Lecture 10. 麻省理工有机光电子课件
有机光电子学
Reporter: Liu Yang Groups: Pan Zhenghuan
Organic Light Emitting Diode(OLED)
Outline
Introduction of Background
Molecular structures
• 1. Green Emitting Devices
(a) Single and (b) double heterostructure OLEDs for the green spectral region.
Device Structures and Characterization
Current–voltageand luminance–current characteristics of the green emitting devices: single heterostructure (– –) and double heterostructure (—).
Current Injection and Transport
Current-voltage characteristics for different injection and transport mechanisms : (a)log J – logV for space charge and trap limited transport, (b) log J/F3/4 – F1/2 for thermionic emission.
Summary
01
02 03 04 05
Multilayer structures with properly chosen organic transport materials and emitter dyes are a successful approach.
光电子光源PPT课件
定地发光了。
3、荧光灯
荧光灯的基本工作电路
荧光灯的基本工作电路如下:
日光灯的光谱
3、荧光灯
荧光灯优点
高光效 发光均匀 光色柔和 结构简单 安装方便 温度低 光效高(比白炽灯高2-3倍) 寿命长(3000小时以上) 电子镇流无频闪(20K-100KHZ )。
2、卤钨灯 PAR灯--冷反射定向照明卤钨灯
2、卤钨灯
冷光束卤钨灯 由卤钨灯泡和介质膜冷光镜组合而成,具有体
积小、造型美观、工艺精致、发光效率高、使 用寿命长、光线柔和舒适等特点。 应用于商业橱窗、舞厅、宾馆、展览厅、博物 馆等室内照明,是最佳装饰照明光源。 冷光束卤钨灯的介质膜冷光镜对可见光反射比 达0.95,对红外线可过滤约80%,因此被称 为冷光灯。
色 温:以绝对温度K来表示,即将一标准黑体加热,
湿度升高以一定程度时颜色开始由深红—浅红—橙 黄—白—蓝,逐渐改变,某光源一黑体的颜色相同时, 我们将黑体当时的绝对湿度称为该光源之色温。色温 在3000K以下,光色偏红给人以温暖的感觉:色温超过 6000K,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,色温在4000K 左右,人在此色调下,无特别明显的视觉心理效果, 故称为“中性”色温。
2.2光 的 发 射
荧光
发光材料受紫外光、电子束、可见光 的激发而发光. 紫外激发荧光粉(光致发光):用于荧光灯管等. 电子束激发荧光粉(阴极发光):用于显像管等.
选择性辐射体产生的线光谱
例如 : 气体放电灯
2.2光 的 发
射
场致发光
某些材料(荧光粉)在电场中直接把电磁场能转化为光能. 粉质场致发光屏:如平面显示器(ELP) 场致发光膜:如数字指示器(FEL)
Lecture 19. 麻省理工有机光电子课件
Θ
k
EDGE emission
ITO WAVEGUIDE Modes α - NPD Alq3 - EL Region Metal Losses Mg:Ag Electrode Surface Plasmons
Glass Substrate OLED
2
ExternaL EL Quantum and Power Efficiency (ηR and ηP)
changing DCM2 in α-NPD concentration
(with 40A BCP)
NPD
Alq3
DCM2
1.0 0.8 Intensity [a.u.] 0.6 0.4 0.2 0.0
120 Å BCP 80 Å BCP 40 Å BCP
White OLED (0.33,0.33) changing BCP layer thickness
Alq3
0.5 % 1.5 % 2.5 % 4.5 % 6%
500
600
700
800
Wavelength [nm]
18
Alq3
low DCM2
DCM2 in Alq3
high DCM2
19
Solvatochromism - Historical Perspective
It has been long recognized that UV/visible absorption spectra can be influenced by:
transparent anode holes
2.6 eV
2.7 eV trap states
electrons
a-NPD exciton 5.7eV 6.0 eV
光电子学学习课件
Calculate the coherence length
lc
2
k (2 ) 2k ()
2 2 [n(2 ) n() ]
Phase-Matching
2. Second-Harmonic Generation
SHG inside Resonator
3. Parametric Oscillation
4. Frequency Up-Conversion
参考书:《光电子学基础》,李家泽,阎吉祥著,北京理工大学出版社
§8.0 Introduction to Nonlinear Optics
frequency 1, 2, 3
e(1) (z, t)
1 2
[
E1
(
z
)ei
(
1t
k1z
)
c.c.]
e(2 ) (z,t)
1 2
[
E2
(
z
)ei
(
2t
k
2
z
)
c.c.]
e(3) (z,t)
1 2
[
E3
(
z
)e
i
(
3t
k3
z
)
c.c.]
e e(1) (z, t) e(2 ) (z, t) e(3 ) (z, t)
direction.
eE (m02 x mDx2 )
Indicate at the same E, electron moves shorter length in positive direction
有机光电子材料与器件
热蒸发法
定义:通过加热使材料蒸发并凝结在基片上形成薄膜的方法
优点:工艺简单、成本低、适合大面积制备 缺点:难以制备高质量有机光电子材料与器件,需精确控制温度和蒸发 速率 应用:制备有机薄膜晶体管、有机太阳能电池等器件
有机光电子材料与器件的应用 前景
有机光电子材料与器件在显示领域的应用
柔性显示:有机光电子材料与器件的轻便、可弯曲特性使其成为柔性显示技术的理想选择,如 可穿戴设备、折叠屏手机等。
稳定性问题:有机光电子材料与器件在长时间使用过程中容易发生性能衰减。 效率提升:目前有机光电子器件的效率相对较低,需要进一步优化和提升。 生产成本:目前有机光电子材料与器件的生产成本较高,需要实现规模化生产以降低成本。 应用领域拓展:目前有机光电子材料与器件的应用领域相对有限,需要进一步拓展其应用范围。
化学性质:有机 光电子材料的化 学性质较为活泼, 可以通过化学修 饰和掺杂等方式 进行改性,以实 现性能优化和功
能拓展。
物理性质:有机 光电子材料具有 较低的密度、良 好的柔韧性和可 延展性,能够适 应各种不同的应
用需求。
有机光电子材料的化学性质
稳定性:有机光 电子材料具有良 好的热稳定性和 化学稳定性,能 够在高温和化学 环境中保持稳定
有机光电子器件的性能指标
发光效率:有机光电子器件的重要性能指标,指器件发出光子的数量与输入的电功率之比。
稳定性:有机光电子器件在长期使用过程中保持性能稳定的能力,包括化学稳定性、热稳 定性等。
响应速度:有机光电子器件对光信号的响应速度,即器件从接收到光信号到产生电信号所 需的时间。
波长选择性:有机光电子器件对不同波长光的响应能力,即器件在特定波长范围内的透射 或吸收能力。
透明显示:有机光电子材料与器件可以实现透明显示,为窗户、玻璃幕墙等透明材料提供显示 功能。
有机电致发光器件简介课件
21世纪
全彩色、高亮度、大面积的 OLED显示技术得到广泛应用。
02
有机电致发光器件的材料
电子传输层材料
电子传输层材料的主要作用是传输和捕获空穴,其基本要求是具有较高的电子迁移率以及能级匹配,以确保电子和空穴的有 效注入。常见的电子传输层材料包括金属氧化物如ZnO、Ta2O5等。
05
有机电致发光器件的实验研究
实验设备与环境
实验设备
EL器件制备设备、光谱分析仪、电压/电流表、恒流电源等。
实验环境
无尘室、恒温恒湿环境、防震台等。
实验过程与步骤
器件制备
清洗基底、真空镀膜、光刻、刻蚀等。
性能测试
光谱分析、亮度测量、电压/电流测量等 。
数据记录与处理
记录实验数据,分析数据,得出结论。
寿命问题
大面积生产问题
有机材料的老化速度较快,导致有机电致 发光器件的寿命相对较短。
目前有机电致发光器件的生产主要依赖于 真空镀膜技术,这使得在大面积上制造这 些器件变得非常困难且成本高昂。
未来的发展前景
新材料开发
随着材料科学的不断发展,未来可能 会有更多高效、稳定的有机电致发光 材料被发现,进一步提高器件的性能 。
电子传输层材料的能级调整对于器件性能至关重要,通常通过掺杂等方式进行能级调控,以提高电子注入效率和载流子平衡 。
空穴传输层材料
空穴传输层材料的主要作用是传输和注入空穴,同时 阻挡电子,防止其进入发光层。该层材料需要具有较 高的空穴迁移率以及合适的能级结构,以实现有效的 空穴注入和传输。常见的空穴传输层材料包括有机材 料如NPB(N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-双(4-叔 丁基苯基)-1,1'-联吡啶嗡氯化物)和CuPc(铜酞菁 )。
MIT有机光电课程目录.doc
This section provides a detailed list of lecture topics and links to selected lecture notes. Introduction to 6.973Lecture 1. Welcome to 6.973 - Organic Optoelectronics ( PDF)From Molecules to AggregatesLecture 2. Organic Molecules - Structure and Nomenclature ( PDF) •Determining the Structure of Organic Compounds•Carbon•Covalent Bond {Lewis Structure Formalism)•Molecular Geometry (Bond Length, Bond Angle)•Electronic Structure of Atoms and Molecules {1st pass)•Sigma and Pi BondsLecture 3. Organic Molecules - Cyclic and Conjugated Molecules•Cyclic Compounds•Aromatic Hydrocarbons (C-?) Benzene•Determining the Structure of Organic Compounds (Spectroscopy)Lecture 4. Organic Molecules - Energy Levels•Spectral Properties•Einstein Transition Probabilities•Raman Processes•Born-Oppe nheimer Approximation•Frank-Condon ShiftLecture 5. From Molecules to Aggregates•Singlets and Triplets•Born-Oppe nheimer Approximation•Frank-Condon Shift•AggregatesLecture 6. Excited States of Aggregate Films•Van der Waals Bonding•Hydrogen Bon ding•Dimers•Excimers•Generation of ExcitonsLecture 7. Excitons - Types, Energy Transfer ( PDF) •Wannier Exciton•Charge-transfer Exciton• Frenkel Exciton•Exciton Diffusion•Exciton Energy Transfer (F? rster, Dexter)Lecture 8. Exciton Diffusion ( PDF )•Exciton Energy Transfer•Exciton Diffusiono Photoluminescence Measuremento Photocurrent MeasurementPhotocurrent, Photodetectors, Solar CellsLecture 9. Photovoltaics and Photodetectors - Part I ( PDF ) •Photogeneration•Organic Heterojunction Photovoltaic Cell•Organic Multilayer PhotodetectorLecture 10. Photovoltaics and Photodetectors - Part II ( PDF) •Organic Heterojunction Photovoltaic Cell•Organic Multilayer PhotodetectorLecture 11. Photovoltaic Cells and Photodetectors - Part III •Blended Polymer Photovoltaics and Photodetectors•Organic/Nanorod Photovoltaics•Gratzel Electrochemical CellGrowing and Pattering Thin Organic FilmsLecture 12. Growing and Pattering Thin Organic Films - Part I•Purifying Organic Materials•Growth Techniques:•Spin- ono Evaporati ono Langmuir-Blodgeto Chemical Vapor Phase Depositiono Ink-Jet Printingo Self AssemblyLecture 13. Measuring the Energy Structure of Thin Films: Growing and Pattering Thin Organic Films - Part II•Measuring the Energy Structureo Photoemission Spectroscopyo In verse Photoemissi on Spectroscopyo Cyclic Voltametryo Dipoles at the Organic Thin Film InterfacesPatterning Techniqueso Soft Lithographyo Chemically Selective Depositiono Cold WeldingOrganic Light Emitting DevicesLecture 14. Organic LEDs - Part I•How Do We Perceive Color•Basic OLED Properties and PerformanceLecture 15. Organic LEDs - Part II: Electrical Current in Organic Thin Films•Charged Carrier T ran sport•Ohmic•Space Charge limited•Trap-limited Space-charge Conduction•Display Driving SchemesLecture 16. Organic LEDs - Part III•Conventional (OLED)•Tran sparent (TOLED)•Inverted (OILED)•Metal-Free (MF-TOLED)•Flexible (FOLED)•Stacked (SOLED)•Organic LED DisplaysLecture 17. Organic LEDs - Part IV (Guest lecture by Professor Marc Baldo) ( PDF) •OLED Efficiency•Spin•En ergy Tra nsfer•Organic Phosphors•Singlet/Triplet Ratios•Phosphor Sensitized Fluoresce nee•Endothermic Triplet Energy TransferLecture 18. Organic LEDs - Part VExtracting Light Out of OLEDsTime Sequeneed OLED BacklightsFlexible OLEDsLecture 19. Organic LEDs - Part VI (PDF)Exciton Recombination Region in Organic LEDsWhite OLED• Flexible OLEDs•Solvation Effect• Solid State SolvationLecture 20. Organic LEDs - Part VII { PDF)•Solvation Effect ・ Review•Solid State SolvationLecture 20b. Organic LEDs - Part VII ( PDF)•Exciton Dynamics in Disordered Organic Thin Films•Quantum Dot LEDsLasing Action in Organic Thin FilmsLecture 21. Organic Semiconducting Lasers - Part I•Lasing Process•Optically Pumped Lasing StructuresLecture 22. Orga nic Semic on ducting Lasers - Part II, and Organic Thin Film Tran sistors - Part I •Optically Pumped Organic Lasers 一Potential Ben efits, Towards Electrical Pumping of Organic, Lasers, OTFTs - OFETsOrganic Field Effect TransistorsLecture 23. Organic Thin Film Transistors - Part II and The Edge of Nano•OFETs: Materials, Contacts, Applications, Display Drivers, Chemical Sensing, Single Molecule Memory, Nanotube Transistors, Nanotube Growth in Porous Alumina。
光电子经典
偏 振 器
滤 波 器
光 波 导
热 释 电
热 敏 电
摄光 像电 管晶
光 电 管
雪 崩 型
本 征 型
光 电 导
非 晶 半
单 Se 晶光 PN 电
光 栅
全 息
分 光 器
透
光 纤
连 接
器 件
阻
热 电 偶
元镜器 件
棱耦 镜合
放 电 堆
体光光光器 导 结池 管电电电件 体 光
倍二二 光 电 电增极极 电 池 荷管管管 池 耦 合 器 件
光电子经典
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0/11/5
光电子经典
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光电子学的未来
信息高速公路特征
• 传输高通量化 • 网络普及化 • 服务综合化 • 系统智能化
光电子经典
光电子学的未来
信息高速公路的关键技术 (I)
1. 网络技术 2. 光纤通信, 同步网技术 3. 异步转移模式 ( ATM ) 技术 4. 卫星通信技术 5. 移动通信技术 (包括全球个人移动通信技术 ) 6. 信息通用接入网技术 7. 高性能并行计算机系统和接口技术
X axis title 1400 142014401460148015001520 15401560158016001620
问题:增益谱不平坦 信道增益失衡 放大自发辐射(ASE) S/N恶化
光电子经典
信息光电子技术的新突破
Dispersion, ps/ nm·nm
色散限制
20 15 10 5
光子晶体光纤是带缺陷 (纤芯)的二维光子晶体
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Diamond Defect state 光电子经典
光子晶体特性
有机电致发光解析课件
激发态→基态的能量传递途径
电子处于激发态是不稳定状态,返回基态时,通过辐射跃迁( 发 光 ) 和无辐射 跃迁等方式失去能量;
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光 延迟荧光 磷光
系间跨越 内转移 外转移 振动弛预
甲亚胺类络合物
卟啉锌络合物
NN Zn
NN
ZnPc
B、配体微扰金属离子发光的配合物发光材料 一般是稀土金属螯合物。
4 、缓冲层材料 为了增强金属及其氧化物电极与有机材料的附着强度引入的。 阳极处:CuPc
阴极处:LiF或MgF2 5 、电极材料 为了有效注入载流子,对电极材料要求: 阳极逸出功尽可能大(提供空穴,一般采用ITO);阴极逸出功尽可能小(提 供电子)
内转换
振动弛豫
内转换
S2
系间跨越
S1
能 量
吸 收
发
射
荧
外转换
光
T1
T2
发 射 磷 光 振动弛豫
S0
λ3
λ1
λ2
λ ′2
3、小分子OLED材料
1 、空穴传输材料 传输空穴的空穴传输材料应该具备以下条件: • 具有良好的空穴传输特性; • 具有较低的Ip(离化势),易于由阳极注入空穴; • 激发能量高于发光层的激发能量; • 不能与发光层形成激基复合物; • 具有良好的成膜性和较高的玻璃化温度,热稳定性好,可以用真空蒸发
有机电致发光
1、OLED发展历程 2、OLED的分类 3、小分子OLED的结构、原理与材料 4、 OLED的发展现状及应用和前景
1、OLED发展历程
光机电一体化课件
国外的发展状况
美国、德国、日本等工业发达国家相继将光机电一体化列为国家 高技术重点发展目标,目前工业发达国家光机电一体化的应用已 十分广泛。从国外发达国家光机电一体化产业的发展来看,出现 了以下发展趋势: (1)技术发展迅速:光电子技术、数控技术与传统制造业进一 步融合,已成为带动整个制造业发展的动力和源泉。 (2)市场不断拓展:产品由单纯的装备类向装备类、消费类并 举的方向发展,与人民生活不断靠近,且呈现高速度、多领域的 发展态势。 (3)产业相互融合:结构不断调整,行业不断融合,涌现了一 批新的产业领域和经济增长点。
光机电一体化的基本概念
光机电一体化技术的概念萌芽可追溯到德国提 出的精密工程技术 ,精密工程技术定义为光、 机、电一体化的综合。
精密工程技术一定程度上说明了光机电一体化 的含义。
光机电一体化
一般认为,光机电一体化技术是在现代光学技术与机 电一体化技术基础上发展起来的一门新兴交叉学科, 是综合当前光学、机械学、电子学、信息处理与控制 等领域中最新技术的一种群体技术。
肝脏组织。
光机电一体化
3D打印技术的前景
一本名为《经济学人》的杂志曾经将这种技术 列入第三次技术范围。“伟大发明所能带来的 影响,在当时那个年代都是难以预测的, 1750年的蒸汽机如此,1450年的印刷术如此, 1950年的晶体管也是如此。而今,我们仍然 无法预测,3D打印将在漫长的时光里如何改 变这个世界。”
3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统 称,其基本原理都是叠层制造,由快速原型机在X-Y 平面内通过扫描形成工件的截面形状,而在Z坐标间 断地作层面厚度的位移,最终形成三维制件。目前市 场上的快速成型技术分为3DP 技术、FDM熔融层积成 型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、 DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。
光电子技术的进展光的本性PPT课件
4.光盘技术的发展: 光盘储存的优点:
高速、高储存密度、高可靠性、高适应性
光盘储存的发展方向:
短波全光光盘、三维立体储存
一.光的本性
1.光的波粒二象性
光学真正形成一门学科,反射定律和 折射定律算起,这两个定律奠定了几 何光学的基础。 什么是光? 光的本质是什么? 光是由什么组成的? 人们认识光的本性经过了艰难而又曲折的道路。
牛顿主张中有一个假设,就是媒质 中光速比空气中的光速大。
微粒说也面临着 许多棘手的问题。
例如,为什么两束光可以彼 此交叉通过而互不干扰? 研究牛顿环时,牛顿认识到 了光的周期性
惠更斯的波动说,光是 在以太中传播的波动。
光的传播方式与声音类似,不是微粒 说所设想的像子弹或箭那样的运动。
惠更斯设想传播光的以太粒子非常之硬,有极 好的弹性,光的传播就像振动沿着一排互相衔 接的钢球传递一样,当第一个球受到碰撞,碰 撞运动就会以极快的速度传到最后一个球。
光电子学
激光 与红 外物 理学
强光 光学 效应 电 光 效 应
非线 性光 学
光与 物质 相互 作用
半导 体光 电子 学
发 光 效 应 非线 性光 学效 应
相干 光学
导波 光学
声 光 效 应
磁 光 效 应
光电 转换 效应
介质 导波 效应
非线 性光 学效 应
光电子技术
2.电子学和光子学的比较:
电子学:Electronics是研究电子的运动、电子及其 应用的科学 电子学发展历程: 从爱迪生 1883 年实验开始算起, 经120年发展 电学---电子学---电子技术--- 电子工程--- 电子 产业 电子技术及其主要应用: 器件:电子管、晶体管、集成电路(IC)等 应用:电信、无线电广播、电视、计算机等
有机电致发光材料ppt课件
有机配合物是最早使用的有机电致发光材料,具有优良的载 流子传输特性和成膜性能,典型的有8-羟基喹啉铝(Alq3)及铍 的络合物Bebq2。
寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
基本概念
电致发光(EL)是指发光材料在电场作用下,受到电流电压的激发 而发光的现象,是一种直接将电能转化为光能的过程。
有机电致发光是指由有机光电功能材料制备成的薄膜器件在电场 的激发作用下发光的现象。
发光材料按分子结构特性分为有机小分子荧光材料 和有机金属配合物材料,前者种类最多,典型的小 分子荧光有机电致发光材料如DCM发红光,香豆素 C540发绿光。
寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
蒽 单晶层 20厚 m,度 驱动 40V 电 0 压
2). 1982年 Vincett的研究驱动电压30V, 但是器件的量子效率很低,小于1% 特点: (1)单层器件;(2)驱动电压高; (3)器件效率低
寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
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有机电致发光二极管(OLED)
Lecture 麻省理工有机光电子课件
11.96 Å 17.34 Å
z
In PTCDA
ITO Glass
3.21Å
y x
V
Incident Light
2
Photocurrent Generation
E
LIGHT ABSORPTION EXCITON GENERATION EXCITON DIFFUSION EXCITON DISSOCIATION
positive field (In +, ITO -)
negative field (In -, ITO +)
Yield [%] Yield [%]
10-1
V/µm
1.00
0.40
10-2
0.20
2.10 eV 2.23 eV 2.60 eV
0.10
0.04
+V
0.01
10-3
2.0
2.5
3.0
Energy [eV]
2.0 -LD = -78 nm
1.5
1.0 -LD = -92 nm
0.5 -LD = -82 nm 20
30
1 / α [nm]
-0.10 V/µm -0.40 V/µm
-1.00 V/µm 40
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 E nergy [eV ]
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 E nergy [eV ]
"NEAR"
"FAR"
(b)
+V
-V (c)
PTCDA is assumed to be a depleted hole-transporting
有机光电子材料 材物PPT课件
• 利用这种效应可以实现对光波强度、相位、频率、偏振以及传播方向的控制。 • 这类材料一般会具有Pockels电光效应或者Kerr效应 • 获得实际可应用光电材料途径:
➢ 高分子化法 ➢ 小分子结晶化法 有机非线性光学分子(或基团)接枝于高分子链组成新材料是因为要克服染料/ 高聚物主-客体系存在严重性能不稳定性而发展起来的。
第15页/共16页
感谢您的观看!
第16页/共16页
度,从而实现两种载流子在某一确定部位处重合的目的。 • 控制器件内不同层间的能垒高度,如使空穴在达到某一层间时,由于势垒存在而
不易越过,这样就使得电子与空穴的重合易在此处发生。
第13页/共16页
有机及高分子电致发光材料
• 空穴传输材料 • 电子传输材料 • 发光层材料 • 电子传输发光层材料
➢ 金属络合物 ➢ 含氮的杂环化合物 ➢ 其他化合物材料
了“部分”电子转移,即电荷转移。( 表明分子内集团间存在着强互扰作用。)
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基团效应
• 光顺-反异构、发光行为等 • 芪类化合物
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分子的构象效应
• 顺、反式取代导致化合物荧光量子产率不同
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• 双键阻抑有利于荧光发射 • 单键阻抑导致荧光发射大大降低
自去耦导致荧光猝灭或出现双重荧光,A*能引起荧光 增强
• 空穴传输发光层材料 • 掺杂发光物
➢ 绿色掺杂发光物 ➢ 黄色掺杂发光物 ➢ 蓝色掺杂发光物 ➢ 红色掺杂发光物 • 高分子电致发光材料
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有机光信息存储材料的进展
• 次甲基染料 • 酞菁染料衍生物 • 醌式多核芳烃染料 • 金属络合物类的信息记录材料
光电子能谱课程讲课文档
➢ 技术指标
厂 商:日本岛津公司 型 号: AXIS ULTRA DLD 到货日期:2008年6 月
GB/T 22571-2008 表面化学分析 X射线光电子能谱仪能量标尺的校准
X射线源: 15kV, 30mA(450W) 清洁的Ag 3d5/2光电子峰,强度单位: cps
Source X射线源
第三十四页,共53页。
4.谱图分析步骤
1
0
+1/2,-1/2
1/2
1s1/2
K
2
0
+1/2,-1/2
1/2
2s1/2
L1
2
1
+1/2
1/2
2p1/2
L2
2
1
-1/2
3/2
2p3/2
L3
3
0
+1/2,-1/2
1/2
3s1/2
M1
3
1
+1/2
1/2
3p1/2
M2
3
1
-1/2
3/2
3p3/2
M3
第十八页,共53页。
三、仪器硬件构造
第十九页,共53页。
现今XPS的资源及标准:
NIST XPS标准谱图
Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy
网上资源汇总:
第三页,共53页。
一、X射线光电子能谱的测试范围
第四页,共53页。
表面 10nm 薄膜 100nm
体相
表面分析
定性:除H,He以外元素种类及化学状态(化学位移)信息(含量>0.1at%); 定量:元素及化学状态定量; 成像:元素及化学状态XPS二维成像(空间分辨率3μm),SAM/AES二维成像(电子枪 分辨率100nm); 价电子:能带分析和逸出功测试; 深度剖析:角分辨和离子溅射剖析,表面/界面分析,厚度分析;
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FIGURES OF MERRIT:
Power conversion efficiency Full solar intensities Reliability
Consume power to detect a signal
Photodetectors
FIGURES OF MERRIT:
High external quantum efficiency High bandwidth Low noise, low power consumption
POWER SUPPLIES TURBO PUMP COLD TRAP
thickness monitor shutter
substrate
source boats
ROUGHING PUMP
VACUUM CHAMBER
GND
6
History and Progress
‘86: Heterojunction Solar Cell
13
Broad Spectral Response Matches Solar Spectrum
Solar Spectrum AM1.5 30
4
η INTERNAL
3
20
η EXTERNAL
10
light trapping
2
1
0 400
0
600
800Байду номын сангаас
1000
λ [nm]
Photon Flux [1018 s-1 m-2nm-1]
I-V Response under Varying Solar Illumination Intensity
ISC [mA/cm2] VOC [V] Optical power [# suns] (AM1.5 spectrum) 0.1 1 10 100 10 linear 1 0.6 0.5 0.4 0.6 0.5 0.4 0.3 1.2 1.0 0.8 0.6
20.0
90Å CuPc/ 90Å PTCBI
2 19 64 200
VMAX VOC
Current [mA/cm2]
0.0
-20.0 620
IMAX ISC
-40.0
-60.0
960 1300 mW/cm2 = 17 suns (AM1.5)
-80.0
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
15
Voltage [V]
C.W. Tang
Tang, Appl Phys Lett. 48, 183 (1986).
• first heterojunction for efficient charge generation • ~0.95% conversion efficiency • nearly ideal IVs (FF~0.65) • under full solar illumination (1 sun)
60Å CuPc/ 60Å PTCBI
light trapping configuration
Power Conversion Efficiency [%]
3.0 2.5 2.0 Ag aperture Glass Substrate ITO / Organic Layers Ag cathode
7
Photoinduced Charge-Transfer
Processes occuring at a Donor-Acceptor heterojunction
LUMO
1
2
3
4
1 Exciton generation by
absorption of light
2 Exciton diffusion over ~LD 4 3 Exciton dissociation by
Photovoltaics and Photodetectors - part II
• Organic Heterojunction Photovoltaic Cell • Organic Multilayer Photodetector
Data on Solar Cells and Photodetectors taken from Peumans, Bulovic, and Forrest., Appl. Phys. Lett. 76, 2650 (2000) – solar cell Appl. Phys. Lett. 76, 3855 (2000) - photodetector
3 Current [mA/cm2] 2 1 0 -1 -2 -3
Ag PTCBI (500Å) CuPc (300Å) ITO Glass
VOC = 450mV
η = 0.95%
ISC = 2.3mA/cm 2
ff = 0.65
‘90s: Polymer Networks
-0.4 G. Yu et al., Science 270, 1789 (1995). • series resistance problem (low FF) • calculated power conversion efficiency of ~1.5% • not well matched to solar spectrum
10
Exciton Blocking Layer (EBL)
• conducts electrons • transparent • effectively blocks excitons • absorbs damage • separates active layers from metal
BCP
0.0 0 40 80 120 160
LPTCBI [Angstrom]
9
PTCBI
CuPc
Double Heterojunction
Problem
Ag
Solution
Ag EBL
ITO
~200Å
ITO
•cathode metal diffusion Introduce ‘Exciton Blocking •deposition damage Layer’ (EBL) to: •exciton-plasmon interaction •confine excitons to active region •vanishing optical field •act as a damage-absorber •electrical shorts
30 25 20 15 10 5
>2.5-fold improvement in efficiency η INTERNAL
w/ EBL
Previous best devices (Tang, ‘86) η EXTERNAL
no EBL
0
100
200
400
800
CuPc and PTCBI Layer Thickness [Å]
@ MIT
March 11, 2003 – Organic Optoelectronics - Lecture 10
1
Organic Heterojunction PVs
V
VB LD
LD CB
Incident Light
2
Optical power ⇒ electrical power
Photovoltaics
-0.2
0.0
0.2
0.4
Voltage [V]
Shaheen et al. , Appl. Phys. Lett. 78, 841 (2001). • power conversion efficiency ~2.5% • not well matched to solar spectrum • long term stability ?
20 15 10 5 0
Laboratory Production
Po lySi
s-S i
[%]
ta llin eSi
Am o
Or ga nic
Cr ys
rph ou
5
Device Preparation and Growth
substrate holder • Glass substrates precoated with ITO - 94% transparent - 15 Ω/square • Precleaning Tergitol, TCE Acetone, 2-Propanol • Growth - 5 x 10-7 Torr - Room T - 20 to 2000 Å layer thickness
monotonic increase
ηP [%]
FF
no drastic decrease
broad plateau
10 100 1000 Optical power [mW/cm2] (AM1.5 spectrum)
16
Light Trapping Improves PV Efficiency ~2.5 Fold
1.0
540nm
PL efficiency ratio η
0.8
0.6
⎡1 − exp −2 ⋅ PL L ⎢ η = 1 = 1− D ⋅ ⎣ PL2 t ⎡1 + exp −2 ⋅ ⎢ ⎣
PL1
PTCBI
LD=(30±3)Å
0.4
( (
t
)⎤⎥⎦ L ⎤ t L )⎥ ⎦
D D
PL2
0.2
experiment theory
HOMO rapid and efficient charge transfer