自组装单分子层修饰ITO的界面性质及电致发光性能研究

摘要

有机电致发光器件（OLEDs）在信息显示、固体照明以及柔性显示器等领域具有广泛的应用，因而，备受科学家的关注。在ITO阳极和有机功能层之间插入自组装单分子层是获得高亮度、高效率有机电致发光器件（OLEDs）的重要过程。本篇论文系统研究了不同种类的自组装分子对ITO表面性质的影响，并通过制备OLED器件进行光电性能表征。 通过使用不同链长的有机硅烷自组装分子，系统研究了全氟硅烷自组装单分子层对阳极ITO表面性质的影响，采用接触角测试、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见吸收光光谱（UV-vis）和光电子能谱（PES）等测试表征了ITO玻璃基片的表面性质。经过有机硅烷分子自组装界面修饰，TFPMS-ITO、HF13DES-ITO和HF17DES-ITO的接触角分别增加到79.67°、89.40°和108.9°，表面功函数分别增加到5.01eV、5.14eV和5.51eV。实验结果也表明，对于绿光OLED器件，经过有机硅烷分子自组装界面修饰后，器件性能明显提高。其中，基于阳极TFPMS-ITO的器件性能最优，最大电流效率为5.0cd/A，最高亮度为28291.50cd/m2。 芳香类膦酸和直链类膦酸分别在ITO表面形成自组装单分子层（SAMs），通过光电子能谱测试出ITO的功函数从4.82eV分别提高到5.00eV、5.20eV和5.54eV、5.81eV。ITO表面的水接触角也由46.45°分别增大到85.33°、87.09°和109.7°、110.6°，使得ITO/HTL界面处的表面能更加匹配。自组装单分子层不仅可以修饰ITO表面及功函数，而且还能促进空穴传输，因此提高OLED器件的电荷平衡。与使用空白ITO作阳极的OLED器件相比，芳香类膦酸和直链类膦酸自组装单分子层修饰的器件亮度分别提高到27251.86cd/m2和29245.49cd/m2，发光效率提高到3.62cd/A和6.09cd/A，启亮电压降低到3.0V和2.8V。 使用十二烷基膦酸（DPA）和全氟十二烷基膦酸（HF21DPA）制备的混合自组装单分子层，可以通过控制单分子层的组分比例（1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、0∶1），将ITO表面功函数从5.10eV到5.81eV之间进行调控。对于结构是ITO/Mixed-SAM/NPB(25nm)/Alq3(60nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)的器件来说，DPA/HF21DPA的组分比例为1∶2时，器件性能最佳；而将空穴传输层从NPB换成TCTA后，单一组分的HF21DPA-ITO作阳极时，器件性能最佳。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 有机电致发光器件概述

1.1.1 有机电致发光器件的发展历程

1.1.2 有机电致发光器件的基本结构

1.1.3有机电致发光器件的工作机理

1.1.4 有机电致发光器件的基本参数

1.1.5 有机电致发光器件的应用

1.2 有机电致发光器件中阳极修饰的研究进展

1.2.1 ITO阳极材料

1.2.2 ITO阳极界面修饰的研究进展

1.2.3自组装分子材料的选择

1.3 本论文的选题依据和意义

第2章 自组装单分子层修饰的ITO阳极界面性质及电致发光性能研究

2.1 实验仪器与试剂

2.1.1 主要原料与试剂

2.1.2 主要实验仪器

2.2 实验部分

2.2.1 ITO玻璃基片的清洗和准备

2.2.2 真空蒸镀法制备薄膜

2.2.3 有机电致发光器件的封装

2.3 薄膜性质的研究方法

2.3.1 薄膜表面形貌测定

2.3.2 薄膜表面成分分析

2.3.3 薄膜表面功函数测定

2.4 基于硅烷类分子自组装法处理ITO阳极的界面修饰

2.4.1 硅烷类分子自组装法处理ITO的制备工艺

2.4.2 硅烷类分子自组装法处理ITO的表面性质表征

2.4.3 硅烷类分子自组装法处理ITO的表面成分表征

2.4.4 硅烷类分子自组装法处理ITO的表面透光性和功函数表征

2.4.5 硅烷类自组装单分子层对电极和有机层之间电荷注入的影响

2.4.6 小结

2.5 基于膦酸类分子自组装法处理ITO阳极的界面修饰

2.5.1 膦酸类分子自组装法处理ITO的制备工艺

2.5.2 膦酸类分子自组装法处理ITO的表面性质表征

2.5.3 膦酸类分子自组装法处理ITO的表面成分表征

2.5.4 膦酸类分子自组装法处理ITO的表面透光性和功函数表征

2.5.5 膦酸类自组装单分子层对电极和有机层之间电荷注入的影响

2.5.6 膦酸类自组装单分子层基于不同发光层对器件效率的影响

2.5.7 小结

第3章 混合自组装单分子层处理ITO阳极的界面修饰

3.1 实验仪器与试剂

3.1.1 主要原料与试剂

3.1.2 主要实验仪器

3.2 混合自组装单分子层处理ITO的制备工艺

3.3 混合自组装单分子层修饰的ITO表面性质

3.4 混合自组装单分子层对电极和有机层之间电荷注入的影响

3.5 本章小结

第4章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢