p型摻雜層用于提高有機(jī)太陽(yáng)能電池和有機(jī)發(fā)光器件性能的研究

【摘要】：有機(jī)光電子器件以其原料易得，廉價(jià)，選材范圍寬廣，制備工藝簡(jiǎn)單，環(huán)境穩(wěn)定性高，輕可折疊等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文主要針對(duì)有機(jī)光電子器件中最受關(guān)注的有機(jī)太陽(yáng)能電池（organic photovoltaic,OPV）和有機(jī)電致發(fā)光器件（organic light emitting diodesOLED）作為研究對(duì)象。 本論文采用MoO_3作為P型摻雜劑，摻入pentacene當(dāng)中，作為P型摻雜陽(yáng)極緩沖層，采用共蒸pentacene和MoO_3（比例因子為4:1）的方式制備基于P型摻雜的有機(jī)光電子器件，來(lái)改善器件的性能，做了如下的研究： 首先以pentacene作為陽(yáng)極緩沖層，來(lái)提高OPV的性能。實(shí)驗(yàn)中制備了ITO/pentacene(xnm)/CuPc ((30-x) nm)/C_(60)(50nm)/Bphen(8nm)/Al(100nm),當(dāng)pentacene厚度為5nm時(shí)，相比沒(méi)有pentacene層的器件，效率從0.89%增加到1.02%，這主要是因?yàn)閜entacene有優(yōu)良的空穴傳輸，并且對(duì)陽(yáng)極有修飾作用，從而改善了OPV的性能。為了進(jìn)一步改善器件的性能，我們引用了P型摻雜的機(jī)制,將MoO_3摻入pentacene中來(lái)改善載流子的傳輸能力和降低陽(yáng)極與有機(jī)界面處的接觸電阻,并且由于P型特性，增加了空穴密度且提高了電荷的收集效率，從而提高了OPV的性能。與氧化鉬作為緩沖層和并五苯作為緩沖層的CuPc/C_(60)異質(zhì)結(jié)的OPV相比，5nm MoO_3摻入pentacene作為陽(yáng)極緩沖層的OPV在開(kāi)路電壓、能量轉(zhuǎn)換效率、短路電流密度顯著的提高了。短路電流密度達(dá)6.62mA/cm~2,開(kāi)路電壓達(dá)0.413V,填充因子達(dá)0.527，能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)1.44%,與以pentacene作為陽(yáng)極緩沖層的器件相比轉(zhuǎn)換效率增加了41%。 然后,我們又首先以pentacene作為陽(yáng)極緩沖層制備了磷光OLED器件，制備如下器件: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。當(dāng)pentacene的厚度為1nm時(shí)，器件的性能最好，電流效率達(dá)23.43cd/A,功率效率達(dá)9.82lm/W。然后我們又采用MoO_3摻入pentacene作為陽(yáng)極緩沖層制備了磷光OLED器件，制備如下器件: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摻雜MoO_3作為緩沖層之后，降低了空穴注入勢(shì)，提高了空穴注入效率，與沒(méi)有MoO_3摻入pentacene作為緩沖層的器件相比，開(kāi)啟電壓降低，僅為3.5V,在驅(qū)動(dòng)電壓為6V左右就達(dá)到1000cd/m~2,當(dāng)電壓為10V，最高亮度就可以達(dá)到32460cd/m~2。當(dāng)pentacene摻雜MoO_3層的厚度為5nm時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓為4V時(shí)器件的電流效率為30.66cd/A，最高功率效率達(dá)27.52lm/W。與沒(méi)有MoO_3摻入pentacene作為緩沖層的器件相比電流效率提高了大約48%。 【關(guān)鍵詞】：并五苯 氧化鉬 P型摻雜 有機(jī)太陽(yáng)能電池 有機(jī)電致發(fā)光器件
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN383
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 綜述11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 有機(jī)光電子器件的種類及結(jié)構(gòu)11-14
• 1.2.1 OLED 的基本結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3 OLED 研究進(jìn)展與 OLED 顯示的應(yīng)用前景14-16
• 1.3.1 OLED 研究進(jìn)展14-16
• 1.3.2 OLED 顯示的應(yīng)用前景16
• 1.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景16-20
• 1.4.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展16-18
• 1.4.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池（OPV）的應(yīng)用前景18-20
• 1.5 OLED 基本原理及表征 OLED 的性能參數(shù)20-24
• 1.5.1 OLED 發(fā)光原理20
• 1.5.2 磷光材料與熒光材料發(fā)光原理20-21
• 1.5.3 材料的能量傳遞機(jī)理21-22
• 1.5.4 表征 OLED 的性能參數(shù)22-24
• 1.6 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本原理及性能參數(shù)表征24-27
• 1.6.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本原理24-25
• 1.6.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能的表征25-27
• 第二章 P 型摻雜在有機(jī)光電子器件中的應(yīng)用27-31
• 2.1 引言27
• 2.2 有機(jī)半導(dǎo)體摻雜27
• 2.3 空穴傳輸層的 P 型摻雜在有機(jī)光電子器件中的研究進(jìn)展27-30
• 2.4 本論文選題的意義和思路30-31
• 第三章 Pentacene 摻雜 MoO3作為空穴傳輸層對(duì) OPV 的性能的影響31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 OPV 的制備31-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料31-32
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試儀器32-33
• 3.3 采用 pentacene 摻雜 MoO_3作為空穴傳輸層的 CuPc/C_(60)異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池33-36
• 3.3.1 采用 pentacene 作為空穴傳輸層的 CuPc/C_(60)異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池33-34
• 3.3.2 Pentacene 摻雜 MoO_3作為空穴傳輸層的 CuPc/C_(60)異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池34-36
• 3.4 小結(jié)36-37
• 第四章 基于 P 型摻雜的綠色磷光有機(jī)電致發(fā)光器件37-46
• 4.1 引言37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)中所用的材料及設(shè)備37-38
• 4.3 Pentacene 作為空穴注入層的綠色磷光 OLED38-40
• 4.4 Pentacene 摻雜 MoO3作為空穴注入層的綠色磷光 OLED40-44
• 4.5 小結(jié)44-46
• 第五章 結(jié)論46-47
• 參考文獻(xiàn)47-53
• 作者簡(jiǎn)介53-54
• 致謝54

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