p型掺杂层用于提高有机太阳能电池和有机发光器件性能的研究

【摘要】：有机光电子器件以其原料易得，廉价，选材范围宽广，制备工艺简单，环境稳定性高，轻可折叠等优点，具有广泛的应用前景。本论文主要针对有机光电子器件中最受关注的有机太阳能电池（organic photovoltaic,OPV）和有机电致发光器件（organic light emitting diodesOLED）作为研究对象。 本论文采用MoO_3作为P型掺杂剂，掺入pentacene当中，作为P型掺杂阳极缓冲层，采用共蒸pentacene和MoO_3（比例因子为4:1）的方式制备基于P型掺杂的有机光电子器件，来改善器件的性能，做了如下的研究： 首先以pentacene作为阳极缓冲层，来提高OPV的性能。实验中制备了ITO/pentacene(xnm)/CuPc ((30-x) nm)/C_(60)(50nm)/Bphen(8nm)/Al(100nm),当pentacene厚度为5nm时，相比没有pentacene层的器件，效率从0.89%增加到1.02%，这主要是因为pentacene有优良的空穴传输，并且对阳极有修饰作用，从而改善了OPV的性能。为了进一步改善器件的性能，我们引用了P型掺杂的机制,将MoO_3掺入pentacene中来改善载流子的传输能力和降低阳极与有机界面处的接触电阻,并且由于P型特性，增加了空穴密度且提高了电荷的收集效率，从而提高了OPV的性能。与氧化钼作为缓冲层和并五苯作为缓冲层的CuPc/C_(60)异质结的OPV相比，5nm MoO_3掺入pentacene作为阳极缓冲层的OPV在开路电压、能量转换效率、短路电流密度显著的提高了。短路电流密度达6.62mA/cm~2,开路电压达0.413V,填充因子达0.527，能量转换效率达1.44%,与以pentacene作为阳极缓冲层的器件相比转换效率增加了41%。 然后,我们又首先以pentacene作为阳极缓冲层制备了磷光OLED器件，制备如下器件:ITO/pentacene（x nm)/NPB((40-x)nm)/CBP(3nm)/CBP:Ir(ppy)_3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al；其中CBP:Ir (ppy)_3（8%），x=0nm,1nm,3nm,10nm。当pentacene的厚度为1nm时，器件的性能最好，电流效率达23.43cd/A,功率效率达9.82lm/W。然后我们又采用MoO_3掺入pentacene作为阳极缓冲层制备了磷光OLED器件，制备如下器件:ITO/pentacene:MoO_3(x nm)/NPB((40-x)nm)/CBP(3nm)/CBP:Ir(ppy)_3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al；其中CBP:Ir (ppy)_3（8%），x=0nm,5nm,10nm,20nm。加入pentacene掺杂MoO_3作为缓冲层之后，降低了空穴注入势，提高了空穴注入效率，与没有MoO_3掺入pentacene作为缓冲层的器件相比，开启电压降低，仅为3.5V,在驱动电压为6V左右就达到1000cd/m~2,当电压为10V，最高亮度就可以达到32460cd/m~2。当pentacene掺杂MoO_3层的厚度为5nm时，驱动电压为4V时器件的电流效率为30.66cd/A，最高功率效率达27.52lm/W。与没有MoO_3掺入pentacene作为缓冲层的器件相比电流效率提高了大约48%。 【关键词】：并五苯 氧化钼 P型掺杂 有机太阳能电池 有机电致发光器件
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN383
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 综述11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 有机光电子器件的种类及结构11-14
• 1.2.1 OLED 的基本结构11-13
• 1.2.2 有机太阳能电池的基本结构13-14
• 1.3 OLED 研究进展与 OLED 显示的应用前景14-16
• 1.3.1 OLED 研究进展14-16
• 1.3.2 OLED 显示的应用前景16
• 1.4 有机太阳能电池的研究进展及应用前景16-20
• 1.4.1 有机太阳能电池的研究进展16-18
• 1.4.2 有机太阳能电池（OPV）的应用前景18-20
• 1.5 OLED 基本原理及表征 OLED 的性能参数20-24
• 1.5.1 OLED 发光原理20
• 1.5.2 磷光材料与荧光材料发光原理20-21
• 1.5.3 材料的能量传递机理21-22
• 1.5.4 表征 OLED 的性能参数22-24
• 1.6 有机太阳能电池的基本原理及性能参数表征24-27
• 1.6.1 有机太阳能电池的基本原理24-25
• 1.6.2 有机太阳能电池的性能的表征25-27
• 第二章 P 型掺杂在有机光电子器件中的应用27-31
• 2.1 引言27
• 2.2 有机半导体掺杂27
• 2.3 空穴传输层的 P 型掺杂在有机光电子器件中的研究进展27-30
• 2.4 本论文选题的意义和思路30-31
• 第三章 Pentacene 掺杂 MoO3作为空穴传输层对 OPV 的性能的影响31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 OPV 的制备31-33
• 3.2.1 实验材料31-32
• 3.2.2 实验设备及测试仪器32-33
• 3.3 采用 pentacene 掺杂 MoO_3作为空穴传输层的 CuPc/C_(60)异质结有机太阳能电池33-36
• 3.3.1 采用 pentacene 作为空穴传输层的 CuPc/C_(60)异质结有机太阳能电池33-34
• 3.3.2 Pentacene 掺杂 MoO_3作为空穴传输层的 CuPc/C_(60)异质结有机太阳能电池34-36
• 3.4 小结36-37
• 第四章 基于 P 型掺杂的绿色磷光有机电致发光器件37-46
• 4.1 引言37
• 4.2 实验中所用的材料及设备37-38
• 4.3 Pentacene 作为空穴注入层的绿色磷光 OLED38-40
• 4.4 Pentacene 掺杂 MoO3作为空穴注入层的绿色磷光 OLED40-44
• 4.5 小结44-46
• 第五章 结论46-47
• 参考文献47-53
• 作者简介53-54
• 致谢54

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