种结构中 ,介质层的介电常数比传统结构的器件低得多 ,且低于发光层的介电常数 ,这有利于电子在SiO和SiO2 层中的预热和加速     

CeO2/Si薄膜的紫/蓝光跃迁

利用双离子束外延技术制备了CeO2/Si薄膜, 观察到了CeO2室温蓝光发光以及低温紫光致发光(PL)现象. 利用XRD和XPS对薄膜结构及价态进行分析后表明, CeO2的发光机制是由于电子的Ce4f→O2p跃迁和缺陷能级→O2p能级跃迁共同作用的结果, 并且这些缺陷能级位于Ce4f能级上下1 eV的范围内.     

掺杂型Zn(BTZ)2白色有机电致发光器件

合成出近白色电致发光材料——2-(2-羟基苯基)苯并噻唑螯合锌(Zn(BTZ)₂), 以该配合物作为具有电子传输性能的发光层主体, 并在其中掺入不同含量的橙红色荧光染料Rubrene, 制备出具有单一发光层白色OLED器件ITO/PVK:TPD/Zn(BTZ)₂:Rubrene/Al. 由其电致发光(EL)光谱图及相应色坐标值, 确定了Rubrene在Zn(BTZ)₂中的最佳掺杂浓度比为0.05%. 按此掺杂比制备的器件, 色度随外加驱动电压在很大范围内(10~22.5 V)变化很小, 其色坐标均非常接近于白色等能点. 当电流密度为0.1 A/cm², 驱动电压约为20 V, 器件外量子效率最高值为0.63%, 相应发光效率为4.05 cd/A, 此时器件的色坐标为(x = 0.341, y = 0.334), 亮度为4048 cd/m², 器件综合性能达最优. 文中还对上述掺杂型白光器件的发光和电学性能及发光机理进行了深入的研究和探讨.     

p-n嵌段调节有机光电功能材料的能级

有机电致发光技术在通讯、信息、显示和照明等许多领域显现出巨大的商业应用前景,十几年来一直是光电信息领域的研究热点之一.相对于无机电致发光材料而言,有机电致发光材料具有许多优点.在影响有机电致发光器件性能的各种因素中,光电材料的能级扮演着非常重要的角色,这是因为在电致发光二极管中,不同层之间由于能级匹配而产生的势垒对整个器件的驱动电压、发光波长、效率以及寿命等性能都有明显影响,因此研究有机光电功能材料能级的可控调节对推动整个有机电子学的发展具有非常重要的意义.以我们的工作为主,从材料合成的角度介绍了近年来通过p-n嵌段方法调节有机光电功能材料能级的最新研究进展,并对下一步需要研究的热点问题作了展望.     

基于有机小分子和有机-无机杂化钙钛矿复合发光层的白光PeLED

由于优越的光电特性和溶液加工特性,有机-无机杂化钙钛矿材料在发光显示领域展示出极大的应用前景.近两年,有机-无机杂化钙钛矿电致发光器件(Pe LED)得到了快速发展,电致发光效率已经达到了传统有机电致发光器件(OLED)的水平.由于白光是显示和照明领域的最主要光源,因此开发白光Pe LED具有重要的科学和商业价值.本文报道了以有机小分子1,3-bis(9-carbazolyl)benzene(m CP)和有机-无机杂化钙钛矿CH3NH3Pb Br3混合膜作为发光层的一种新型白光Pe LED.首先,通过一步旋涂工艺得到了均匀致密、覆盖度较高的m CP:CH3NH3Pb Br3晶体薄膜.然后以m CP:CH3NH3Pb Br3膜作为发光层的白光Pe LED(器件结构为ITO/PEDOT:PSS/m CP:CH3NH3Pb Br3/tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl(TPBI)/Li F/Al),器件的启亮电压为~3.2 V,最大亮度为~170 cd/m2,电致发光效率为~0.15 cd/A.当偏压为7 V时,Pe LED的CIE色坐标达到了(0.32,0.31),得到了理想的白光.该白光Pe LED基本达到了工业化的要求,同时也为进一步开发更高效、更稳定的白光Pe LED提供了参考思路.     

基于Alq3的有机电致发光器件温度特性的研究

以真空热蒸镀的方法制备了基于八羟基喹啉铝(Alq₃)为发光层的单层和双层有机电致发光器件, 测试了器件在不同温度条件下其电致发光特性的变化, 研究了器件性能的温度特性, 详细分析了温度对器件电流传导机制的影响. 结果表明, 器件的电流-电压特性与陷阱电荷限制电流理论的预测很好地符合. 此外, 由于有机层内载流子迁移率和浓度都随着温度的增加而增加, 导致Alq₃器件的电流随温度单调上升. 不同温度下Alq₃器件的电流传导机制没有改变, 但是电流-电压关系式中的幂指数m随温度无规则变化. 由于温度上升会引起Alq₃发光性能衰减, 所以器件的发光亮度随温度略有上升, 而发光效率随温度单调下降. 电致发光光谱随温度上升出现微小的蓝移, 其单色性的降低是来源于有机半导体材料本身的能级特征.     

CeO2/Si薄膜的紫/蓝光跃迁

利用双离子束外延技术制备了CeO₂/Si薄膜, 观察到了CeO₂室温蓝光发光以及低温紫光致发光(PL)现象. 利用XRD和XPS对薄膜结构及价态进行分析后表明, CeO₂的发光机制是由于电子的Ce4f ® O₂p跃迁和缺陷能级®O₂p能级跃迁共同作用的结果, 并且这些缺陷能级位于Ce4f能级上下1 eV的范围内.     

InGaN单结太阳电池中的浅能级杂质的理论计算和模拟

通过氢有效质量理论(HEMT)对In0.65Ga0.35N(高In组分,Eg=1.31eV)太阳电池材料进行分析,计算出其浅能级施主和受主的重要性质参数电离能:ΔED～10.8meV,ΔEA～90meV.在此基础上得到了室温条件下In0.65Ga0.35N的浅能级施主和受主强电离时的杂质浓度范围:施主9.56×108～4.57×1016cm-3,受主9.56×108～7.84×1016cm-3;并估算了产生杂质能带的最低杂质浓度:施主～1×1018cm-3,受主～5.79×1020cm-3.然后借助AMPS-1D软件对含有部分电离的浅能级施主、受主In0.65Ga0.35N单结太阳电池进行模拟,详细讨论了施主能级和受主能级对载流子的俘获对太阳电池效率的影响.本文结果为InGaN单结和多结太阳电池的掺杂(尤其是p型掺杂)和制备提供了理论参考和帮助。     

8羟基喹啉锌的能态结构研究

由于有机电致发光具有高亮度、低驱动电压、宽光谱范围(整个可见区)和丰富的材料选择等特点,在大面积平板显示器件研究中展现出广阔的应用前景.1987年Tang将多层结构引入有机电致发光器件以来,有机电致发光的研究在材料选择和器件结构等方面都取得了较大的进展.Adachi,等将有机电致发光器件制备成具有电子和空穴输运层的典型结构(ITO/空穴输运层/发光层/电子输运层/Mg:Ag).Burroughes和Heeger先后分别将聚合物引入有机电致发光研究中,用聚合物作为空穴输运层或发光层均取得了较好的效果.在有机小分子材料中,8羟基喹啉金属化合物一直是一个十分引人注目的材料体系,特别是8羟基喹啉铝和锌,其电致发光亮度超过15000cd/m~2.本文对8羟基喹啉锌的光致发光、吸收和激发光谱进行了研究,发现8羟基喹啉锌的发光来自380nm的吸收带,并且给出了可能的能态结构.1实验8羟基喹啉锌粉末材料是由本实验室自己合成的,其杂质浓度低于10~(-5).8羟基喹啉锌薄膜采用真空蒸发方法制备,蒸发时的真空度为1.07×10~(-2)Pa.8羟基喹啉锌粉末的光致发光光谱和激发光谱是利用MPF-4荧光分光光度计测量的,光致发光光谱的激发光波长为365nm,激发光谱的检测光波长为520nm.8羟基喹啉锌薄膜的吸收光谱是利用UV-360分光光度计测量的.     

Cu_2BaSn(S,Se)_4薄膜研究进展

Cu_2BaSn(S, Se)_4薄膜是在Cu_2ZnSn(S, Se)_4的基础上发展提出的一类新型半导体材料.具有与Cu_2ZnSn(S,Se)_4相类似的性质特点,如直接带隙、带隙可调(1.5～2.1 e V)、p型半导体特性、大吸光系数、高载流子迁移率和良好化学稳定性等.更重要的是, Cu_2ZnSn(S, Se)_4中Cu和Zn原子半径相似,易出现铜锌位置互换形成反位缺陷.而Cu_2BaSn(S, Se)_4中Ba和Cu的原子半径相差较大,反位缺陷形成能较高,不易形成缺陷.因此通过将Ba取代Zn后形成的Cu_2BaSn(S, Se)_4能缓解反位缺陷和带边拖尾等问题,使得Cu_2BaSn(S, Se)_4成为了替代Cu_2ZnSn(S, Se)_4的可选材料之一.另外Cu_2BaSn(S, Se)_4具有优异的光电特性,使其成为光电领域非常重要的材料之一.本文主要阐述了近几年来Cu_2BaSn(S, Se)_4薄膜的研究进展.包括基本特性,如结构和吸光特性等、各种生长方法的优缺点和在太阳能电池及光电化学等领域的研究进展情况.最后总结并展望了Cu_2BaSn(S, Se)_4的应用前景,为未来的研究提供方向.     

真空蒸镀聚苯硫醚薄膜的电学双稳态研究

研究发现, 通过真空蒸镀制得的聚苯硫醚(PPS)薄膜具有电学双稳态的特性. 由PPS薄膜制备的器件结构为: 玻璃/ITO/PPS (300 nm)/金. 施加5 s的80 V电压脉冲可将PPS薄膜转变为低阻态, 再施加5 s的100 V电压脉冲则可将其转回高阻态. 此特性有可能应用于数据存储. 作为存储器件, 其临界电压为40 V, 其读取电压为5 V. 实验表明, 外加电压下PPS薄膜电导状态的改变可能与C, S之间的电子转移有关.     

二辛基酞菁氧钒的合成、表征和半导体性质

设计与合成了2,3-二辛基酞菁氧钒(2,3-C8OVPc),2,16(17)-二辛基酞菁氧钒(dp-C8OVPc),1,15-二辛基酞菁氧钒(1,15-C8OVPc)和1,18-二辛基酞菁氧钒(1,18-C8OVPc)4种可溶性酞菁氧钒衍生物,研究了辛基位置对该类化合物的物理化学性质、固态薄膜形貌和有机薄膜晶体管(OTFT)器件性能的影响.在溶液状态下,辛基的位置对共轭分子的吸收光谱和前线轨道能级影响很小,它们的最大吸收峰均在700 nm左右,最高被占分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)能级分别约为-5.20和-3.80 eV.在薄膜状态下,吸收光谱显著红移,且红移幅度与辛基的位置有关.4个化合物在薄膜中均以edge-on的方式排列,由它们制备的底栅-顶接触型OTFT器件的迁移率均大于0.1 cm~2/(Vs),其中2,3-C8OVPc的迁移率最高,达到0.19 cm~2/(Vs).     

8-羟基喹啉铝膜的电学输运特性分析

有机电致发光获得突破性进展以来,8-羟基喹啉铝(Alq)一直是人们关注的焦点.它具有良好的成膜特性、较高的发光效率和好的稳定性,促使有机电致发光器件进入实用阶段Alq是有机电致发光器件中广泛使用的材料,它作为发射层或电子输运层材料,用以研究有机电致发光的机理和探索高效率高稳定性的器件.Alq单层器件,在适当的电极(如镁、铝等)下,也能产生电致发光,且亮度-电流也同样满足线性关系,说明它与多层结构器件的发射机理一样,属复合型发射 但单层Alq膜层的输运特性与接触特性研究较少,而膜层的输运特性和接触特性又是决定Alq在高场(>10~5V/cm)下产生发射的关键问题. 另外,实验观测到单层Alq器件电致发光的衰减与其输运特性的变化有紧密的相关性.本文通过对电流-电压特性及电容-电压特性测试研究,初步了解单层Alq膜层的输运特性,并且对输运过程提出一个简单模型1 实验结果在经过清洗处理的电阻为150Ω/(?)的ITO衬底上,依次蒸发沉积8-羟基喹啉铝,金属镁、银. 沉积条件:8-羟基喹啉铝在4×10~3Pa真空下,以0.3nm/s速度沉积到未加热的ITO     

基于金纳米粒子修饰空穴注入层的高效率钙钛矿发光二极管

有机-无机杂化钙钛矿电致发光器件(Pe LEDs)在平板照明和显示等方面有着重要应用前景,并且具有成本低和制备过程简单等优点,近年来吸引了越来越多科学家的关注和研究.如何通过优化器件结构,进一步提高Pe LEDs的电致发光效率及发光的稳定性是当前的研究热点.在优化光电器件性能上,金纳米粒子(Au NPs)以其特殊的小尺寸效应提供了诸多材料没有的特殊优势.本文以Frens法制备了粒径为~20 nm的水溶性Au NPs,然后以一定体积比加入到空穴注入层Poly(3,4-Ethylene Dioxythiophene):Poly(Styrene Sulfonate)(PEDOT:PSS)中,制备成AuNPs修饰的Pe LEDs.实验结果发现,加入Au NPs后,CH_3NH_3PbBr_3钙钛矿薄膜的光致发光性能和电致发光性能都得到了显著的提高,分别为原先的~2.41倍和~1.48倍.其中,Au NPs修饰的PeLEDs的启亮电压为~3.0 V,最大亮度为~16050 cd/m~2,最高电流效率为~7.02 cd/A.机理研究表明,AuNPs的表面等离子体局域共振吸收谱与发光层CH3NH3Pb Br3的荧光发射谱重叠得很好,因此Au NPs能加快PEDOT:PSS/CH_3NH_3PbBr_3界面处激子的发光辐射退激速率,从而减少了该界面处的激子被附近的剩余载流子(空穴)淬灭的数量,使界面处更多的激子被用来发光,从而提高了激子的利用率.本文提出了一种通过Au NPs界面修饰来提高Pe LEDs发光效率的有效途径,这对于Au NPs表面等离子体共振的基础研究以及改善Pe LEDs的发光效率都具有非常重要的意义.     

基于PA_2(CsPbBr_3)_(n-1)PbBr_4二维层状钙钛矿的电致发光二极管

进一步提高全无机卤铅钙钛矿材料CsPbBr_3的发光效率,对制备高效率、高稳定性的电致发光二极管(PeLED)具有重要意义.制备纳米级的钙钛矿量子点,一方面有助于提高激子的束缚能和钙钛矿晶体的荧光效率,另一方面也有利于形成连续、致密的二维层状钙钛矿薄膜.本文采用"原位生长"的策略,将一种具有长链结构的丙基溴化胺(CH_3CH_2CH_2NH_3Br,PABr)作为添加剂,与CsPbBr_3的前驱体溶液进行共混,得到PA_2(CsPbBr_3)_(n-1)PbBr_4钙钛矿量子点.形成的二维层状钙钛矿薄膜均匀致密,在光致发光条件下,呈现出明亮的蓝绿光发射(发光峰位于506 nm).在电致发光方面,基于PA_2(CsPbBr_3)_(n-1)PbBr_4的PeLED启亮电压为~4.2 V,最大亮度为~2370 cd/m~2,最高电流效率为~1.06 cd/A,最高EQE为~0.57%.相较于传统方法,本工作在制作工艺、成膜质量以及PeLED的发光效率有了显著的提升,为将来进一步探索低成本、高效率的蓝光PeLEDs提供了一种可行的思路.     

高效蓝紫光器件的实现: 苯撑与硅芴共聚物同聚硅芴共混

以苯撑与硅芴共聚物(PSiF6-PPP)同聚硅芴(PSiFC6C6)的共混物做发光层, 制备了高效的蓝紫光聚合物发光二极管, 研究了共混比例对器件性能的影响. 发现当PSiF6-PPP与PSiFC6C6的质量比为1︰3时器件性能最优, 在发光亮度为105 cd/m²时, 器件的外量子效率可以达到1.96%, 电致发光光谱的峰值位于397 nm, 半高宽为67 nm. 分析表明, PSiFC6C6向PSiF6-PPP的能量转移以及共混后电子和空穴注入的均衡, 是使器件性能明显提升的主要原因.     

热蒸发法制备以有机小分子-无机钙钛矿复合薄膜为发光层的白光PeLED

近年来,金属卤化物钙钛矿发光器件（PeLED）的研究取得了很多突破,其电致发光（electroluminescence, EL）性能得到了很大提高,但关于白光PeLED的报道较少.本文报道了用真空热蒸发法制备结构为ITO/MoO₃/TAPC/TCTA/CsPbBr₃/mCP/TmPyPB/LiF/Al的白光PeLED器件,其中CsPbBr₃/mCP作为发光层.扫描电子显微镜和X射线衍射测试结果证明,热蒸发法可制得微米级尺寸的钙钛矿晶粒,并且钙钛矿薄膜晶粒的择优生长取向为（100）晶面.研究发现,有机小分子材料mCP对钙钛矿薄膜有钝化作用,可用于改善发光层的成膜性,减小陷阱密度;并且陷阱密度随着mCP膜厚增加而减少.此外, mCP膜厚对白光中不同光色的比例和载流子复合区域的移动也有影响.当CsPbBr₃膜厚为20 nm、mCP膜厚为10～30 nm时可得到白光PeLED.其中,当mCP膜厚为20 nm时,由于蓝、绿、红光比例最均衡,所获得的白光质量最好,其器件的显色指数最高达到89,最优色坐标则为（0...