电致发光有机薄膜中空间电荷对载流子密度的影响

通过对有机半导体发光器件(ITO／PPV／AL)中载流子传输特性的研究，分析了空间电荷对器件中电流的影响。对电流密度J与薄膜厚度d的关系进行了分析。并讨论了获得较高的电致发光效率所用的薄膜的厚度变化范围和掺杂的影响。     

立方氮化硼空间电荷限制肖特基二极管研究

为解决金属/立方氮化硼（c-BN）接触问题, 提出Si掺杂的立方氮化硼单晶的上表面采用Cu,Zn合金探针、 下表面采用Ag浆烧结, 制备一个空间电荷限制肖特基二极管。室温下I V特性实验数据表明, 在10 V时器件的整流比为370。提出了该器件的等效电路模型, 并且结合空间电荷限制电流和热电子发射理论对实验结果进行了分析。结果表明, 正向电流与电压呈现二次幂函数关系。实验测量发现, 该二极管开启电压高达4.2 V, 最高工作温度超过500 ℃。     

单异质结有机薄膜电致器件发光过程的理论模型

在Fowler—Nordheim方程的基础上，利用高斯定理对单异质结有机薄膜电致发光器件的发光过程进行理论分析和计算。计算结果表明在单异质结电致发光器件中，可降低器件的电流水平，提高器件的发光效率。     

氯化钠作为阴极缓冲层的有机电致发光器件

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLED)具有驱动电压低、亮度和电流效率高、响应时间快、易实现大面积柔性等突出优点,在显示和照明等领域有广阔的应用前景.但是,由于这种二极管价格高昂,严重影响了其市场化的步伐.本研究使用价格便宜的氯化钠(NaCl)薄膜作为OLED器件的阴极缓冲层,以ITO玻璃为衬底,制作了结构为ITO/NPB(60?nm)/Alq3(50?nm)/NaCl(xnm)/Al(100?nm)的器件,其中x=0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5?nm.通过分析器件亮度-电压-电流特性,详细研究了NaCl薄膜厚度变化对OLED性能的影响.在器件阴极和Alq3之间加入一层NaCl薄膜后,J-V特性曲线明显向左移动,器件的开启电压明显下降.并且,随着NaCl薄膜的厚度逐渐增加,在0–2.0?nm范围,器件的开启电压随着厚度的增加而明显降低.当NaCl薄膜的厚度为2.0?nm时,器件的开启电压最低.NaCl薄膜的厚度超过2.5?nm时,随着NaCl薄膜厚度的增加,器件的开启电压也缓慢增加.但是,即使NaCl薄膜的厚度增加到3.5?nm,器件的开启电压还是远低于没有插入NaCl薄膜器件的开启电压.当插入NaCl薄膜的厚度小于2.5?nm时,器件的电流效率远大于没有NaCl薄膜的器件.同时,结合载流子隧穿方程,深入分析了相关的物理机制.本研究为降低OLED生产成本开辟了一条新的途径.     

退火工艺对BST薄膜电学性能的影响

应用RF平面磁控溅射技术在Pt/SiO2/Si(100)衬底上沉积BST薄膜,研究了退火气氛与退火工艺对BST薄膜电学性能的影响。实验发现,退火有利于提高薄膜的结晶度,且薄膜的折射率、介电常数和漏电流特性等性能与薄膜的退火工艺密切相关,和N2气氛中退火的BST薄膜相比,O2气氛退火的BST薄膜具有较大的介电常数和较小的漏电流,可满足DRAMs器件应用的要求。     

太阳能电池用FTO/NTO复合薄膜的研究

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了FTO/NTO复合薄膜.通过紫外可见光谱(UV-vis)、双电测四探针仪和电化学工作站对薄膜的光电性能进行表征,测量并分析了NTO阻挡层(兼作传输层)厚度改变对FTO/NTO复合薄膜组装器件光电性能的影响.实验结果表明:阻挡层厚度的变化能改变光生载流子的寿命,当NTO薄膜厚度为90 nm时,光生载流子寿命最高,阻挡层抑制光生载流子复合的效果最好; FTO/NTO复合薄膜的可见光透过率可达84%以上,同时能满足正向电子传输的导电要求.     

Si/SiO_2和Si/SiN_x/SiO_2超晶格的能带结构

利用Kronig-Penney模型从理论上计算了Si/SiO2和Si/SiNx/SiO2多层膜结构中量子阱的能带结构,进一步分析了各亚层薄膜厚度对能带结构和有效质量的影响.结果发现,适当减少亚层的厚度都能使得纳米Si薄膜的带隙发生明显宽化.在Si/SiO2超晶格中,Si量子阱层带隙能量随着Si层厚度的变化符合EPL(eV)=1.6+0.7/d2关系,与我们的计算结果十分吻合.在Si/SiNx/SiO2超晶格系统中,可以通过控制各亚层厚度,尤其是Si和SiNx层厚度,均能够有效地控制发光.     

非晶Mg-In-Sn-O薄膜晶体管的制备及有源层厚度对其电学性能的影响

制备了Mg-In-Sn-O薄膜晶体管(MITO-TFT)并探究了其电学性能.作为薄膜晶体管有源层的MITO薄膜在室温条件下通过射频磁控溅射沉积在SiO2/p-type Si衬底上.为了优化MITO-TFT的器件性能,研究了有源层厚度对器件性能的影响.结果表明25nm厚度的器件拥有最高的迁移率,为12.07cm2/Vs,同时阈值电压为4.8V,开关比为1.95×106.     

共轭聚合物MDMO-PPV的压阻效应研究

本文使用纳米压痕技术测试了聚[2-甲氧基-5-(3′,7′-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔](MDMO-PPV)的机械性能,发现MDMO-PPV薄膜的杨氏模量与测试时的最大载荷相关.当载荷撤去后,在薄膜上有一个可以通过预压除去的残余形变.预压处理后,薄膜表现出良好的弹性.我们还制备了ITO\MDMO-PPV(80nm)\Al(75nm)结构的压阻器件,测试了在不同压力下的J-V特性曲线.在电压小于1V时,器件的电流传输机制在不同外加压力下均呈现欧姆定律机制;而在电压2~5V范围内,随外加压力增大,电流传输呈现陷阱电荷传输机制(TCLC)和欧姆定律机制共同作用,并逐渐转变为欧姆定律机制.器件在工作电压为1.5V时压阻系数最大,达到3.92×10-2 Pa-1.最后我们对外加压力如何影响器件电流的传输提出了一种可能的机理解释.     

基于旋涂-蒸发两步法的CsPbBr3钙钛矿太阳能电池

介绍了一种应用于CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的旋涂-蒸发两步法工艺,用一步蒸发的方法取代了传统的多步旋涂法,精确地控制了CsBr的厚度,提高了器件的重复性;当CsBr的厚度优化到260 nm时,可以得到纯CsPbBr₃钙钛矿．分析了退火温度对钙钛矿薄膜结晶度的影响,结果表明：在350℃下可以得到高质量的钙钛矿薄膜,最优钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率为7.2%,开路电压为1.27 V,短路电流为7.55 mA/cm²,填充因子为0.752;此外,所制备的CsPbBr₃钙钛矿薄膜在光电探测器应用方面也表现优异,在空气环境下表现出良好的稳定性．     

基于八羟基喹啉铝有机发光二极管的研制

以八羟基喹啉铝(Alq3)和芳香二胺(TPD)为有机原材料,用热蒸发方法把它们蒸镀成薄膜并制作成有机发光器件．原子力显微镜观测得到Alq3和TPD薄膜为均匀、规整的不定形结构．研制的有机发光二极管(OLEDs)具有良好的整流特性、发光特性和稳定性,发光亮度随外加电压增加而逐渐增大,发光亮度最高达1813cd／m^2。     

电致发光有机薄膜中载流子的输运

研究电致发光有机薄膜中载流子的输运过程,迁移率是描述输运过程的关键物理量。根据载流子在格点间跳跃（hopping)输运理论,提出了一个有机薄膜中载流子输运的理论模型,推导出了迁移率的理论公式,以聚对苯乙炔（poly(p-phenylene vinylene)为例,数值计算了其在不同温度和电场下的迁移率,与实验符合得很好。     

Reverse leakage current in AlGaN-based ultraviolet light-emitting diodes

The reverse leakage characteristics of AlGaNbased ultraviolet light-emitting diodes fabricated on sapphire substrate are studied by temperature-variable current–voltage(I–V)measurement from 300 to 450 K.At low-reverse bias range(0–0.5 V),the reverse leakage current exhibits tunneling characteristics.Meanwhile,under a more negative reverse bias range([0.5 V),the log(I)–log(V)plots exhibit close-to-linear dependency,which is in good agreement with the transport mechanism of space-charge limited current.A phenomenological leakage current model focusing on electron transmission primarily through continuous defect band formed by linear defects like dislocations is suggested to explain the reverse current–voltage characteristics.     

输运层厚度与迁移率对双层有机发光器件性能的影响

基于一些合理假设与近似,建立了具有欧姆接触载流子注入的双层有机电致发光器件的解析模型．模型中计算参数只有空穴和电子输运层的厚度、迁移率、外加电压及材料参数Fh和Fe,且这些参数都是可以通过测量得到的．研究了材料参数Fh,Fe对器件复合电流密度的影响及空穴输运层厚度和载流子迁移率对器件电场强度和复合电流密度的影响．结果表明：空穴输运层厚度和载流子迁移率引起电场强度的重新分布,进而对复合电流密度产生影响;接触限制电极注入少数载流子的器件可以取得比欧姆接触注入多数载流子的器件更高的复合电流．     

Influence of the electric field on carriers recombination zone in bilayer organic electroluminescent device

The electroluminescence (EL) of bilayer devices (ITO/Polymer/Alq₃/Al) made from two PPV derivatives (MN-PPV and MEH-PPV), respectively, and the influence of the organic layers’ thickness on the characteristics of the device are investigated. Different spectra and variations are observed for different thicknesses of Alq₃ layer in this bilayer organic light-emitting diodes (LEDs) as increasing applied bias. Based on the energy level and field-assisted tunneling at the interface, we attributed these phenomena to electric field redistribution in the device and field-assisted charges being transported and tunneling through energy barrier at high electric field.     

聚合物双层结构实现稳定的白光发射

通过聚乙烯咔唑(PVK)和发绿光的9’9-二辛基芴(DOF)与硒芬(SeH)的共聚物(PFSeH)形成聚合物双层器件结构(ITO/PEDOT/PVK/PFSeH/Ba/A l)实现白光发射.通过优化PVK和PFSeH各层的厚度,得到了光谱稳定的白光发射.在电压为13V时该器件的最大发光效率为0.51 cd/A,相应的亮度为750 cd/m2和色坐标C IE1931为(0.32,0.32).在10~18 V的电压范围内双层器件的白光发射光谱稳定不变.双层器件发白光的原因是由于PVK层的蓝光发射和PFSeH层的绿光发射及PFSeH与PVK双层界面间形成基激复合物的红光发射.     

高介电栅介质ZrO2薄膜的物理电学性能

采用脉冲激光沉积方法在Si衬底上沉积了ZrO2栅介质薄膜,X射线衍射分析表明该薄膜经过450℃退火后低介电界面层得到抑制,仍然保持非晶状态;电学测试显示10 am厚ZrO2薄膜的等效厚度为3.15 nm,介电常数12.38,满足新型高介电栅介质的要求,在-1 V偏压下Al/ZrO2/Si/Al电容器的漏电流密度为1.1×10-4A/cm2.     

一种新颖的空穴阻挡材料的合成、表征与空穴阻挡特性研究

利用Yamamoto偶联反应合成了间位连接双氧桥联的联苯衍生物(MDBP)。循环伏安法及吸收光谱分析表明MDBP具有较低的HOMO能级(6.12 eV)和较高的氧化电位(2.5 V);利用结构ITO/NPB/MDBP/Alq3/Li/Al的多层器件,探讨了MDBP厚度、电压对空穴阻挡性能的影响,结果表明较高电压下该材料对空穴的阻挡能力与BCP相当。并利用MDBP为空穴阻挡层制备了白光器件。     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律,理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响.考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响,计算了界面处的电流自旋极化率.结果表明,高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高.同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

多晶硅膜改善薄发射区晶闸管开通特性机理分析

本文通过建立发射区两区模型,对多晶硅膜改善薄发射区晶闸管开通特性的机理进行了分析,结果表明:基区注入的少子在多晶硅区运动受障碍导致等效薄发射极晶体管的电流增益提高;多晶硅膜的少子迁移率和寿命是提高电流增益的两个关键参数.管芯测试结果亦表明,由于多晶硅膜的作用,薄发射区晶闸管的开通特性并未因发射区很薄而受影响.