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《浙江大学》 2008年
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有机发光二极管(OLED)及其他层状纳米结构的发光性质与设计研究

陈学文  
【摘要】: 基于纳米结构的光子辐射器件在先进显示、照明、成像、生物标记追踪、环境监控和超高分辨率近场显微等众多领域都有很好的应用,因而成为当前光电子领域研究的重要课题之一。在本论文中,我们详细研究各类层状纳米结构的发光性质,这些纳米结构包括薄膜有机发光二级管(OLED),纳米线、纳米管、纳米同轴线以及核壳结构纳米颗粒。同时,我们讨论和设计这些纳米结构,利用微共振腔效应和等离子体共振效应来控制光辐射,实现辐射增强或抑制或空间重新分布。 在OLED方面,我们提出适用于任意多层薄膜与材料和多个发光区的OLED器件的严格光学理论分析模型和快速计算方法,详细讨论OLED器件中的微共振腔效应和Purcell效应。论文分别从理论上和实验上研究OLED器件的内量子效率和激发态寿命之间的关系以及它们随器件结构变化的情况,说明在一定条件下可以通过测量激发态寿命间接测定OLED器件的内量子效率。针对顶出射器件一般存在视角小、光色随角度畸变严重的问题,我们通过利用内量子效率的增强和对微共振腔的优化设计,获得具有较高效率、低光色角度畸变、亮度随角度变化曲线优于朗伯体发光的顶出射器件结构。在OLED方面,本文还研究了基于蓝光材料(m-ADN)与红光掺杂材料(m-ADN:DCM(2%wt))构成的叠堆结构的电压光色可调OLED,分析并实验验证了采用适当电荷阻挡层扩展光颜色的调节范围。 在一维半导体纳米结构光辐射器件方面,包括半导体纳米线、纳米管和纳米同轴线等,我们提出适用于柱坐标系下多层同轴结构光辐射的精确高效的电磁理论分析模型。光辐射的量子效率以及辐射在侧面远场辐射与波导传播辐射的分配情况随结构参数的变化,它们作为一维纳米结构的基本性质,在本文中得到了较为详细的研究与探讨。我们发现一维纳米结构的光致发光与激励光的偏振状态相关,这与实验报道相符。 核壳结构纳米颗粒的荧光辐射在生物应用方面具有重要的意义。对这一部分,在本论文中我们首先从理论上研究发光元在一般球状多层结构中的辐射性质,并讨论具有金属壳层的核壳结构纳米颗粒的等离子共振效应和它对自发辐射的影响。然后我们提出氧化硅/金属的双壳层结构来增强荧光团的辐射效率,以染料分子团(TRITC)为例优化设计双壳层结构,正确利用等离子共振效应,获得比氧化硅壳单层包覆结构高将近5倍的荧光效率。同时我们发现由于表面等离子体共振条件对金属壳层周围的折射率非常敏感,双壳层结构纳米颗粒的荧光光谱和效率对周围介质折射率敏感。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN312.8

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【参考文献】
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