ITO導電基板與有機光電器件的制備及特性研究.pdf

1、自從1986年美國柯達公司的鄧青云博士等人首次成功制備有機雙層異質(zhì)結(jié)器件以來，有機光電器件由于具有廣泛的應用前景受到科研院所和公司的廣泛關(guān)注。有機小分子器件，如有機電致發(fā)光器件(Organiclight-emittingdiodes，OLEDs)、有機場效應管(Organicthinfilmtransistor，OTFT)、有機光伏器件(Organicphotovoltaiccells，OPVs)及有機激光器(Organiclaser)

2、都得到了研究。其中，可用作照明和信息顯示的OLEDs也稱有機電致發(fā)光器件，具有自發(fā)光、響應快、全固態(tài)、制備工藝簡單、寬視角、超薄、耐高低溫、柔性等優(yōu)點，被譽為最理想和最有潛力的下一代顯示技術(shù)。而有機光伏器件，與無機的器件相比，具有可大面積制備、可彎折、低成本等優(yōu)點。 但是，目前高的制造成本、有待于提高的器件效率、器件工作機理認識的不足，大大影響了有機光電器件的產(chǎn)業(yè)化進程。針對上述問題，本論文在剛性和柔性O(shè)LEDs的制備工藝和高效

3、有機光伏器件方面進行了一系列的探索性的工作，具體包括： 1．采用直流加水磁控濺射法，制備了具有良好導電性和高透過率的氧化銦錫(ITO)薄膜。通過L18(35)的正交實驗，系統(tǒng)性地研究了材料工藝參數(shù)(水分壓、工作氣壓、基片溫度、氧氣流量和濺射功率等)對ITO薄膜光電性能的影響。采用了方阻標定、透過率、AFM(Atomicforcemicroscopy)、XRD(X-raydiffraction)等方法對ITO進行了測試和表征，并獲

4、得了優(yōu)化的工藝參數(shù)。按優(yōu)化工藝參數(shù)制備出的ITO導電基板在可見光區(qū)域的平均透過率為83％，方阻達到53Ω/□。采用該方法制備的ITO薄膜制備了結(jié)構(gòu)為Mg：Ag/Alq(40nm)/NPB(15nm)/CuPc(xnm)/ITO(100nm)的倒置型OLED器件，并對CuPc的厚度進行了優(yōu)化。當CuPc厚度為15nm時，驅(qū)動電壓為14V下發(fā)光亮度達到了526cd/m2。 2．在低溫條件下，采用加水直流磁控濺射法制備了基于柔性襯底的

5、ITO導電薄膜。詳細地研究了襯底溫度、濺射功率和濺射壓強等工藝參數(shù)對柔性襯底上ITO薄膜光電性能的影響。在導電薄膜厚度為100nm條件下，獲得的最佳工藝參數(shù)如下：襯底溫度50℃、濺射功率100W和濺射壓強2mTorr。為了解決導電薄膜附著性差的問題，在柔性基板和ITO導電薄膜間加入一層紫外固化膠作為改性層。制備了結(jié)構(gòu)為PET/bufferlayer/ITO/NPB/Alq/Mg：Ag的柔性有機電致發(fā)光器件，器件在12V電壓下亮度達到了3

6、286cd/m2。 3．對透明陰極結(jié)構(gòu)及制備工藝進行了研究，在此基礎(chǔ)上，制備了有機電致發(fā)光器件。根據(jù)矩陣光學理論，采用Matlab編程的方法計算了光學匹配層的參數(shù)。制備了結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc(20nm)/NPB(30nm)/Alq(40nm)/LiF(1nm)/Al(1nm)/Ag(24nm)/Alq(50nm)的透明有機電致發(fā)光器件。結(jié)果表明，當驅(qū)動電壓為15V時，器件亮度達到了4536cd/cm2。 4．研究了Cu

7、Pc、C60厚度對單異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能的影響。選用BCP、Alq、CuPc作為激子阻擋層制備了結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/C60/EBL/Ag雙異質(zhì)結(jié)OPV器件，從原理上分析了激子阻擋層在提高器件性能上發(fā)揮的作用。 5．將磷光材料bis[2—(4—tertbutylphenyl)benzothiazolato—N，C2，]iridiumm(acetylacetonate)[(t—bt)2Ir(acac)]加入有機光伏器件，用于

8、提高器件的轉(zhuǎn)換效率。制備了結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc：x％(t—bt)2Ir(acac)/C60/BCP/Ag、ITO/(t—bt)2Ir(acac)/CuPc/C60/BCP/Ag和ITO/CuPc/(t—bt)2Ir(acac)/C60/BCP/Ag的OPV器件，分析了三線態(tài)材料對于提高OPV效率所起到的作用。綜上所述，本工作通過ITO透明基板的制作，尤其是柔性基板的制作，為柔性光電器件的進一步研究，打下了堅實的工藝和理論基礎(chǔ)；同時，在