聚合物电致发光器件的老化机理和发光性能的光谱研究

摘要

聚合物发光二极管(PolymerLight-EmittingDiodes)(PLEDs)由于其在全色显示方面潜在的应用前景，得到了越来越多的关注。虽然对于聚合物电致发光的研究开始于半个世纪前，但与此相关的很多基本问题如寿命、老化、缺陷等还没有得到解决。本学位论文主要从三方面对ITO/PEDOT/P-PPV(poly[phenyl-substitutedp-phenylene-vinylene])/钡(Ba)/铝(Al)型结构的聚合物发光二极管器件的缺陷、光老化机理以及器件性能提高的途径进行了系统研究。 首先，在本文的前三章中，介绍了导电聚合物的发光原理以及评价指标，同时讨论了本论文用到的主要试验方法：显微喇曼光谱的原理及其在法庭科学上的应用一例。 其次，通过发光光谱，显微图像以及喇曼光谱等方法PLEDs中的黑斑缺陷进行了系统研究。试验结果表明，黑斑是一种普遍存在于各种PLEDs中的缺陷，严重影响器件的性能。黑斑尺寸在外加电压的驱动下会以指数规律增加，主要原因在于PLEDs器件在制备过程中由于颗粒物而在阴极上形成许多间隙缺陷，这为空气和水份扩散提供了通道，在外加电压的驱动下，器件中的聚合物与氧气发生电化学反应，反应产物破坏了聚合物与阴极的有效接触，从而造成了黑斑的长大。同时由喇曼光谱的实验结果可以看到，P-PPV作为一种颗粒物普遍存在于PLEDs器件中，而且在黑斑中心附近的电化学反应会破坏P-PPV的有效共轭长度，并产生羰基。 同时，在紫外光的长时间照射，PLEDs器件会发生不可恢复的光老化；在实验室环境下对PLEDs进行紫外光老化，将造成聚合物P-PPV的共轭主链断裂，从而降低了它的有效共轭长度，增加了载流子传输的电阻，并最终导致器件发光失败；有H2O存在的情况下，光老化过程主要发生在空穴传输层：聚合物PEDOT:PSS层。光老化使得聚合物PEDOT:PSS的掺杂性质发生变化，因此改变了空穴传输层的导电特性，并最终导致器件发光失败；喇曼光谱和光致发光光谱都对共轭聚合物有效共轭长度变化非常敏感，可以作为判断共轭长度变化的简单依据。此外，共振喇曼光谱(以He-Ne为光源)可以作为区分掺杂和去掺杂的聚合物PEDOT:PSS的一种灵敏方法。 最后，本论文通过电调制吸收光谱、电流-电压-发光强度特性曲线等测量方法，对两组ITO/PEDOT/MEH-PPV(P-PPV)/金属(金属氟化物)/铝(Al)型结构聚合物发光二极管器件中提高电子注入的机制进行了研究。电调制吸收光谱对不同器件内建电场的测量的结果表明，通过降低阴极电子注入势垒可以有效提高电子注入效率。基于器件的内建电场不随阴极材料功函数的不同而改变以及绝缘层的插入能够有效提高电子注入效率的实验事实，我们认为在聚合物/阴极界面上偶极矩的产生和能带的弯曲是造成电子注入效率提高的主要原因。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

第二章聚合物发光二极管的基本问题

第三章显微共焦喇曼光谱方法的原理及其特点

第四章聚合物发光二极管中黑斑的研究

第五章聚合物P-PPV发光二极管的光老化研究

第六章不同阴极材料PLEDs的电调制吸收光谱研究

致谢

参考文献

个人简历及攻读博士学位期间所发表的论文