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有机微腔电致发光的物理与器件研究

赵家民  
【摘要】: 将微腔引入有机电致发光器件中,由于微腔效应的存在,可以获得多种不同于普通发光器件的发光特性,象谱线窄化,强度增强,发光方向性增强等。这些发光特性的改善,在许多方面有着重要的应用价值。本论文就有机微腔电致发光中的几个物理问题和器件设计进行了研究探讨。 按照特征矩阵法计算了微腔多层膜系的光学特性,并给出了采用MATLAB语言计算的结果示例。 分别在带有DBR结构的平面微腔及全金属镜构成的平面微腔中观察到了谐振模式处的辐射增强及非谐振模式处的辐射抑制,发射谱线窄化以及辐射强度空间分布重组等腔量子电动力学现象。在带有DBR结构的高Q值微腔中,观察荧光寿命变短辐射速率提高的现象。通过使用填充层,来实现对薄层Alq在腔中位置的调节,研究了辐射偶极子同光电磁场的耦合强度对辐射强度的影响。首次报道了(/2腔中不同位置处辐射偶极子的相对辐射强度研究,得到了与理论上一致性很好的结果。为高效率微腔发光器件的设计提供了理论指导。通过特征矩阵法计算了金属薄膜在光学微腔中的性质,得到了金属膜厚度不仅影响腔的品质因子,而且随金属膜厚度增加,由反射相移引起的等效穿透深度增加的结果,并在实验上进行了验证。 以典型的有机微腔电致发光结构Glass/DBR/ITO/HTL/ETL(EML)/Al,观察到了谱线窄化,在器件法线方向EL辐射强度增强,辐射光强在空间的重新分布等明显的微腔效应。通过以金属银替代多层结构的DBR/ITO,既作为反射镜,又作为EL器件中的空穴注入电极,设计出腔长只有(/2的超短微腔,采用同一种宽谱带材料Alq作为光发射层,首次报道了三基色单模光致发光和PVK/Alq双层结构的三基色单模电致发光。在工艺上简化了由不同材料实现三基色发射时的复杂性。通过引入多个高反射区的Chirped DBR来构造平面微腔,实现了光激发下的多模式发射,为研究微腔白色发射提供了一种新的手段。


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