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《浙江大学》 2005年
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聚合物半导体薄膜的光电特性和器件研究

杨立功  
【摘要】:聚合物半导体是一种结合了无机半导体的光学、电学性能以及聚合物的便于人工设计、合成等两方面优点的新型半导体材料。在半导体产业和信息技术快速发展的时代,由聚合物薄膜为主的各种光电子器件已逐渐显示出其广阔的应用前景。 聚合物薄膜的光电特性是进一步将其应用于光电子器件的基础和关键。本文以此为主线,详细研究了单一聚合物薄膜的发光特性、有机小分子掺杂聚合物薄膜的光电特性;在此基础上对顶发射型非对称微腔发光二极管和微腔光电二极管的光学特性给出了具体的理论分析和优化结果。 对聚合物薄膜的基本光学特性的研究是利用其设计薄膜器件的基础。本文首先从新型聚合物MO-PPV薄膜的基本发光特性研究开始,通过光谱分析和微观结构的观察,对薄膜表面形貌、内部形态、聚集密度、聚合物分子结构以及退火处理等各种影响薄膜发光性能的因素进行了分析研究。特别是从跃迁理论和实验观察上,仔细辨别并讨论了具体薄膜样品中出现聚集体或激基缔合物发光的可能性。 由于单一聚合物薄膜在实际应用中存在一定的自吸收和发光光谱宽等不足,而有机小分子掺杂的聚合物薄膜可以有效克服这些缺点,并且便于调节发光光谱。因此本文进一步分析了在聚合物PVK薄膜中掺TMEP体系中的发光特性。着重研究了Frster能量转移机制、载流子受陷机制在掺杂聚合物薄膜的光致发光和电致发光中的作用,制备了高发光性能的发光二极管。 将聚合物薄膜应用到具体的薄膜器件中,除了薄膜自身的光学特性,还要对具体器件结构的光学特性进行设计和优化。论文的最后一部分对具有非对称微腔结构的有机光电子器件:顶发射型发光二极管和光电二极管的光学特性进行了详细分析和优化。在对发光二极管半透明阴极的优化中提出了结合薄膜发光特性的新的优化参量,并对器件的外耦合效率进行了定量计算;针对微腔光电二极管,首次给出了包含有角度因子的微腔共振场的解析表达式,考察了宽角度范围内器件的共振吸收特性及量子效率的变化,得到了优化的结构参数。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O472.3;O484.4

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