磷钨氧化物空穴注入层的溶液法制备及电致发光器件研究

摘要

有机发光二极管（OLED）中的高性能材料和新制备工艺一直是该领域的研究热点。本文以磷钨杂多酸溶液为前驱体，采用旋涂法在ITO阳极上制备其薄膜，经退火处理得到了磷钨氧化物薄膜，对应不同的退火温度（100℃~300℃）下得到的薄膜进行组成、表面粗糙度、功函数、透光性及导电性等表征。结果表明，在空气中200℃下退火处理可得到组成为24WO3·P2O5的薄膜，其功函数为5.55eV，粗糙度为1.53nm，透光率大于92%，方块电阻为7.79Ω/sq。 以构建的磷钨氧化物薄膜作为空穴注入层（HIL），制备结构为[ITO/HIL/TPD(25nm)/Alq3(60nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)]的OLED器件，考察不同处理条件下得到的薄膜对器件性能的影响。研究发现，在旋涂速度2000rpm、退火温度为200℃下磷钨氧化物薄膜空穴注入能力最强，器件表现出优异的发光性能，启亮电压为3.6V，最大亮度为31160cd/m2，最大电流效率为11.54cd/A，最大功率效率为4.45lm/W，最大外量子效率为1.983%。进一步对比在空气和真空环境下退火得到的薄膜作为空穴注入层制备OLED器件，器件结构为[ITO/HIL/NPB(25nm)/C545T:Alq3(1wt%，40nm)/Alq3(15nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)]。结果表明，通过真空退火处理能够调控磷钨氧化物薄膜功函数，改善空穴注入性能，提高器件效率，器件的最大外量子效率（EQEmax）为3.401%。 以三氧化钨、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）、磷钨氧化物和磷钼氧化物分别制备OLED器件。通过对比器件性能发现，构建的磷钨氧化物薄膜比PEDOT:PSS具有更好的空穴注入能力，器件的电流效率和功率效率分别为5.87cd/A和3.44lm/W。本文的结果为研究溶液法制备无机金属氧化物空穴注入材料及其成膜方法、获得高性能发光器件提供了新的启示。

目录

第1章 绪论

1.1 有机发光二极管的研究背景

1.2 有机发光二极管的基本原理

1.3 有机发光二极管的阳极界面修饰

1.3.1 阳极ITO界面修饰的研究进展

1.3.2 空穴注入层作为缓冲层在阳极界面修饰中的研究

1.4 过渡金属氧化物在空穴注入层中的应用

1.5 论文研究的目的和主要内容

1.5.1 论文研究的目的

1.5.2 论文的主要内容

第2章 磷钨氧化物薄膜的制备及性能研究

2.1 实验方法

2.1.1 试剂及仪器

2.1.2 磷钨氧化物薄膜的制备

2.2 磷钨氧化物薄膜性能的测试方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 磷钨酸的溶解性测试

2.3.2 薄膜组成及结构分析

2.3.3 薄膜表面形貌分析

2.3.4薄膜透光性及导电性能

2.3.5 薄膜功函数分析

2.4 小结

第3章 基于磷钨氧化物薄膜的OLED器件性能研究

3.1 实验方法

3.1.1 试剂及仪器

3.1.2 OLED器件结构及制备

3.2 OLED器件性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1 不同退火温度处理的磷钨氧化物薄膜的空穴注入效果研究

3.3.2 不同退火温度处理的磷钨氧化物薄膜对器件的影响

3.3.3 不同旋转速度制备的磷钨氧化物薄膜对器件的影响

3.3.4 不同退火氛围处理的磷钨氧化物薄膜对器件的影响

3.4 小结

第4章 基于不同空穴注入层的OLED器件性能研究

4.1 实验方法

4.1.1 试剂及仪器

4.1.2 OLED器件结构及制备

4.2 OLED器件性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 基于不同空穴注入层的OLED器件性能

4.3.2 基于不同退火氛围处理氧化物薄膜的器件性能研究

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 本文结论

5.2 展望

参考文献

附录

发表论文和科研情况说明

致谢