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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

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:00:21
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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

【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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