聚合物半導體發(fā)光二極管的研究.pdf

1、聚合物/有機電致發(fā)光作為一個新興的研究領域不斷吸引著越來越多的人們，目前己成為平板顯示領域的一個研究熱點。信息技術的飛速發(fā)展，對信息顯示技術提出越來越高的要求。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。聚合物/有機電致發(fā)光二極管由于其低壓驅動、高效發(fā)光、色彩豐富、響應快、視野寬及易于實現(xiàn)超薄輕便等優(yōu)點，正迎合了這一要求，它必將成為信息時代一種理想顯示技術。但其效率低、壽命短、性能不穩(wěn)定等缺點是當前亟待解決的。

2、當今研究主要集中在大量開發(fā)高發(fā)光效率、物理性質穩(wěn)定的有機發(fā)光材料和載流子輸運材料，改進器件結構等方面。理論上，深入研究其發(fā)光機理，弄清其微觀物理過程是很迫切的任務。 本論文以提高聚合物/有機電致發(fā)光二極管的效率與穩(wěn)定性為目的，從材料制備、器件結構以及基本理論進行了較為深入的研究。主要研究方法、成果和結論總結如下： 1)從分子設計和材料設計的思想出發(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)苯二胺與對鹵烷基苯進行Ullmann反應制得單體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Friedel-Crafts反應和1，4-雙鹵甲基苯(BCB)，9，10-雙鹵甲基蒽(BCA)進行縮聚反應，將TPD結構單元引入到聚合物的主鏈。采用循環(huán)伏安(CV)法結合紫外一可見(UV-VIS)吸收光譜研究了聚合物TPD(PTPD)的能帶結構，研

4、究發(fā)現(xiàn)，聚合前后TPD的能帶結構沒有太大的改變。測定了聚合物TPD的玻璃化轉變溫度。發(fā)現(xiàn)所有聚合物TPD的玻璃化轉變溫度(Tg)均遠高于小分子TPD，最高可達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。 2)設計和制備了新型的發(fā)光二極管。采用的方法是在聚合物和有機小分子組成的異質結器件中摻雜。異質結的基本結構為PTPD/AI<,q3>,摻雜劑選用紅色高效熒光染料Rubrene和D

5、CJTB?？疾炝似骷男逝c穩(wěn)定性。實驗表明，當空穴傳輸層(HTL)的電子傳輸層(ETL)同時摻雜Rubrene時，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；當空穴傳輸層(HL)摻雜Rubren而電子傳輸層(ETL)摻雜DCJTB時，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/有機小分子異質結摻雜器件的發(fā)射機制。實驗表明：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?；陔娭掳l(fā)光(EL)光譜，我們認為載流子復合機制為載流子陷阱和F6rster能量轉換過程的共同作用。另外，提出了發(fā)光二極管穩(wěn)定性改善的機理，認為器件的穩(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、材料的電化學穩(wěn)定性有密切關系。

7、 4)建立了聚合物摻雜有機小分子發(fā)光二極管雜質陷阱模型。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，結果表明存在雜質陷阱效應?；诠腆w中雙注入理論，假設雜質陷阱限制在分立能級上，通過求解泊松方程，得到了摻雜器件J-V特性解析模型。該模型的計算值與實驗結果一致。從該陷阱模型得出如下結論：摻雜主要引起器件中有機層的有效載流子遷移