空穴缓冲层CuPc对有机电致发光器件特性的影响
CuPc_C_60_薄膜太阳能电池的制备及膜厚对其光电性能的影响
第15卷第5期功能材料与器件学报Vol 115,No 152009年10月JOURNAL OF F UNCTI O NAL MATER I A LS AND DE V I CESOct .,2009文章编号:1007-4252(2009)05-0507-04收稿日期:2008-06-18; 修订日期:2008-10-15基金项目:上海市科委重点项目(No .03DZ12033),AM 基金资助项目(06S A08),上海市科委资助项目(06ZR14035).作者简介:周文静(1984-),女,硕士研究生,主要从事有机太阳电池的研究(E -mail:ivy726@shu .edu .com ).CuPc /C 60薄膜太阳能电池的制备及膜厚对其光电性能的影响周文静,史伟民,伍丽,李爱民,唐健敏,秦娟,王林军,夏义本(上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系,索朗光伏材料与器件R&D 联合实验室,上海200072)摘要:本文采用CuPc 作为电子给体,C 60作为电子受体制备了I T O /CuPc /C 60/A l 异质结太阳能电池。
实验表明器件中活性层(CuPc /C 60)对太阳能电池的光电性能有很大的影响。
主要原因是有机物的激子扩散长度大约是十几纳米左右,产生的激子大多数在未到达异质结之前就已经复合。
本文讨论了活性层(CuPc /C 60)的厚度比,并获得其最优比例。
关键词:有机太阳能电池;酞菁铜;富勒烯;厚度中图分类号:T N304 文献标识码:AElectr i ca l and opti ca l properti es of CuPc /C 60f il m prepared by vacuumevapora ti on i n d i fferen t th i n knessesZHOU W en -jing ,SH IW ei -m in ,WU L i ,L IA i -m in ,T ANG J ian -m in ,Q IN Juan ,WANG L in -jun ,X I A Yi -ben(School of Materials Science and Engineering ,SHU -S OLARE R&D LAB ,Shanghai University,Shanghai 200072,China )Abstract:I n this work,copper phthal ocyanine (CuPc )and buck m insterfullerene (C 60)were used as do 2nor and accep t or,res p rcively,in organic phot ovoltaic (P V )s olar cells with a structure of I T O /CuPc /C 60/A l .It was f ound that the perf or mance of P V was sensitive t o the thickness of active layer (CuPc and C 60).Because of the li m ited excit on diffusi on length L,i .e .the characteristic distance over which excit 2ons m igrate bef ore recombining,the thickness of a phot oactive layer in organic s olar cells is often li m ited t o the values ty p ically of the order of L.I n p resent work,the op ti m al thicknesses rati o of CuPc t o C 60as active layers were discussed in deail .Key words:organic s olar cells;copper phthal ocyanine;fullerene;thickness0 引言酞菁铜(CuPc )是一种典型的有机小分子光电半导体材料,在可见光区不仅吸收范围宽、吸收系数大,而且具有极好的化学、热及光稳定性[1]。
CuPc薄膜及其厚度对太阳电池性能的影响
CuPc薄膜及其厚度对太阳电池性能的影响张瑜;史伟民;郑耀明;王林军;朱文清;夏义本【期刊名称】《上海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2008(014)006【摘要】酞菁铜是一种重要的有机光电半导体材料,其优异的稳定性和良好的光电性能,越来越受到人们的重视.对真空蒸发法制备的酞菁铜薄膜进行了XRD、Raman光谱、紫外-可见光谱,以研究该薄膜的结构及光学性能,并对肖特基型太阳电池ITO/CuPc/Al进行研究,通过改变CuPc的厚度,讨论其对该太阳电池电学性能的影响.【总页数】4页(P642-645)【作者】张瑜;史伟民;郑耀明;王林军;朱文清;夏义本【作者单位】上海大学,材料科学与工程学院,上海,200072;上海大学,材料科学与工程学院,上海,200072;上海大学,材料科学与工程学院,上海,200072;上海大学,材料科学与工程学院,上海,200072;上海大学,材料科学与工程学院,上海,200072;上海大学,材料科学与工程学院,上海,200072【正文语种】中文【中图分类】TN304【相关文献】1.NiO薄膜厚度对CdTeO3量子点敏化太阳电池性能的影响 [J], 赵川;邹小平;何胜2.膜层厚度对CuPc/ZnS多层复合薄膜光电性能的影响 [J], 何智兵;张溪文;沈鸽;王瑞春;赵高凌;翁文剑;杜丕一;韩高荣3.Sb2S3薄膜厚度对P3HT/Sb2S3/TiO2有机-无机平板杂化太阳电池性能的影响[J], 陈伟敏;唐志鲜;王佳佳;康鑫;蒋岚;吴璠4.有源层厚度对CuPc-OTFT器件性能的影响 [J], 袁剑峰;闫东航;许武5.CuPc/C_(60)薄膜太阳能电池的制备及膜厚对其光电性能的影响 [J], 周文静;史伟民;伍丽;李爱民;唐健敏;秦娟;王林军;夏义本因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用CuI掺杂NPB结构增强有机磷光电致发光器件的空穴注入
利用CuI掺杂NPB结构增强有机磷光电致发光器件的空穴注入华杰;关宇;孙东舒;王宇;江海鹏;崔伟男;汪津;姜文龙【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(39)4【摘要】增强空穴注入能力是提高有机电致发光器件(OLEDs)光电性能的一个重要因素.采用碱金属化合物CuI掺杂NPB结构作为器件的空穴注入层,制备了空穴注入能力增强的有机磷光器件.当发光亮度为1 000 cd/m2时,器件的驱动电压为6.44V,相比于参考器件降低了约2.11V;器件的最大功率效率为7.7 lm/W,相比于参考器件提高了约71％;器件的最大亮度达到41 570 cd/m2.上述实验结果表明,优化的CuI:NPB结构有效促进了器件的空穴注入和传输能力,从而降低了驱动电压,提高了发光亮度,改善了功率效率.【总页数】5页(P14-18)【作者】华杰;关宇;孙东舒;王宇;江海鹏;崔伟男;汪津;姜文龙【作者单位】吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000;吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TN27【相关文献】1.利用双空穴注入层提高顶发射有机电致发光器件的性能 [J], 侯建华;蒋大勇2.双空穴注入的绿色磷光有机电致发光器件 [J], 张静;张方辉3.PVK∶NPB复合空穴传输层对有机电致发光器件的影响 [J], 文雯;于军胜;李璐;马涛;唐晓庆;蒋亚东4.F_(16)CuPc掺杂NPB空穴注入层对有机电致发光器件的改善 [J], 关敏;曹国华;李林森;曾一平5.空穴注入结构对有机电致发光器件性能影响 [J], 曹国华;关敏;曹俊松;李林森;曾一平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
空穴注入层对微腔有机发光二极管光电性能的影响
空穴注入层对微腔有机发光二极管光电性能的影响关云霞;陈丽佳;陈平;付小强;牛连斌【摘要】有机发光二极管(OLED)因具有效率高、自发光、种类多样、能耗低、制造成本低、又轻又薄、发光谱域宽、无视角依赖性等一系列独特优点而引起广大科学家的极大关注.微腔可以窄化有机发光二极管出射光谱,提高有机发光二极管的色饱和度.以玻璃为衬底,金属Ag薄膜作为器件阳极金属反射镜,NPB为空穴载流子传输材料,Alq3为发光材料和电子载流子传输材料,A1膜作为器件阴极金属反射镜,制作了结构是衬底/Ag(15 nm)/MoO3 (x nm)/NPB(50 nm)/Alq3 (60 nm)/Al(100 nm)的A,B,C和D四种类型的微腔有机发光二极管,其中:A,x=4 nm;B,x=7nm;C,x=10 nm;D,x=13 nm.在电压13V时,器件A,B,C,D的亮度分别达到928,1 369,2 550和2 035 cd·m-2.在电流密度60 mA·cm-2时,A,B,C,D器件的电流效率分别达到2.2,2.6,3.1和2.6 cd· A-1.实验结果表明,在有机微腔发光二极管内部,电子为多数载流子,空穴是少数载流子.MnO3薄膜在4～10 nm的厚度范围,能够极大地增强器件空穴的注入能力.并且,随着MnO3薄膜厚度的增加,空穴注入能力不断增大.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】5页(P648-652)【关键词】有机发光二极管;微腔;空穴注入层【作者】关云霞;陈丽佳;陈平;付小强;牛连斌【作者单位】重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆401331;重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆401331;西南大学物理科学与技术学院,重庆400715;重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆401331;重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆401331;Department of Materials Science and Engineering, University of Tennessee, Knoxville TN 37996, USA【正文语种】中文【中图分类】O482.3有机发光二极管(organic light-emitting diodes， OLED)因具有效率高、自发光、种类多样、能耗低、制造成本低、又轻又薄、发光谱域宽、无视角依赖性等一系列独特优点而备受瞩目[1-4]。
空穴缓冲层CuPc对有机电致发光器件特性的影响
第26卷 第1期2005年1月 半 导 体 学 报CHI NESE JOURNA L OF SE MIC ONDUCT ORSV ol.26 N o.1 Jan.,20053国家自然科学基金资助项目(批准号:60276026) 郑代顺 男,博士后,现在主要从事有机和无机半导体发光二极管的研究. 2003212219收到,2004202212定稿2005中国电子学会空穴缓冲层CuPc 对有机电致发光器件特性的影响3郑代顺1 张 旭2 钱可元1(1清华大学深圳研究生院,深圳 518055)(2甘肃联合大学数信学院,兰州 730000)摘要:采用旋涂和真空蒸发沉积工艺制备了结构分别为IT O/PVK:TPD/Alq 3/Al 和IT O/PVK:TPD/LiBq 4/Alq 3/Al 的绿色和蓝色有机电致发光器件(O LE D ),并研究了空穴缓冲层CuPc 对O LE D 特性的影响.结果发现:对于绿色O LE D ,CuPc 的加入提高了器件的电流和亮度,改善了器件的性能;而对于蓝色O LE D ,CuPc 的加入则加剧了载流子的不平衡注入,导致器件性能恶化.这表明空穴缓冲层CuPc 对不同结构O LE D 的特性具有不同的影响,并通过器件的能级结构对此进行了解释.关键词:空穴缓冲层;CuPc ;绿色和蓝色O LE D ;注入势垒;空间电荷PACC :7860F ;7280L中图分类号:T N383+11 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)01200782061 引言自从报道第一个多层有机电致发光器件(O LE D )以来[1],由于其亮度高、功耗低、视角宽、响应快并有望实现低廉的价格[1,2],因而受到了极大的关注.多层O LE D 一般由阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极构成.通常用IT O 膜覆盖的玻璃作为阳极(即空穴注入电极),因为IT O 薄膜具有较高的透明度和较低的电阻率[3,4].但是,IT O 的功函数只有4～5eV (其典型值为415～418eV ),并依赖于表面处理情况[5].而大多数有机半导体材料的最高占据分子轨道(H OM O )能级处于真空能级下面5eV 以下.例如,常用作空穴传输材料的NP B 和TPD的H OM O 分别位于真空能级下面512eV 和515eV 处[6,7].O LE D 的发光效率与界面特性有很大关系,这些界面包括金属阴极/电子传输层/发光层/空穴传输层/IT O 阳极界面等.由于IT O 功函数与空穴传输材料的H OM O 能级不匹配,器件工作过程中会在IT O 阳极与空穴传输层之间形成注入势垒.要有效地注入空穴载流子,该势垒不能太高.为了提高O LE D 的性能,人们把某些有机材料作为空穴注入缓冲层插入到IT O 阳极和空穴传输层之间,CuPc 就是常用的一种空穴注入缓冲材料[8～17].缓冲层能从多方面提高O LE D 的性能,如抑制噪声漏电流,降低工作电压,提高器件的热稳定性和量子效率等[18].CuPc 被广泛用作空穴注入缓冲层是由于其H OM O 能级(位于真空能级下511eV 处[19])与IT O 的功函数可以较好地匹配,同时由于CuPc 在普通有机溶剂中的溶解度较低,使得一些聚合物材料可以通过旋涂成膜.此外,CuPc 对波长400～500nm 的光只有微弱的吸收,非常适用于蓝色和绿色O LE D [20].近年来,对含有CuPc 的O LE D 研究较多,尤其是Scott 及其合作者们[20]研究发现,在器件工作过程中,从IT O 膜中释放出来的氧会使空穴传输材料发生退化,并形成发光淬灭中心,导致器件的工作电压升高,而CuPc 的加入可以削弱IT O 对空穴传输层的退化效应.另外,Nuesch 等人[21]研究了CuPc 在空穴载流子由IT O 阳极注入空穴传输层的过程中的作用,发现在IT O 阳极与空穴传输层之间插入CuPc 缓冲层后,从IT O膜中释放出来的氧扩散进入CuPc并形成一个界面空间电荷层,使得IT O的有效功函数被钉扎在CuPc的H OM O能级处,而载流子的注入效率不再显著依赖于IT O的表面处理条件.以上工作对于理解CuPc在O LE D中的作用具有十分重要的参考价值,但尚缺乏系统性.本文比较系统地研究了CuPc对绿色和蓝色O LE D特性的影响.2 实验本实验所用样品采用旋涂和蒸发沉积方法制得.实验采用覆盖有铟锡氧化物(IT O)的玻璃基片作为器件的透光窗口,而IT O膜同时兼作器件的阳极. IT O采用磁控溅射成膜,其厚度约为150nm,薄层电阻约为60Ω/□.在样品制备前,先用酒精棉球擦拭基片表面,再将基片放在有洗涤剂的去离子水中煮沸,接着用去离子水冲洗干净,然后分别用丙酮、异丙醇和乙醇进行超声清洗,最后用大量去离子水浸洗.将基片放在真空烘烤箱中烘干后对其进行光刻.每个发光单元的面积为5mm×5mm,连通各单元的IT O线宽为015mm.先在IT O膜覆盖的玻璃基片上涂光刻胶,再利用掩模将IT O薄膜光刻成互相连通的阵列,然后用稀盐酸进行腐蚀,最后用氧等离子体轰击去除光刻胶.光刻后的基片经过再次清洁处理后,将PVK和TPD的混合溶液旋涂到IT O膜上作为空穴传输层,旋涂后立即在N2保护下烘干以进行后续工艺.Alq3被用作电子传输层,采用真空蒸发成膜.在绿色O LE D中,Alq3兼作发光材料;而在蓝色O LE D的制备中,采用LiBq4作为发光材料.当各有机物成膜完毕,在真空度优于617mPa的条件下,在电子传输层上蒸发沉积一层金属Al作为阴极.最后对器件进行封装.在光刻好的公共阳极和阴极处用导电胶粘上金属丝作为电极引线,并在N2保护下加热使导电胶固化.最后在N2保护下用环氧树脂进行密封,并使环氧树脂固化.由于有机材料的玻璃化温度普遍较低,在电极的光刻和器件的封装过程中加热温度不能太高.此外,为了研究CuPc对绿色和蓝色O LE D特性的影响,将CuPc插入到IT O阳极和空穴传输层之间作为空穴注入缓冲层.分别用J T21型晶体管特性图示仪和ST286LA型屏幕亮度测量仪测试了各样品的电流2电压和亮度2电压特性曲线.3 结果与讨论3.1 CuPc对绿色OLE D特性的影响图1(a),(b)分别给出了结构为IT O/PVK∶TPD/ Alq3/Al的O LE D的电流2电压和亮度2电压特性曲线.经测试该器件发绿光,其电致发光峰值波长约为525nm.由图可见,该器件具有典型的发光二极管I2 V特性,当电压低于20V时,器件电流几乎为0;当电压高于20V时,器件电流逐渐增大;当电压高于25V 时,器件电流随外加电压的升高而迅速增大.该器件的亮度2电压特性与其I2V特性基本一致,器件的启亮电压约为20V;当外加电压高于20V时,该器件的亮度随电压的升高而迅速增大;在31V外加电压下器件亮度达到470cd/m2.图1 绿色O LE D IT O/PVK∶TPD/Alq3/Al的I2V(a)和B2V(b)特性Fig.1 I2V(a)and B2V(b)properties of green O LE DIT O/PVK∶TPD/Alq3/Al在IT O阳极与空穴传输层PVK∶TPD之间蒸发97第1期郑代顺等: 空穴缓冲层CuPc对有机电致发光器件特性的影响沉积CuPc 薄膜作为缓冲层,CuPc 的厚度约为20nm ,其他条件与图1相同.经测试,器件IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 仍然发绿光,而且器件的稳定性有所提高.图2分别给出了该器件的电流2电压和亮度2电压特性曲线.图2 绿色O LE D IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 的I 2V (a )和B 2V (b )特性Fig.2 I 2V (a )and B 2V (b )properties of green O LE D IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al与器件IT O/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 相比,加入CuPc 缓冲层后,尽管没有明显降低器件的启亮电压,但是在相同的外加电压下,器件的电流和亮度都提高了5倍左右.当外加电压等于34V 时,器件IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 的亮度超过2200cd/m 2.表1列出了实验中所用各材料的功函数或能级,并据此画出了加入CuPc 前后两种器件结构的能级结构示意图,如图3所示.实验中PVK 和TPD 都起到空穴载流子传输作用,影响空穴传输特性的主要是有机材料的H OM O ,而影响电子传输特性的是有机材料的LUM O (最低空轨道).由于PVK 和TPD 的H OM O 十分接近,分别为514eV 和515eV (见表1),因此在表示器件的能级结构时,我们只画出了TPD 的H OM O 和LUM O.由这两种不同结构绿色O LE D 的功函数和能级结构可知,CuPc 的加入降低了空穴载流子的注入势垒,大大提高了空穴注入能力,同时也增加了空穴与电子的复合几率,从而增大了器件的电流和亮度.表1 实验中所用各材料的功函数或能级T able 1 W ork function or energy level of different materials所用材料功函数/eVLUM O/eV H OM O/eVIT O 4.7[22]或4.8[23]——CuPc — 3.6[23] 5.3[23]PVK — 1.8[24] 5.4[24]TPD — 2.4[22] 5.5[22]Alq 3—3.0[22]或3.1[23]5.8[22]或5.7[23]Al4.2[24]或4.3[22]——图3 绿色O LE D 的能带结构示意图 (a )IT O/TPD/Alq 3/Al ;(b )IT O/CuPc/TPD/Alq 3/AlFig.3 Energy level structure schematics of green O LE Ds (a )IT O/TPD/Alq 3/Al ;(b )IT O/CuPc/TPD/Alq 3/Al3.2 CuPc 对蓝色OLE D 特性的影响以PVK 和TPD 的混合物作为空穴传输材料,分别以LiBq 4和Alq 3作为发光层和电子传输层,制备了结构为IT O/PVK ∶TPD/LiBq 4/Alq 3/Al 的蓝光O LE D ,其中LiBq 4是自己合成的.经测试该器件的电致发光峰值波长约为475nm.图4给出了该器件的电流2电压和亮度2电压特性曲线.08半 导 体 学 报第26卷图4 蓝色O LE D IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的I2V(a)和B2V(b)特性Fig.4 I2V(a)and B2V(b)properties of blue O LE DIT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al在蓝色O LE D IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的阳极和空穴传输层之间插入CuPc缓冲层,研究了CuPc对器件特性的影响.图5给出了器件IT O/ CuPc/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的电流2电压和亮度2电压特性曲线.研究发现,CuPc的加入不但没有提高器件IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的性能,反而使之恶化.在相同的外加电压下,器件IT O/CuPc/ PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的电流强度和亮度都有所降低.图6给出了蓝色有机电致发光器件IT O/CuPc/ TPD/LiBq4/Alq3/Al的能级结构示意图.我们认为, CuPc的加入进一步降低了器件中空穴载流子的注入势垒,使得空穴比较容易注入有机层,但是由于电子注入势垒很高,空穴与电子注入不平衡,从而在有机层中形成空间电荷.空间电荷将在有机层中形成与外加电场方向相反的内建电场,注入载流子在此电场的作用下向相反的方向做漂移运动,影响了载流子的有效复合,导致器件性能恶化.图5 蓝色O LE D IT O/CuPc/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的I2V(a)和B2V(b)特性Fig.5 I2V(a)and B2V(b)properties of blue O LE DIT O/CuPc/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al图6 蓝色O LE D IT O/CuPc/TPD/LiBq4/Alq3/Al的能级结构示意图Fig.6 Energy level structure schematic of blue O LE DIT O/CuPc/TPD/LiBq4/Alq3/Al4 结论综上所述,空穴缓冲层CuPc对不同结构的有机电致发光器件特性具有不同的影响.对于结构为IT O/PVK∶TPD/Alq3/Al的绿色O LE D,CuPc的加入降低了空穴载流子的注入势垒,有利于提高空穴注入能力,因而提高了器件的电流和亮度;而对于结构为IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的蓝色O LE D,CuPc的加入加剧了载流子的不平衡注入,并在有机层中形18第1期郑代顺等: 空穴缓冲层CuPc对有机电致发光器件特性的影响成空间电荷,空间电荷在有机层中形成的内建电场使得注入载流子做反向漂移运动,从而影响了载流子的有效复合,导致器件性能恶化.参考文献[1] T ang C W,Van S lyke S anic electroluminescent di2odes.Appl Phys Lett,1987,51(12):913[2] M athine D L,W oo H S,He W,et al.Heterogeneously integrated or2ganic light2emitting diodes with com plementary metal2oxide2siliconcircuitry.Appl Phys Lett,2000,76(26):3849[3] Braun D,Heeger A 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light 2emitting device (O LE D )IT O/PVK ∶TPD/Alq 3/Al and blue O LE D IT O/PVK ∶TPD/LiBq 4/Alq 3/Al are fab 2ricated by spin and vacuum deposition.In fluence of hole bu ffer layer CuPc on the properties of O LE D is studied.The results show that for the green O LE D ,the electron current and brightness are increased by the addition of CuPc ,and the performance of the green O LE D is enhanced.F or the blue O LE D ,the addition of CuPc induces the imbalance injection of charge carriers ,which deteriorates the properties of the blue O LE D.This indicates that the effect of CuPc on the properties of different O LE D is different.Theses results are explained with the energy level structure schematics of green and blue O LE Ds.K ey w ords :hole bu ffer layer ;CuPc ;green and blue O LE D ;injection barrier ;space charge PACC :7860F ;7280LArticle I D :025324177(2005)01200782063Project supported by National Natural Science F oundation of China (N o.60276026) Zheng Daishun male ,postdoctor.H is research fields lie in organic and inorganic light 2emitting devices. Received 19December 2003,revised manuscript received 12February 20042005Chinese Institute of E lectronics38第1期郑代顺等: 空穴缓冲层CuPc 对有机电致发光器件特性的影响。
空穴注入层对微腔有机发光二极管光电性能的影响
和高校在开展 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ的研 究＿ ７ ］ 。尽管世 界各 国研究人 员通 过设计合理的器件结构 和选择合适 的有机材料 ，已使器件性 能的各项指标得到很大提高［ １ 。但是 ， 器件的基色纯度一直 难 以提升到一个理想的水平 。 影 响 ＯＬ Ｅ Ｄ基色纯度其 中重要 原 因之一是器件使用的有机材料 的发光光谱太宽 。 有机发光二极管 的基本结构是有机薄膜层夹在两个 电极
ａ ｎ ｄ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ａ ｎ ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｚ ｏ ｎ ｅ ｔ ｈｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ．Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｆ ｉ ｌ ｍ ｔ ｏ ｆ ｏ ｍ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｔ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ，ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗｅ ｄ ｂ ｙ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ．Ｉ ｔ ｉ ｓ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ＯＬＥ Ｄ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ
本文采用金属 银 （ Ａｇ ） 作为 器件 阳极 金属 发射镜 ， 八 羟 基 喹啉铝 （ Ａ１ ｑ ａ ） 为器件 电子传输 材料 和发光 材料 ，Ｎ， Ｎｒ ｌ ＿ 二
（ １ 一萘 基 ） 一 Ｎ， Ｎ 一 二 苯 基一 １ ，１ ｒ ｌ 联苯一 ４ — ４ ｒ ＿ 二胺（ ＮＰ Ｂ ） 为器件
F16CuPc作为阳极缓冲层对有机太阳能电池性能的显著改善
采用 阳极 缓 冲层是 改善有 机太 阳能 电池 性能 的一个有效 手段 。常用 的阳极缓 冲层包 括 Ｍ Ｏ 、 ｏ
ＷＯ 、 ０ 和 Ｐ Ｄ Ｔ Ｐ Ｓ 。Ｆ６ ｕ ｃ是 有 ３ Ｖ２ ｓ Ｅ Ｏ ： Ｓ 】 Ｐ Ｃ
机场效应晶体管（ Ｔ Ｔ 领域常用的 ｎ型材料 ， ＯＦ） 具
的物理 、 化学 特性 可能也 会受 到影 响 。
本文将 Ｆ Ｃ Ｐ 用作有机小分子太 阳能电池 ｕｃ
Ｃ Ｐ／ ∞ 阳 极 缓 冲 层 ， 现 除 了在 Ｆ ｕｃ ｕ ｃＣ 的 发 Ｃ Ｐ／ Ｃ Ｐ 面处 形 成 偶 极 层 外 ， ｕｃ分 子 还 可 以在 ｕ ｃ界 ＣＰ
Ｆ Ｃ Ｐ 上进行取 向生长 ， ｕｃ 改善 Ｃ Ｐ 薄膜的有序 ｕｃ 度， 提高其空穴迁移率 ， 从而降低器件的串联 电阻
Ｐ Ｓ ７ ．０ Ｐ ＡＣ ： ３ ５ ． ｚ Ｐ Ｃ ７６Ｒ Ａ Ｃ： ３０ 文献标识 码 ： Ａ
中图分类号 ： ６ １２ Ｏ ３ ．３
ＤＯＩ ０ ３ ８ ／ ｇ ｂ ０ １ ２ １ １ ７ ：１ ． ７ ８ ｆ ｘ ２ １ ３ １ ． １ ６
１ 引
言
Ａ ， 件 的 性 能 得 到 了 显 著 提 高 。 他 们 认 为 ｌ器 Ｆ ｕ ｃ ＺＰ Ｃ Ｐ 和 ｎ ｃ接触 形 成 界 面偶 极 层 ， 而 使 器 从 件 的空 穴 输 出效 率 提 高 。事 实 上 ， Ｃ Ｐ Ｆ ｕｃ的 引
度为 ３×１ Ｐ ， 件有 效 面 积为 ３ｍＹ× ｍ。 ０～ ａ器 ｌ ３ｍ ｌ
收稿 日期 ： ０ １０ － 修订 日期 ： ０ １ ９０ ２ １－８ ９； ０ ２ １－ － ０ ７ 基金项 目： 国家 自然科学基金 （０ ７ ０７ ６ ０ ６４ ，１０ １７ 资助项 目 ６８ ７ ２ ，１７ ０７ １０ ４ ８ ） 作者简介 ： 刘亚东 （ ９６一 ， ， １ ８ ） 男 内蒙古包头人 ， 主要从事有机太 阳能 电池方面的研究。
用C60为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件
Ｔｌ１ ） Ｃ“ ｝
ｎ、１ 【
入缓 冲层 ， 得 了发光 效 率改 善 的器 件 ， 获 比较 和分
析 了缓 冲层 厚度 对器 件的发光特 性 的影响 。
（Ｉ ｓ ；口
图 ｌ 有 机 材 料 分 子 结 沟 和 器 件 结 卡 句
Ｆｉ ｌ Ｍ ｏｅ ｕａ ｔｕ ｔ ｅ ｎｄ ＥＬ ｅ ｉｅ ｃ ｆｇｕ ａｔ ｇ ｌｃ ｌｒｓ ｒ ｃ ｕｒｓ ａ ｄ ｖｃ ｏｎ ｉ ｒ ｉ ｏｎ．
率， 仍是提 高有机 电致发光器件性能 的重要课题 。
下 蒸 发 Ａ１ 电极制 得 器 件 。Ｃ ０ 冲层 的 厚 度分 别 ６ 缓
为 ０ １ ２ １ ６和 ２ ０ ｍ。ＴＰ 和 Ａ ｑ 的 厚 度 均 ， ．， ． ．ｒ ｉ Ｄ ｌ３ 为 ７ ｒ ＩＦ的厚度 为 ０ ４ ０ ｍ， ｉ ｉ ． ～１ ５ ｍ， 电极 的厚 ．ｎ ＡＩ
光 效 率 。 研 究 了 Ｃ０ 度 对 器 件 发 光 特 性 的 影 响 。 当 Ｃ０ 度 为 １ ６ ｍ 时 ， 件 发 光 效 率 最 高 。 在 电 流 密 度 ６厚 ６厚 。ｎ 器 为 ｌＯ ／ｍ Ｏ ｍＡ ｃ 时 ， 器 件 的 效 率 比 没 有 缓 冲 层 的 器 件 提 高 近 一 倍 。 该
Ｓ Ｏｅ ｉ ［
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Ｓ Ｎ ［ 和 其他 金属 氧 化物 ［ ］ 其 中无 机 ｉ ４］ ３ 等， 。
物 成膜方法 较 为 复 杂 ， 厚不 易精 确 控 制。 在此 ， 膜 采用真 空蒸 发 成膜 方 法 ， 富勒 烯 作 为 空 穴 注注 入， 必
提高 载 流子 平 衡 程 度 ， 以及 激 子 形 成 和 复 合 的 几
用C60为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件
用C60为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件朱文清;郑新友;张步新;吴有智;蒋雪茵;张志林;许少鸿【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2002(023)003【摘要】以富勒烯C60作为空穴注入缓冲层,在结构为ITO/C60/TPD/Alq3/LiF/Al的器件中,改善了器件的发光效率.研究了C60厚度对器件发光特性的影响.当C60厚度为1.6nm时,器件发光效率最高.在电流密度为100mA/cm2时,该器件的效率比没有缓冲层的器件提高近一倍.【总页数】4页(P269-272)【作者】朱文清;郑新友;张步新;吴有智;蒋雪茵;张志林;许少鸿【作者单位】上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800;上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800;上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800;上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800;上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800;上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800;上海大学,材料学院电子信息材料系,上海,201800【正文语种】中文【中图分类】TN383.1【相关文献】1.有机电致发光器件中由缓冲层薄膜诱导产生的空穴传输层薄膜的结晶化 [J], 徐芹芹;张吉东;陈江山;马东阁;闫东航2.空穴缓冲层的厚度对有机电致发光器件性能的影响 [J], 王洪梅;姜文龙;王静;韩强;丁桂英;王立忠;赵晓红3.有效阴极结构和空穴缓冲层的有机电致发光器件 [J], 徐维;罗钰;王莉;袁俊文4.C60与MoO3混合材料做空穴注入层的单层有机电致发光器件 [J], 薛楷; 闫敏楠; 潘飞; 田梦颖; 潘旭东; 张宏梅5.以ZnO为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件 [J], 姚辉;张希清;蓝镇立;宋宇晨;王永生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
用C60为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件
第２３卷第３期发光学报Ｖ０１．２３Ｎｏ．３１１１１耋！星望！些曼垩！皇望圣些垒垒呈三兰坚竺！些三！璧些竺！罂；；！！竺文章编号：１０００．７０３２ｆ２００２）０３—０２６９，０４用Ｃ。
为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件朱文清，郑新友，张步新，吴有智，蒋雪茵，张志林，许少鸿（上海大学材料学院电子信息材科系．上海２０１８００）摘要：以富勒烯ｃ帅作为空穴注入缓冲层，在结构为ＩＴｏ／ｃ帅ＩＴＰＤＩＡｌｏｏ／ＬｉＦ，Ａｌ的器件中・改善了器件的发光效率。
研究了Ｃ∞厚度对器件发光特性的影响。
当Ｇ劬厚度为１．６ｒｉｍ时．器件发光效率最高。
在电流密度为１００ｍＡ／ｅｍ２时，该器件的效率比投有缓冲层的器件提高近一倍。
关键词：有机电致发光：Ｇ，ｏ缓冲层；载流于平衡；效率中围分娄号：ＴＮ３８３．１文献标识码：Ａ１引言有机薄膜电致发光器件因其低压驱动、主动发光、响应快速和色彩丰富等优点，成为极具前景的平板显示器件。
自从Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ和Ｓ，Ａ．ＶａｎＳｌｙｋＪｌ］采用高效率的双层结构的器件以来，在有机材料和器件结构方面经过多年的研究，有机电致发光器件在亮度、效率和寿命等方面取得了显著进展，并有部分产品开始投入市场。
进一步改善亮度和效率．仍是提高有机电致发光器件性能的重要课题。
要获得高的发光效率，必须增加载流子注入，提高载流子平衡程度，以及激子形成和复合的几率。
选用高荧光效率的材料１２］、激子限域的多层结构【３］及采用阴极［４，５１和阳极的界面修饰［５，６～１１’等，已被证明是改善器件效率的有效方法。
在阳极ＩＴＯ和空穴传输层之间插入薄的空穴注入缓冲层进行界面修饰，在原有的发光材料和器件结构的基础上，可以获得比原有器件更高的发光效率。
报道的缓冲层材料有ｃｕＰｃ［６】，ｍ－ＭＴＤＡＴＡ［”，Ａ１２毡‘“，Ｓｉ０２［…，Ｓｉ，Ｎ４［９】和其他金属氧化物［”】等，其中无机物成膜方法较为复杂，膜厚不易精确控制。
在此。
采用真空蒸发成膜方法，以富勒烯Ｇ６０作为空穴注入缓冲层，获得了发光效率改善的器件，比较和分析了缓冲层厚度对器件的发光特性的影响。
磷光OLED中掺杂浓度及空穴阻挡材料对器件发光性能的影响(精)
磷光OLED中掺杂浓度及空穴阻挡材料对器件发光性能的影响有机磷光电致发光器件能够充分利用器件内形成的单重态激子和三重态激子,具有较高的内量子效率,因此,相对于荧光器件来说,磷光器件具有更为广阔的应用前景。
针对当前磷光器件存在的问题,本论文主要进行了以下研究:研究了采用Ir(ppy)_3和Ir(piq)_3两种磷光材料制备的磷光器件的电致发光特性,分析了它们在聚合物掺杂体系中的能量传递情况;研究了电子注入势垒对器件性能的影响,并分析探讨了器件内可能存在的电子注入过程。
本论文共分5章,第一章主要是有机磷光电致发光器件的研究进展和基本原理,第二章重点阐述了有机电致磷光器件的材料,制备及测试方法。
第三章和第四章主要针对以上几个方面进行研究,第五章是结论。
(1)本论文采用了铱的两种配合物作为磷光器件的掺杂客体,研究了两种磷光材料的光电特性,比较了它们在聚合物掺杂体系中的能量传递情况,并分析了该体系中电致发光的主要来源。
(2)在(1)的基础上,采用Ir(ppy)_3磷光材料作为客体材料,PVK掺杂PBD作为共主体材料,使用不同的空穴阻挡层,制备了不同掺杂浓度的两组磷光器件。
通过测试器件的电学性质,分析了器件中可能存在的电子注入方式,通过比较进一步研究了掺杂浓度及电子注入方式对于器件效率的影响,得到了光度效率为2.9cd/A的磷光器件。
同主题文章[1].王静,姜文龙,孙辉. 近白光有机电致发光器件' [J]. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2005.(01)[2].丁桂英,姜文龙,王静. 掺杂荧光染料的高亮度有机蓝光电致发光器件' [J]. 微计算机信息. 2005.(19)[3].欧谷平,宋珍,陈金伙,桂文明,张福甲. 有机电致发光器件的电极研究' [J]. 科学技术与工程. 2005.(11)[4].张国辉,华玉林,吴空物,吴晓明,印寿根,惠娟利,安海萍,朱飞剑,牛霞. 利用BCP层调节白色磷光有机电致发光器件色度的研究' [J]. 物理学报. 2007.(06)[5].刘青宜,张志峰. 有机电致发光的研究及进展' [J]. 现代显示. 2005.(06)[6].张国林,啜玉涛,郭海清,邹德春. 红色磷光喹喔啉铂(II)配合物及其有机电致发光器件的制备' [J]. 物理化学学报. 2005.(12)[7].周滨. 有机电致发光器件的研究及专利' [J]. 液晶与显示. 1999.(01)[8].刘式墉,冯晶,李峰. 有机电致发光材料分子与器件结构设计' [J]. 发光学报. 2002.(05)[9].华玉林,郑加金,王树国,孙媛媛,印寿根,冯秀岚,李永舫,杨春和,帅志刚. 单一白色发光层的OLED制备与发光性能研究' [J]. 天津理工学院学报. 2005.(01)[10].蒋玉蓉,薛唯,喻志农. ITO表面处理对有机电致发光器件光电特性的影响' [J]. 北京理工大学学报. 2005.(01)【关键词相关文档搜索】：光学工程; 有机电致发光器件; 磷光; 三重态; 空穴阻挡层【作者相关信息搜索】：北京交通大学;光学工程;徐征;岳欣;。
PVK空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响
实验 所 用 有 机 材 料 Ｐ ＶＫ， Ｐ Ａｑ Ｎ Ｂ， ｌ 均 购 于
Ａｄｉ 公 司， ｌｃ ｒｈ 材料分子结构如图 １ 所示。ＩＯ基 Ｔ
片从深 圳南玻 购 买 ， 阻为 １ ／ ， 方 ０１ 口 分别 经 洗涤 ２
剂， 乙醇溶 液 ， 去离子水 超声 清洗 后用 干燥 氮气 吹
小 分子器 件 具有成 膜质 量高 、 效率 高 、 驱动 电
器件氧化铟锡 （Ｔ ／ Ｖ ／ｒ 一８ｈｄｏｙｕｎｌ ｅ ｌｍｉ ｍ（ ｌ３／ ： ｇ Ａ 器件性能 的影 响。测 试结果 ＩＯ） Ｐ Ｋ ｔｓ（ －ｙ ｒ ｑ ｉ ｉ ）ａ ｎ ｉ ｘ ｏｎ ｕ ｕ Ａｑ ） Ｍｇ Ａ ／ １
表明 ， Ａｑ 层厚度一定 时（０ａ ， 当 ｌ ５ ｍ） 只有 Ｐ Ｋ层 为适 当厚度 （ ８ａ 时双层器件才有最优 良的器件性能 ， Ｖ １ ｍ） 即 最低 的起亮 电压 ， 最高 的发 光 亮度 和效 率。 同时对 比 了不 同 Ｐ Ｋ层 厚度 的 Ｐ Ｋ Ａｑ 双 层 器件 之 间以 及 Ｖ Ｖ ／ ｌ， Ｐ Ｋ Ａｑ Ｖ／ｌ 与 Ｎ， ＇ ｉ （ 一ａ ｈ ｙ）Ｎ， ＇ ｉｈｎｌ（ ， ， ｉ ｅｙ）４ ４－ｉ ｉｅ（ Ｐ ） Ａｑ Ｎ － ｓ １ｎｐ ｔ １一 Ｎ － ｐｅｙ一 １ １－ ｐ ｎ１－， ＇ ａ ｎ Ｎ Ｂ ／ ｌ３双层 器件 寿命 ｂ一 ｈ ｄ ｂｈ ｄｍ 的差异 。测试结果表 明， 尽管越厚的 Ｐ Ｋ层对应的 Ｐ Ｋ Ａｑ Ｖ Ｖ ／ ｌ 双层器件发光性能 并不是越好 ， 但器件 寿命越 长。原因是器件 Ａ ｑ 层内形成的 Ａｑ ｌ， ｌ￣ ＋越少 ， 器件稳定 性越好 ； Ｐ Ｋ Ａｑ 因此 而 Ｖ／ｌ 与 Ｎ Ｂ Ａｑ 双 层器件寿命 Ｐ／ ｌ ３
（Ｃ ） Ｌ Ｄ 的地位和市场份额 ， Ｌ Ｄ 还有许多难题 Ｏ Ｅｓ 有待解决 ， 如高成本 、 器件稳定性 、 器件寿命等问 题 。因此 ， Ｊ 寻找相对低廉简易的器件制备工艺
Al2O3缓冲层对以ZnO∶Al为阳极的有机电致发光器件性能的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟Al2O3 缓冲层对以ZnO∶Al 为阳极的有机电致发光器件性能的影响采用直流磁控溅射法制备ZnO∶Al(AZO)透明导电薄膜,薄膜电阻率为5.3 乘以10-4Ω.cm,可见光区平均透过率大于85%。
采用施加缓冲层的方法,在AZO 和NPB 之间加入一层Al2O3 绝缘薄膜,提高了AZO 阳极有机电致发光器件的性能,分析了Al2O3 缓冲层的作用机理。
结果表明施加1.5 nm 缓冲层后器件的电流效率是单纯AZO 阳极器件的3.4 倍,同时也高于传统有机电致发光器件( OLED) 因具有高发光效率低驱动电压, 大面积和全彩色显示等优点, 自Tang 等[ 11] 报道高效双层器件以来, 就成为下一代平板显示技术研究的热点之一。
OLED 属于直流注入式发光, 载流子注入效率是影响器件发光性能的关键。
载流子需要越过电极与有机层间的界面势垒才能注入到有机发光层中, 这就要求器件尽可能采用高功函数的阳极和低功函数的金属阴极。
掺锡氧化铟(目前的研究工作侧重于改进AZO 薄膜阳极制备工艺以提高OLED 器件效率[ 10- 11] , 但对AZO 阳极结构的改进, 如施加缓冲层的研究尚未见报道。
本工作中, 采用器件结构中施加缓冲层的办法, 在AZO 阳极与空穴传输层之间加入Al2O3 薄层以提高器件的效率。
并与传统的3、结论在OLED 的AZO 阳极与空穴传输层之间施加Al2O3 薄膜缓冲层降低了空穴注入势垒, 增加了阳极空穴的遂穿几率, 从而提高了器件的空穴电流和整体性能; 过厚的Al2O3 层会使得遂穿势垒变宽从而减弱遂穿效应, 而且会分担过多的压降, 使有机层内场强相对降低, 导致器件电流下降。
本实验条件下施加。
掺杂不同一维纳米材料的空穴缓冲层对有机电致发光器件性能的影响
摘 要 对一维纳米材料在空穴缓 冲层 Ｐ ］ ） ＥＸ Ｔ中的作用 进行 了研究 。 光致发光表 明在 Ｐ Ｄ Ｔ 中掺杂一维 ＥＯ 纳米材料（ 二氧化钛纳米管 和氧化锌 纳米棒） 以提 高双层样 品 Ｐ Ｄ［ ／ Ｈ— Ｐ 的发光 效率 。拉 曼光谱 可 Ｅ ） ＭＥ Ｐ Ｖ Ｔ 的结果说明正是 由于～维纳 米材料 与 Ｐ Ｄ Ｔ之间存在 的强相互 作用 ， ＥＯ 才减少 了 Ｐ Ｄ Ｔ ＭＥ Ｐ 界面 Ｅ ０ ／ Ｈ ＰＶ 上猝灭发光 的缺陷态 的产 生 在以 ＭＥ —Ｐ Ｈ Ｐ Ｖ作为发 光层 的聚合物 电致发光 器件 中， Ｐ Ｉ） 在 ＥＸ Ｔ中掺杂二 氧化钛纳米管和氧化锌纳米棒后 ， 器件的最大效率分别提高了 ２ 和 ２５ 。 倍 ．倍 主题词 一维纳米材料 ； 空穴缓冲层 ； 掺杂 中图分类号 ： ＴＮ３ ３ １ ８ ． 文献标识码 ：Ａ
材料 沉淀 ， Ⅱ） Ｔ及掺 杂一 维纳 米 材料 的 Ｐ Ｉ） 在空 气 Ｐ ０ ＥＸ Ｔ
气氛下以 ３０ ０ｒ ｍｉ 的转速 甩涂 在清洁 的 Ｉ Ｏ 衬底 上。 ０ ・ ｎ Ｔ 在空穴缓冲层之上 ，以 ２０ ０ｒ ａｉ 的速度甩涂 聚合 物发 ０ ・ｒ ｎ
随着一维纳米材料制备技术的发展， 其独特的物理化学
来说 ， 一方面可以使 用电子或空穴的缓冲层控制 载流子 的注 入， 从而达到提高器 件效率 的 目的； 另一方 面也可 以通过增 大激 子的复合效率来增 加器 件 的效率 。 Ⅱ）Ｔ作 为一种导 Ｐ （ ）
ｌ 实 验
二氧化钛纳米 管和氧化锌纳米棒 的详细制备过程见 文献
［１ ２ 。 １ ，１］ 二氧 化钛纳米 管的 内外径 分别 为 ５ ｍ 和 ９ ～７ｎ ～ 儿ｎ ｍ。长度 约为 １ ０ｎ 氧化 锌纳米 棒 的直径 和长度 分别 ０ ｍ。 为５ Ｏ和 ｌ ０ ｍ。Ｐ Ｉ Ｔ： Ｓ ０ｒ ０ ｉ Ｅ￣ Ｐ Ｓ作 为空穴 缓 冲层 夹在 阳极 和发光层 ＭＥ Ｐ Ｖ之 问。在 Ｐ Ｄ Ｈ— Ｐ Ｅ ＯＴ 中掺 杂重 量 比为 ｌ 的二 氧化钛纳米管 和氧化锌 纳米棒 。 配溶液先超声 ５ｍｉ， 所 ｎ 然后 静置 １ ｎ ０ｍｉ。静置后 的 Ｐ Ｄ ） 中，有 少量 的一维 纳米 Ｅ（ Ｔ
空穴缓冲层的厚度对有机电致发光器件性能的影响
号， 吉教科合字［０４第 ５ 号 ）四平科技局计划项 目（ ２ｏ］ ４ ； 四科合字第 ２０ ０ 号 ， ０￣ ７ 四科合字第 ２∞Ｄ 号 ０ ０ ８ 第一作者简介 ： 王洪梅（９２ ， ， １７ 一）女 吉林省柳河县人 ， 师范大学凝聚态物理专业在读硕士 ， 吉林 主要从事有机 电致发光器件 的研究 ．
度曲线可以看出， 同一电流密度下当 ２ — Ａ Ａ的厚度由 ５ ｎ增加到 １ ｌ 时， 在 Ｔ ＮＴ ｌ ｎ ５ｉ ａ ｒ 器件的亮度是随厚度的
增加而增大的， 但当 ２ —Ｎ Ｔ Ｔ Ａ Ａ的厚度大于 １ ｎ时 ， ５ｎｌ 器件的亮度却随厚度的增加而降低 ． ２Ｔ— Ａ Ａ 当 ＮＴ 的厚度为 １ 时 ， ５ｍ 对应器件的亮度最高 ． 由图 ２ 所示各器件的电流与 电压之 间的关 系曲线可知， 在同一
利于电子注入 ； 最后蒸镀大约 １０ｎ ０ ｍ的金属 作阴极 ． 该器件是利用多源有机气相分子束沉积系统制备 的， 在器件制备的过程中真空室的压力保持在 ５ ０ ａ ×１ Ｐ 以下 ． 器件的亮度 ， 电流 ， 电压特性 ， 色坐标及电
致发光光谱由计算机控制的 Ｋ ｉ ｌ ｕ ｅ ４Ｏ Ｐ ０电流 一 ｅｈ ｙ ｏｒ Ｏ ， Ｒ６ ｔｅ Ｓ ｃ ２ ５ 电压 一 亮度及色坐标 ， 电致发光光谱测试 系统测试 ． 所有 的数据都是在室温大气环境下测得的 ．
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电压下当 ２Ｔ Ｎ Ｔ — Ａ Ａ的厚度 由 ５ ｍ增加到 １ ｎ ５ｎ ｍ时， 器件的电流随厚 度的增加 而减小 ， 当 ２ Ｎ Ｔ 但 Ｔ— Ａ Ａ
缓冲层和掺杂的电子传输层对有机电致发光器件发光效率影响的研究
2010年5月Jo ur nal o f A pplied O ptics M ay2010文章编号:1002-2082(2010)03-0490-06发光器件发光效率影响的研究徐 维1,2,徐 贵3(1.西安交通大学先进制造技术研究所,陕西西安710049;2.五邑大学数学物理系,广东江门529020;3.包头供电局,内蒙古包头014030)摘 要:针对有机发光器件需要提高发光效率问题,利用其最高被占用分子轨道(HOM O)有利于改善空穴注入的特点,将氧化钼(M oO3)插入m-M TDATA与NPB之间;将羟基喹啉锂(Liq)掺入4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(Bphen)作n型电子传输层,制备具有空穴缓冲层和n 型掺杂电子传输层的有机电致发光器件。
通过单载流子电子器件J-V曲线的比较,将掺杂质量分数确定为w(Bphen)∶w(Liq)=65∶35。
在完整器件中,随着M oO3厚度的增加,器件效率改善显著,当M oO3厚度达到1nm时,器件性能最佳,此后趋于饱和,对厚度变化不敏感。
说明使用M oO3及n型掺杂后空穴及电子的注入传输均获得明显提高,并在发光区域达到有效平衡,器件的亮度及发光效率获得明显改善,与控制器件相比,电流效率、功率效率及亮度分别提高约62%、约98%和约60%,电压V下降了约28%。
关键词:三氧化钼;掺杂;载流子平衡;发光器件亮度中图分类号:T N383 文献标志码:AInfluence of buffer layer and doped electron transport layeron the luminance efficiency of organic light-emitting diodeXU Wei1,2,XU Gui3(1.Advanced M anufactur ing T echno lo gy Resear ch Instit ut e,Xi’an Jiao tong U niver sity,Xi’an710049,China;2.Department o f M athemat ics a nd Phy sics,Wuy i U niv ersit y,Jia ng men,G uang do ng529020,China;3.Bao tou P ow er Supply Bureau,Bao tou014030,China)Abstract:We fabr icated an organic light emitting diode(OLED)w ith M oO3inserting in m-M TDATA/NPB interface as hole injection buffer lay er,incorporating an n-doping transpor t layer w hich com prises8-hy dro xy-quinolinato lithium(Liq)doped into4,7-diphyeny l-1,10-phenanthr oline(Bphen)aseolectron injectio n layer(ET L)By com paring the J-V curves of only devices,the do ping rate w as set as w(Bphen)∶w(Liq)=65∶35.T he device perform ance w as enhanced significantly after using Liq and M oO3.How ev er,the performance w as saturated when the thickness w as over1nm.In or der to find the reaso n for impr ovement in perform ance,ho le-only and electro n-only dev ices w ere fabricated.It’s the use o f M oO3and n-doping in ET L that facilitated the hole injection and electr on injection and transport respectiv ely,reached effective carr ier balance in emission zone and improved the device luminance efficiency g reatly.The cur-收稿日期:2009-12-10; 修回日期:2010-01-26基金项目:国家自然科学基金(50805117)、西安应用材料创新基金(XA-A M-200804)和中国博士后基金(20090461297)资助项目作者简介:徐维(1973-),男,内蒙古包头人,工学博士,主要从事光电器件及微纳制造研究工作。
以CuPc为空穴传输层的染料敏化异质结电池的特性研究
以CuPc为空穴传输层的染料敏化异质结电池的特性研究梁嘉;滕枫【期刊名称】《光电技术应用》【年(卷),期】2012(027)002【摘要】The positive hole transport layer is prepared with CuPc,and the dye-sensitized heterojunction so lar cells（DSH） is prepared with dihy-droindol-D102（C37H30N2O3S2）.For CuPc positive hole with different thickness,the performance of 40 nm,80 nm and 120 nm cells is researched.When the thickness is 40 nm,sc= 248.3μA/cm2,Voc=0.61V and η=0.042%（80 mW/cm2xenon lamp test）.Comparing with theI3-/I-liquid electro lyte dye-sensitized TiO2solar cells,the low efficiency reason of DSH is analyzed.%制备以酞菁铜CuPc为空穴传输层,有机染料-二氢吲哚D102（C37H30N2O3S2）为敏化染料的染料敏化异质结电池DSH（Dye-sensitized heterojunction solar cells）。
研究不同厚度CuPc空穴传输层：40 nm、80 nm 和120 nm的电池的性能,得到在其厚度为40 nm时,电池的Jsc=248.3μA/cm2,Voc=0.61V,=0.042%（80 mW/cm2氙灯测试）。
对比采用I3-/I-氧化-还原对为液态电解质的染料敏化TiO2纳米晶太阳电池,分析以CuPc为空穴传输层的DSH电池效率较低的原因。
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第26卷 第1期2005年1月 半 导 体 学 报CHI NESE JOURNA L OF SE MIC ONDUCT ORSV ol.26 N o.1 Jan.,20053国家自然科学基金资助项目(批准号:60276026) 郑代顺 男,博士后,现在主要从事有机和无机半导体发光二极管的研究. 2003212219收到,2004202212定稿2005中国电子学会空穴缓冲层CuPc 对有机电致发光器件特性的影响3郑代顺1 张 旭2 钱可元1(1清华大学深圳研究生院,深圳 518055)(2甘肃联合大学数信学院,兰州 730000)摘要:采用旋涂和真空蒸发沉积工艺制备了结构分别为IT O/PVK:TPD/Alq 3/Al 和IT O/PVK:TPD/LiBq 4/Alq 3/Al 的绿色和蓝色有机电致发光器件(O LE D ),并研究了空穴缓冲层CuPc 对O LE D 特性的影响.结果发现:对于绿色O LE D ,CuPc 的加入提高了器件的电流和亮度,改善了器件的性能;而对于蓝色O LE D ,CuPc 的加入则加剧了载流子的不平衡注入,导致器件性能恶化.这表明空穴缓冲层CuPc 对不同结构O LE D 的特性具有不同的影响,并通过器件的能级结构对此进行了解释.关键词:空穴缓冲层;CuPc ;绿色和蓝色O LE D ;注入势垒;空间电荷PACC :7860F ;7280L中图分类号:T N383+11 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)01200782061 引言自从报道第一个多层有机电致发光器件(O LE D )以来[1],由于其亮度高、功耗低、视角宽、响应快并有望实现低廉的价格[1,2],因而受到了极大的关注.多层O LE D 一般由阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极构成.通常用IT O 膜覆盖的玻璃作为阳极(即空穴注入电极),因为IT O 薄膜具有较高的透明度和较低的电阻率[3,4].但是,IT O 的功函数只有4～5eV (其典型值为415～418eV ),并依赖于表面处理情况[5].而大多数有机半导体材料的最高占据分子轨道(H OM O )能级处于真空能级下面5eV 以下.例如,常用作空穴传输材料的NP B 和TPD的H OM O 分别位于真空能级下面512eV 和515eV 处[6,7].O LE D 的发光效率与界面特性有很大关系,这些界面包括金属阴极/电子传输层/发光层/空穴传输层/IT O 阳极界面等.由于IT O 功函数与空穴传输材料的H OM O 能级不匹配,器件工作过程中会在IT O 阳极与空穴传输层之间形成注入势垒.要有效地注入空穴载流子,该势垒不能太高.为了提高O LE D 的性能,人们把某些有机材料作为空穴注入缓冲层插入到IT O 阳极和空穴传输层之间,CuPc 就是常用的一种空穴注入缓冲材料[8～17].缓冲层能从多方面提高O LE D 的性能,如抑制噪声漏电流,降低工作电压,提高器件的热稳定性和量子效率等[18].CuPc 被广泛用作空穴注入缓冲层是由于其H OM O 能级(位于真空能级下511eV 处[19])与IT O 的功函数可以较好地匹配,同时由于CuPc 在普通有机溶剂中的溶解度较低,使得一些聚合物材料可以通过旋涂成膜.此外,CuPc 对波长400～500nm 的光只有微弱的吸收,非常适用于蓝色和绿色O LE D [20].近年来,对含有CuPc 的O LE D 研究较多,尤其是Scott 及其合作者们[20]研究发现,在器件工作过程中,从IT O 膜中释放出来的氧会使空穴传输材料发生退化,并形成发光淬灭中心,导致器件的工作电压升高,而CuPc 的加入可以削弱IT O 对空穴传输层的退化效应.另外,Nuesch 等人[21]研究了CuPc 在空穴载流子由IT O 阳极注入空穴传输层的过程中的作用,发现在IT O 阳极与空穴传输层之间插入CuPc 缓冲层后,从IT O膜中释放出来的氧扩散进入CuPc并形成一个界面空间电荷层,使得IT O的有效功函数被钉扎在CuPc的H OM O能级处,而载流子的注入效率不再显著依赖于IT O的表面处理条件.以上工作对于理解CuPc在O LE D中的作用具有十分重要的参考价值,但尚缺乏系统性.本文比较系统地研究了CuPc对绿色和蓝色O LE D特性的影响.2 实验本实验所用样品采用旋涂和蒸发沉积方法制得.实验采用覆盖有铟锡氧化物(IT O)的玻璃基片作为器件的透光窗口,而IT O膜同时兼作器件的阳极. IT O采用磁控溅射成膜,其厚度约为150nm,薄层电阻约为60Ω/□.在样品制备前,先用酒精棉球擦拭基片表面,再将基片放在有洗涤剂的去离子水中煮沸,接着用去离子水冲洗干净,然后分别用丙酮、异丙醇和乙醇进行超声清洗,最后用大量去离子水浸洗.将基片放在真空烘烤箱中烘干后对其进行光刻.每个发光单元的面积为5mm×5mm,连通各单元的IT O线宽为015mm.先在IT O膜覆盖的玻璃基片上涂光刻胶,再利用掩模将IT O薄膜光刻成互相连通的阵列,然后用稀盐酸进行腐蚀,最后用氧等离子体轰击去除光刻胶.光刻后的基片经过再次清洁处理后,将PVK和TPD的混合溶液旋涂到IT O膜上作为空穴传输层,旋涂后立即在N2保护下烘干以进行后续工艺.Alq3被用作电子传输层,采用真空蒸发成膜.在绿色O LE D中,Alq3兼作发光材料;而在蓝色O LE D的制备中,采用LiBq4作为发光材料.当各有机物成膜完毕,在真空度优于617mPa的条件下,在电子传输层上蒸发沉积一层金属Al作为阴极.最后对器件进行封装.在光刻好的公共阳极和阴极处用导电胶粘上金属丝作为电极引线,并在N2保护下加热使导电胶固化.最后在N2保护下用环氧树脂进行密封,并使环氧树脂固化.由于有机材料的玻璃化温度普遍较低,在电极的光刻和器件的封装过程中加热温度不能太高.此外,为了研究CuPc对绿色和蓝色O LE D特性的影响,将CuPc插入到IT O阳极和空穴传输层之间作为空穴注入缓冲层.分别用J T21型晶体管特性图示仪和ST286LA型屏幕亮度测量仪测试了各样品的电流2电压和亮度2电压特性曲线.3 结果与讨论3.1 CuPc对绿色OLE D特性的影响图1(a),(b)分别给出了结构为IT O/PVK∶TPD/ Alq3/Al的O LE D的电流2电压和亮度2电压特性曲线.经测试该器件发绿光,其电致发光峰值波长约为525nm.由图可见,该器件具有典型的发光二极管I2 V特性,当电压低于20V时,器件电流几乎为0;当电压高于20V时,器件电流逐渐增大;当电压高于25V 时,器件电流随外加电压的升高而迅速增大.该器件的亮度2电压特性与其I2V特性基本一致,器件的启亮电压约为20V;当外加电压高于20V时,该器件的亮度随电压的升高而迅速增大;在31V外加电压下器件亮度达到470cd/m2.图1 绿色O LE D IT O/PVK∶TPD/Alq3/Al的I2V(a)和B2V(b)特性Fig.1 I2V(a)and B2V(b)properties of green O LE DIT O/PVK∶TPD/Alq3/Al在IT O阳极与空穴传输层PVK∶TPD之间蒸发97第1期郑代顺等: 空穴缓冲层CuPc对有机电致发光器件特性的影响沉积CuPc 薄膜作为缓冲层,CuPc 的厚度约为20nm ,其他条件与图1相同.经测试,器件IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 仍然发绿光,而且器件的稳定性有所提高.图2分别给出了该器件的电流2电压和亮度2电压特性曲线.图2 绿色O LE D IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 的I 2V (a )和B 2V (b )特性Fig.2 I 2V (a )and B 2V (b )properties of green O LE D IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al与器件IT O/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 相比,加入CuPc 缓冲层后,尽管没有明显降低器件的启亮电压,但是在相同的外加电压下,器件的电流和亮度都提高了5倍左右.当外加电压等于34V 时,器件IT O/CuPc/PVK ∶TPD/Alq 3/Al 的亮度超过2200cd/m 2.表1列出了实验中所用各材料的功函数或能级,并据此画出了加入CuPc 前后两种器件结构的能级结构示意图,如图3所示.实验中PVK 和TPD 都起到空穴载流子传输作用,影响空穴传输特性的主要是有机材料的H OM O ,而影响电子传输特性的是有机材料的LUM O (最低空轨道).由于PVK 和TPD 的H OM O 十分接近,分别为514eV 和515eV (见表1),因此在表示器件的能级结构时,我们只画出了TPD 的H OM O 和LUM O.由这两种不同结构绿色O LE D 的功函数和能级结构可知,CuPc 的加入降低了空穴载流子的注入势垒,大大提高了空穴注入能力,同时也增加了空穴与电子的复合几率,从而增大了器件的电流和亮度.表1 实验中所用各材料的功函数或能级T able 1 W ork function or energy level of different materials所用材料功函数/eVLUM O/eV H OM O/eVIT O 4.7[22]或4.8[23]——CuPc — 3.6[23] 5.3[23]PVK — 1.8[24] 5.4[24]TPD — 2.4[22] 5.5[22]Alq 3—3.0[22]或3.1[23]5.8[22]或5.7[23]Al4.2[24]或4.3[22]——图3 绿色O LE D 的能带结构示意图 (a )IT O/TPD/Alq 3/Al ;(b )IT O/CuPc/TPD/Alq 3/AlFig.3 Energy level structure schematics of green O LE Ds (a )IT O/TPD/Alq 3/Al ;(b )IT O/CuPc/TPD/Alq 3/Al3.2 CuPc 对蓝色OLE D 特性的影响以PVK 和TPD 的混合物作为空穴传输材料,分别以LiBq 4和Alq 3作为发光层和电子传输层,制备了结构为IT O/PVK ∶TPD/LiBq 4/Alq 3/Al 的蓝光O LE D ,其中LiBq 4是自己合成的.经测试该器件的电致发光峰值波长约为475nm.图4给出了该器件的电流2电压和亮度2电压特性曲线.08半 导 体 学 报第26卷图4 蓝色O LE D IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的I2V(a)和B2V(b)特性Fig.4 I2V(a)and B2V(b)properties of blue O LE DIT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al在蓝色O LE D IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的阳极和空穴传输层之间插入CuPc缓冲层,研究了CuPc对器件特性的影响.图5给出了器件IT O/ CuPc/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的电流2电压和亮度2电压特性曲线.研究发现,CuPc的加入不但没有提高器件IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的性能,反而使之恶化.在相同的外加电压下,器件IT O/CuPc/ PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的电流强度和亮度都有所降低.图6给出了蓝色有机电致发光器件IT O/CuPc/ TPD/LiBq4/Alq3/Al的能级结构示意图.我们认为, CuPc的加入进一步降低了器件中空穴载流子的注入势垒,使得空穴比较容易注入有机层,但是由于电子注入势垒很高,空穴与电子注入不平衡,从而在有机层中形成空间电荷.空间电荷将在有机层中形成与外加电场方向相反的内建电场,注入载流子在此电场的作用下向相反的方向做漂移运动,影响了载流子的有效复合,导致器件性能恶化.图5 蓝色O LE D IT O/CuPc/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的I2V(a)和B2V(b)特性Fig.5 I2V(a)and B2V(b)properties of blue O LE DIT O/CuPc/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al图6 蓝色O LE D IT O/CuPc/TPD/LiBq4/Alq3/Al的能级结构示意图Fig.6 Energy level structure schematic of blue O LE DIT O/CuPc/TPD/LiBq4/Alq3/Al4 结论综上所述,空穴缓冲层CuPc对不同结构的有机电致发光器件特性具有不同的影响.对于结构为IT O/PVK∶TPD/Alq3/Al的绿色O LE D,CuPc的加入降低了空穴载流子的注入势垒,有利于提高空穴注入能力,因而提高了器件的电流和亮度;而对于结构为IT O/PVK∶TPD/LiBq4/Alq3/Al的蓝色O LE D,CuPc的加入加剧了载流子的不平衡注入,并在有机层中形18第1期郑代顺等: 空穴缓冲层CuPc对有机电致发光器件特性的影响成空间电荷,空间电荷在有机层中形成的内建电场使得注入载流子做反向漂移运动,从而影响了载流子的有效复合,导致器件性能恶化.参考文献[1] T ang C W,Van S lyke S anic electroluminescent di2odes.Appl Phys Lett,1987,51(12):913[2] M athine D L,W oo H S,He W,et al.Heterogeneously integrated or2ganic light2emitting diodes with com plementary metal2oxide2siliconcircuitry.Appl Phys Lett,2000,76(26):3849[3] Braun D,Heeger A 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Shenhao,et al.Vacuum deposited bi2layer organic light emitting diodes.Chinese Journal of Semiconduc2tors,2001,22(2):198(in Chinese)[赵俊卿,谢士杰,韩圣浩,等.真空蒸镀双层有机电致发光器件及其稳定性.半导体学报,2001,22(2):198][23] Zhu W enqing,Zhang Buxin,Jiang Xueyin,et al.Blue organic light2emitting diodes with block layer structure.Semiconductor Optoelec2tronics,2001,22(1):45(in Chinese)[朱文清,张步新,蒋雪茵,等.阻挡层结构的蓝色有机发光二极管.半导体光电,2001,22(1):45][24] Li Fanghong,Liu Xu,G u Peifu,et al.The study of structure and elec2troluminescent characteristics of organic thin film electroluminescentdevices.Acta Optica S inica,1998,18(2):217(in Chinese)[李方红,刘旭,顾培夫,等.有机薄膜电致发光器件结构与发光特性的研究.光学学报,1998,18(2):217]28半 导 体 学 报第26卷I nfluence of H ole Bu ffer Layer CuPc on Properties of Organic Light 2Emitting Devices 3Zheng Daishun 1,Zhang Xu 2,and Qian K eyuan 1(1Graduate School at Shenzhen ,Tsinghua University ,Shenzhen 518055,China )(2School o f Mathematics and Informations ,Gansu United University ,Lanzhou 730000,China )Abstract :The green organic light 2emitting device (O LE D )IT O/PVK ∶TPD/Alq 3/Al and blue O LE D IT O/PVK ∶TPD/LiBq 4/Alq 3/Al are fab 2ricated by spin and vacuum deposition.In fluence of hole bu ffer layer CuPc on the properties of O LE D is studied.The results show that for the green O LE D ,the electron current and brightness are increased by the addition of CuPc ,and the performance of the green O LE D is enhanced.F or the blue O LE D ,the addition of CuPc induces the imbalance injection of charge carriers ,which deteriorates the properties of the blue O LE D.This indicates that the effect of CuPc on the properties of different O LE D is different.Theses results are explained with the energy level structure schematics of green and blue O LE Ds.K ey w ords :hole bu ffer layer ;CuPc ;green and blue O LE D ;injection barrier ;space charge PACC :7860F ;7280LArticle I D :025324177(2005)01200782063Project supported by National Natural Science F oundation of China (N o.60276026) Zheng Daishun male ,postdoctor.H is research fields lie in organic and inorganic light 2emitting devices. Received 19December 2003,revised manuscript received 12February 20042005Chinese Institute of E lectronics38第1期郑代顺等: 空穴缓冲层CuPc 对有机电致发光器件特性的影响。