碳纳米管导电薄膜的制备及在有机发光二极管中的应用

摘要

有机电致发光器件，近年来受到人们的广泛关注。它是由夹在正负极材料之间由不同有机材料薄膜构成，具有全彩显示、自发光、视角广、响应快、低驱动电压低、全固态抗震性好、在低温也能照常工作等优点。同时由于FOLED更轻薄、更耐冲击，被誉为具有梦幻般显示特征的平板显示。
　　 传统的有机电致发光器件的导电薄膜多采用铟锡氧化物(ITO)薄膜。ITO薄膜由于其在沉积时要求真空度高，生产成本较高，尤其是在柔性基底上的ITO薄膜面电阻高、透明度差，并且与柔韧衬底之间的粘附性能不好，在弯曲时容易折裂，造成器件失效。
　　 碳纳米管具备很多优异而独特的光学、电学和机械特性，少量的碳纳米管可以形成一层随机的网络结构的高透光性低面电阻碳纳米管透明导电薄膜(CNT-TCF)由于其在导电、透光，强度和柔性方面都呈现良好的特性，可以代替传统的导电材料ITO应用在有机发光器件中，制备柔性有机发光器件。
　　 本文主要优化一种简单的制备单壁碳纳米管透明导电薄膜的工艺，并探索将其应用在有机发光器件中的存在的问题，主要解决了以下几个问题:
　　 (1)碳纳米管的功能化和纳米级分散:使碳管表面接枝羧基等亲水性官能团，增强其亲水性能;碳管纳米级分散:通过不同的表面活性剂将团聚的碳纳米管分散到水溶液中，降低碳纳米管束的吸光性而提高薄膜的透光性能，通过优选分散剂、分散剂配比和分散条件等，得到最佳的碳纳米管纳米分散的方法;
　　 (2)优化对碳纳米管薄膜后处理的方法，通过硝酸处理和二氯亚砜浸泡提高碳纳米管薄膜的导电性，通过拉曼光谱，X射线光电子能谱探讨提高薄膜导电性能的机理，使得到的薄膜性能达到或超过ITO目前的性能。
　　 (3)将制备的碳纳米管薄膜通过PEDOT:PSS大分子表面涂层修饰，比较了两种碳纳米管薄膜阳极制备Alq3绿光OLED器件的性能，探究薄膜导电性和粗糙度对OLED器件性能的影响。
　　 (4)制备一种高分子(PEDOT(:)PSS)分散的单壁碳纳米管透明导电薄膜沉积Dpvbi蓝光OLED器件，探索薄膜边缘毛刺以及粗糙度对OLED性能的影响。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

引言

1．1 有机发光器件和柔性有机发光器件简介

1．2 有机发光器件的结构和测试

1．2．1 有机发光器件的基本结构

1．2．2 底发射与顶发射器件结构

1．3 发光原理

1．4 评价有机电致发光器件性能的主要参数

1．5 有机发光器件的技术发展状况

1．6 碳纳米管的功能化和非共价修饰

1．6．1 共价功能化

1．6．2 非共价修饰

1．7 碳纳米管薄膜

1．7．1 碳纳米管的后处理

1．7．2 碳纳米管薄膜的应用

1．8 碳纳米管薄膜OLED器件研究现状和主要解决问题

1．9 研究内容与意义

第二章 碳纳米管的功能化和分散

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料与实验设备

2．1．2 碳纳米管羧基化

2．1．3 不同表面活性剂分散的单壁碳纳米管水溶液的制备

2．1．4 功能化多壁碳纳米管和碳纳米管水溶液分散性能的表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 单壁碳纳米管性能的研究

2．2．2 碳纳米管场发射扫描电镜图片

2．2．3 单壁碳纳米管X射线光电子能谱分析

2．2．4 不同表面活性剂分散单壁碳纳米管性能的研究

2．3 结论

第三章 碳纳米管透明导电薄膜的制备以及后处理

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料与实验设备

3．1．2 不同表面活性剂溶液制备碳纳米管导电薄膜以及酸后处理

3．1．3 单壁碳纳米管透明导电薄膜性能表征

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同表面活性剂分散的碳纳米管薄膜经水洗和酸洗后性能

3．2．2 不同表面活性剂分散的碳纳米管导电薄膜形貌

3．2．3 不同比例的SDBS分散碳纳米管薄膜性能

3．2．4 不同表面活性剂分散的碳纳米管导电薄膜形貌

3．2．5 SDBS分散碳纳米管以及被水和酸除去

3．2．6 水洗和酸洗碳纳米管薄膜机理分析

3．2．7 碳纳米管薄膜二氯亚砜处理

3．3 结论

第四章 碳纳米管阳极制备Alq3绿光器件

4．1 实验部分

4．1．1 实验原料与实验设备

4．1．2 碳纳米管导电薄膜制备Alq3绿光器件

4．1．3 碳纳米管有机发光器件性能表征

4．2 结果与讨论

4．2．1 SOCl2-TCFs和PC-TCFs表面形貌以及表面粗糙度表征

4．2．2 碳纳米管器件的能级图以发光照片

4．2．3 SOCl2-TCFs器件和PC-TCFs器件性能

4．3 结论

第五章 碳纳米管导电薄膜制备Dpvbi蓝光器件

5．1 实验部分

5．1．1 实验原料与实验设备

5．1．2 碳纳米管导电薄膜制备Dpvbi蓝光器件

5．1．3 碳纳米管有机发光器件性能表征

5．2 结果与讨论

5．2．1 PM-TCFs薄膜的性能表征

5．2．2 PM-TCFs器件性能图

5．2．3 PM-TCFs器件阳极粗糙度和发光照片

5．3 结论

第六章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和专利及参与科研情况

致谢