一维半导体体系4素材.pptx
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1、高等半导体物理 第二章 一维半导体体系(4)(三)有机小分子 LED 2 一,有机小分子 LED 的结构 图A 图B 有机小分子 LED 的典型结构如图A 所示。Mq3 是一类有机小分子发光材料,以 Alq3 为代表(见图B)HTL(hole transport layer)为空穴传输层,如 Diamine 和 TPD 膜等。*二,有机小分子 LED 的发光机理 3 外加偏压的作用下,电子由阴极注入,被空穴传输层阻挡在低 迁移率的电子传输层 Alq3 层内,注入的电子被陷阱俘获;空 穴由阳极注入空穴传输层,靠扩散作用进入 Alq3 层,与被陷 阱俘获的电子形成 Frenkel 激子,且复合发光
2、,如图所示。发光主要发生在 Alq3 层中 离开 HTL 为空穴扩散长度 EFn 的范围内。通过引入负电中心(如掺杂),由于静电吸引,可降低 Alq3 EFp 中空穴的扩散系数和扩散长 度,使发光区集中在约 5 nm 的区域内,提高了发光效率。阴极 阳极三,Alq3 导电性的研究 4 (1)实验结果(M/Alq3/M 结构,Alq3层厚为100nm)Fig.2.J-V characteristics of single layer devices based on Alq3,sandwiched between two metal electrodes.At room temperature,
3、current increases by almost five order of magnitude at a threshold bias of 5.5 V in(a)Al/Alq3/Al,4.8 V in(b)Al/Alq3/Au,7.2 V in(c)Al/Alq3/ITO structures,respectively,(d)Au/Alq3/Au devices do not show field induced conductance transition,however.5 1,Al 为阴极时(阳极为 Al,Au,ITO 等)当外加正电压达到一定值(数伏)时,电流会猛增五个量级。
4、在室温下加负电压或在高温(350 400 K)下零电压,数小 时后,可还原为原高阻态。如此便呈现了电学双稳态 2,Au/Alq3/Au 结构 不呈现双稳态。(2)分析讨论 1,上述 Alq3 的电学双稳态特性源于由具有较小功函数的 Al 电 极的电子注入。*2,电子注入引起Alq3构象发生变化 6 两个同分异构体:meridian(mer-Alq3),低阻。facial (fac-Alq3),高阻。左图:相邻两方形纸片相近的 右图:相邻两方形纸片相近的 两个边平行或重合,两个边垂直,电子交叠多,低阻.电子交叠少,高阻.*7四,有机小分子 LED 的应用 自从 1987 年 Kodak 公司的
5、C.W.Tang 等人首先用小分子有机 材料研制成发光二极管以来,有机小分子 LED 发展迅速,目前小分子彩色 OLED 已在手机上试用,640 480 像素的眼 镜式 OLED 已有商品出售,10 15 吋的彩屏亦已研制成功.有机小分子材料是目前认为最有前途的有机显示材料.*(四)有机半导体灯 8 一,用途:照明 二,要求:(1)高亮度 (2)以白光为主 三,特点:(1)宽可见光发射谱带:1,直接宽带(多发光机制)2,间接宽带(利用荧光材料扩展长波区)(2)高效率:1,减低非辐射复合(材料质量)2,三重态的利用 (3)响应速度:不象电子器件要求响应速度高 *(五)长余辉有机发光材料 (磷光材
6、料)9 一,用途:如夜间显示 二,要求:(1)长余辉:(白天吸收的太阳)能量缓慢释放 (2)高能量:高能量吸收和转换(以适应长时间发光)三,特点:(1)能量传输机制复杂(长余辉):吸收与发光分离 (2)高效率(高能量)四,基础研究 (从略)(1)两材料间单重态的能量转移 (2)三重态的利用:1,使三重态的能量向单重态转移;2,通过耦合作用来提高三重态的辐射跃迁几率,使之发光 (3)两种能量传输机制和理论:Frster,Dexter *(六)有机电子的诱人前景(塑料电子,聚合物电子)10 一,优越性:超薄、质轻、柔性、低成本、高性价比、长寿命。二,应用前景 (1)显示器 主动发光,不受视角限制。
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