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有机无机复合电致发光和固态类阴极射线发光的研究

徐征  
【摘要】: 电场诱导的发光是光学中激发方式比较简便、但又有丰富物理内涵的领域。通过不同方式,它可使材料达到激发态,然后弛豫发光,是一种从电能直接转化成光能的现象。这些现象出现在粉末、薄膜、单晶等材料结构上,也出现在无机、有机材料组成上。由于是固体发光,这为它的应用提供了极大的方便。它最直接、最具有优势的应用是平板显示。它的主动显示、平板化、视角大、反应快、工作温度范围宽、像素鉴别率高、抗震动、寿命长、工序少等特点,都胜过液晶、等离子体、LC等显示技术: 第一章介绍了无机电致发光及有机电致发光的发展现状和存在问题。介绍了有机、无机复合电致发光的发展现状和特点,利用这两类发光的优势互补,以提高电致发光器件的性能。 第二章介绍了无机电致发光的发光机理及存在问题,并对ZnS掺Li_2O电致发光的特性进行了研究。 第三章介绍了近年迅速发展起来的有机电致发光的发光机理及存在问题,同时研究了Tb(3-metho)_3phen稀土配合物的电致发光。 第四章通过对无机电致发光和有机电致发光特点的分析研究,我们发现这两类发光的优势可以互补。利用有机无机的复合,既发挥了无机材料的稳定性、简单的、静态的特点,又利用有机电致发光驱动电压低、颜色丰富等优势。做了利用无机材料增强有机电致发光的尝试。 首先是使用LiF修饰阴极,利用它的绝缘性,提高LiF中的电场强度,使LiF形成的势垒变薄,使隧穿电子的几率几乎不变或变大。同时它又阻挡空穴的逸出,从而增大了发光复合的几率。实验结果证实了这一预测,有机材料发光的亮度提高了7-8倍,发光的电压阈值也下降了。 其次在有机电致发光材料,特别是聚合物电致发光中,常常需要使用电子输运层,但这时在这两层材料的接触面上极易形成激基复合物。这种激基复合物就会改变发光光谱。我们采取了以MgF绝缘层将两种有机物隔离的方法,避免了激基复合物的形成,同时也发现MgF层还有限制空穴逸出发光层的功能,使空穴不致逸出发光层,而使复合加强。 有机无机曳合电广发义和固花兴阴杜尉义发义的研兜(约 县) 最后是利用无机物(如 11-VI族化合物),多是电子传导型,稳定性好,迁移率 又较有机物为高的特点,以H-VI族化合物充当电子输运层,使它和聚合物中的空穴 复合。11-VI族化合物试用了ZnO、ZnS等,实验结果表明有机聚合物电致发光的强 度提高了 7刁 0倍,发光的电压阈值也降低了,结合相关能级的配置,发现 11-VI族 化合物的插人,使注人势垒从陡然上升变为阶梯上升,增大了电子的注人效率。 第五章进一步发挥了无机材料的深层、动态的特性,注意到元机电致发光和有 机电致发光需要的场强相近,藉用无机电致发光中使用分层优化方案的经验,使用 SIO。的加速功能,把无机发光材料换成了有机发光材料,在交流电激发下获得了发 光。有机材料的载流子迁移率低,不可能实现碰撞离化,它的发光只能是和阴极射 线管中的发光一样,来源于从SIOZ加速出来的电子对有机材料的直接碰撞。但电子 不是在真空中,而是在固体中加速的,我们称它为固态阴极射线发光或类阴极射线 发光,它的激发态是成对的电子及空穴。它有两个发光峰,短波峰相应于LUMO至 HOMO的跃迁,长波峰是激子的发光。为了进一步了解后者,我们从分立发光中心 高激发态上的电子可以在高电场下离化的现象与这个长波峰作了类比,以光致发光 为参考,改变电压幅度(保持在电致发光电压阈值之下),确实观察到发光随电压的 增加而逐步减小。 为使类阴极射线发光同有机电致发光集成,我们设计了非对称结构 Al/SIOZ/MNPPVN,MN-PPV中的发光是由于从SIOZ出来的电子和从lD注人 的空穴的复合,而由于SIOZ中的电子的倍增过程,从SIOZ层出来的电子能量不是 单一的,而有一个从低能到高能的分布。它粗略地可分为三种电子:传导电子n;, 倍增电子n。,高能电子(能量已可引起激发)n。,值得注意的是n。在激发中只失去 能量,未改变数目。从N则注人了空穴。这样在有机层中的电子数是nl+n计n汁N, 空穴数是P+N(N是类阴极射线激发出的电子,也是类阴极射线激发出的空穴儿这 两类载流子的复合将比单纯有机发光的复合nip增加了(n计n叶N)叮(l+n计n叶N) N。利用无机材料中的碰撞离化,无机有机复合的类阴极射线激发及双极注人的相 互补充、叠加、一个加强另一个过程的关系,可以把它们集成在一起,如再加一电 子阻挡层,则可更充分地利用获得的电子,使电场诱导发光的性能如光强、光谱。 老化等有很多改进?


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