ITO導(dǎo)電基板與有機(jī)光電器件的制備及特性研究.pdf

1、自從1986年美國(guó)柯達(dá)公司的鄧青云博士等人首次成功制備有機(jī)雙層異質(zhì)結(jié)器件以來(lái)，有機(jī)光電器件由于具有廣泛的應(yīng)用前景受到科研院所和公司的廣泛關(guān)注。有機(jī)小分子器件，如有機(jī)電致發(fā)光器件(Organiclight-emittingdiodes，OLEDs)、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管(Organicthinfilmtransistor，OTFT)、有機(jī)光伏器件(Organicphotovoltaiccells，OPVs)及有機(jī)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(chēng)有機(jī)電致發(fā)光器件，具有自發(fā)光、響應(yīng)快、全固態(tài)、制備工藝簡(jiǎn)單、寬視角、超薄、耐高低溫、柔性等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為最理想和最有潛力的下一代顯示技術(shù)。而有機(jī)光伏器件，與無(wú)機(jī)的器件相比，具有可大面積制備、可彎折、低成本等優(yōu)點(diǎn)。 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(jī)理認(rèn)識(shí)的不足，大大影響了有機(jī)光電器件的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。針對(duì)上述問(wèn)題，本論文在剛性和柔性O(shè)LEDs的制備工藝和高效

3、有機(jī)光伏器件方面進(jìn)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(dǎo)電性和高透過(guò)率的氧化銦錫(ITO)薄膜。通過(guò)L18(35)的正交實(shí)驗(yàn)，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(duì)ITO薄膜光電性能的影響。采用了方阻標(biāo)定、透過(guò)率、AFM(Atomicforcemicroscopy)、XRD(X-raydiffraction)等方法對(duì)ITO進(jìn)行了測(cè)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(dǎo)電基板在可見(jiàn)光區(qū)域的平均透過(guò)率為83％，方阻達(dá)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(duì)CuPc的厚度進(jìn)行了優(yōu)化。當(dāng)CuPc厚度為15nm時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓為14V下發(fā)光亮度達(dá)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(dǎo)電薄膜。詳細(xì)地研究了襯底溫度、濺射功率和濺射壓強(qiáng)等工藝參數(shù)對(duì)柔性襯底上ITO薄膜光電性能的影響。在導(dǎo)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(qiáng)2mTorr。為了解決導(dǎo)電薄膜附著性差的問(wèn)題，在柔性基板和ITO導(dǎo)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(jī)電致發(fā)光器件，器件在12V電壓下亮度達(dá)到了3

6、286cd/m2。 3．對(duì)透明陰極結(jié)構(gòu)及制備工藝進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上，制備了有機(jī)電致發(fā)光器件。根據(jù)矩陣光學(xué)理論，采用Matlab編程的方法計(jì)算了光學(xué)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(jī)電致發(fā)光器件。結(jié)果表明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為15V時(shí)，器件亮度達(dá)到了4536cd/cm2。 4．研究了Cu

7、Pc、C60厚度對(duì)單異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)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(jī)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(duì)于提高OPV效率所起到的作用。綜上所述，本工作通過(guò)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(jìn)一步研究，打下了堅(jiān)實(shí)的工藝和理論基礎(chǔ)；同時(shí)，在