仿生蛾眼結(jié)構(gòu)有機光電器件的光調(diào)控研究.pdf

1、有機電致發(fā)光器件(OLED)和有機光伏器件(OSC)為代表的有機功能器件在新型平板顯示、固態(tài)照明、柔性顯示、綠色能源等領(lǐng)域顯示了極為廣闊應(yīng)用潛力。然而，如何克服傳統(tǒng)平面器件結(jié)構(gòu)的有限光提取或光吸收的固有缺陷，進(jìn)一步提高OLED耦合出光效率和OSC的光吸收依然面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。通過現(xiàn)代微納光學(xué)加工手段在OLED和OSC器件中引入微納結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對光場的有效調(diào)控是實現(xiàn)高效器件的行之有效的手段。為了在OLED和OSC中實現(xiàn)寬光譜、廣角的光調(diào)控，本

2、文制備了準(zhǔn)周期納米仿生蛾眼結(jié)構(gòu)，并通過軟納米壓印光刻技術(shù)引入到OLED和OSC器件中，實現(xiàn)了高效器件的制備，主要研究內(nèi)容包括以下六個方面：
　　本文第一章首先概要介紹OLED和OSC的發(fā)展歷史、工作原理和器件結(jié)構(gòu)，并概括了影響OLED發(fā)光效率和影響OSC光吸收的因素。其次闡述了光調(diào)控增強OLED耦合出光和OSC光俘獲的研究背景、進(jìn)展、現(xiàn)狀和局限性。最后，提出了本文的研究內(nèi)容和選題意義。
　　本文第二章首先采用銀鏡反應(yīng)和刻蝕技

3、術(shù)制備了硅基準(zhǔn)周期仿生納米蛾眼結(jié)構(gòu)。其次通過系統(tǒng)測試和分析，優(yōu)化了影響仿生納米蛾眼形貌的工藝參數(shù)。最后，利用軟納米壓印光刻技術(shù)制備了全氟聚醚(PFPE)的正模板和負(fù)模板，并對其性能進(jìn)行了測試表征。
　　本文第三章開展了ITO玻璃基底單色蛾眼OLED器件的制備研究。詳細(xì)闡述了納米蛾眼OLED制備過程，并制備了磷光綠光單層、雙疊層及三疊層OLED器件，測試表征了器件電學(xué)性能、光譜特性及角度依賴性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步制備藍(lán)光和紅光單層蛾

4、眼 OLED器件。其中單層綠光雙面納米單層壓印蛾眼OLED器件在1000 cd m-2的亮度下，外量子效率(EQE)達(dá)41.1％，出光效率增強比率達(dá)246%，三疊層納米蛾眼OLED器件電流效率達(dá)366.0 cd A-1,是目前文獻(xiàn)報道的最高效率之一，而且具有廣譜廣角特性。最后采用有限元差分法對光調(diào)控OLED器件的電場瞬態(tài)傳輸進(jìn)行理論分析。
　　本文的第四章開展了ITO玻璃基底倒置仿生蛾眼WOLED的制備研究。首先制備了倒置納米蛾眼

5、與正置納米蛾眼，并對它們的光學(xué)、耐刮擦及自清潔等性能進(jìn)行了表征和研究。制備的倒置蛾眼 WOLED器件，功率效率由標(biāo)準(zhǔn)器件的17.53 lm W-1提高至最大值43.50 lm W-1,提升了2.48倍。
　　本文第五章開展了基于柔性Ag網(wǎng)柵電極蛾眼OLED的制備研究。首先制備了嵌入式Ag網(wǎng)柵電極，表征測試了電極的物理形貌、光學(xué)特性和電學(xué)特性。接著分別制備了大面積柔性綠光和白光蛾眼 OLED器件，并進(jìn)一步引入微透鏡作為光調(diào)控手段，其

6、中綠光OLED功率效率達(dá)123.5 lm W-1(@1000 cd m-2),白光OLED功率效率高達(dá)106.0 lm W-1(@1000 cd m-2)，是目前文獻(xiàn)報道的非ITO柔性O(shè)LED器件的最高效率之一。最后綜合運用三維蒙特卡洛光線追跡、有限元差分算法和嚴(yán)格耦合波算法探究了微納光調(diào)控 OLED器件的遠(yuǎn)場能量、色散關(guān)系和近場能流等分布情況，闡釋了光調(diào)控的物理機制。
　　本文第六章開展了ITO玻璃基底仿生納米蛾眼OSC器件制備