[工学]硕士学位论文红光OLED器件有机薄膜工艺研究.doc
《[工学]硕士学位论文红光OLED器件有机薄膜工艺研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[工学]硕士学位论文红光OLED器件有机薄膜工艺研究.doc(65页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、分类号 (红光OLED器件有机薄膜工艺研究) 南晶彪 西安理工大学UDC密 级学 号0908090563 硕士学位论文 红光OLED器件有机薄膜工艺研究 学 科 门 类: 工 学 学 科 名 称: 微电子学与固体电子学 指 导 教 师: 申 请 日 期: 摘要论文题目:红光OLED器件有机薄膜工艺研究学科名称:微电子学与固体电子学研 究 生: 签 名: 指导教师: 签 名: 摘 要有机发光二极管(OLED)具有超轻、超薄、高亮度、低功耗、可弯曲、清晰度高、可视角度大、抗震性能好、响应速度快、成本低、像素本身发光等优点,OLED的显著优点使其成为继LCD出现的又一显示行业的耀眼明星。随着国外OL
2、ED快速发展与影响,国内部分研究所、高校以及显示器行业的公司都正在致力于OLED的研究。红光OLED被认为是目前在有机红、绿、蓝三基色显示中最薄弱的一环,因为红色发光的跃迁都是能隙较小的跃迁,很难与载流子传输层的能量匹配,因而不能有效地使电子和空穴在发光区复合。课题主要对红光OLED进行实验研究,预期得到发光性能良好的红光OLED结构,为以后此类研究提供一定的参考。实验主要使用科特真空机电设备厂生产的高真空有机金属热蒸发(OLED)镀膜设备,采用真空蒸镀的方法,在ITO玻璃上依次蒸镀空穴注入材料2-TNATA、空穴传输材料NPB、发光层材料AlQ:DCJTB、电子传输材料AlQ、电子注入材料L
3、iF以及阴极材料Al,完成绿光和红光器件的制备,通过实验确定各个功能层的工艺条件,并制作绿光和红光OLED器件,研究各功能层参数对器件发光性能的影响。实验研究内容主要包括:(1) 红光OLED器件基本结构设计;(2) 器件各功能层材料蒸镀工艺条件的实验研究;(3) 空穴注入层2-TNATA、电子注入层LiF以及发光层AlQ厚度对绿光OLED器件发光性能的影响;(4) 发光层掺杂DCJTB浓度对红光OLED器件发光性能的影响。最终,经过对所制作器件的性能测试与原理分析得到红光OLED器件的优化结构为:ITO/2-TNATA(20nm)/NPB(30nm) /AlQ:2.5%DCJTB(50nm)
4、/AlQ(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm)关键词:红光OLED;载流子注入层;发光层;工艺研究IAbstractTitle:ORGANIC THIN-FILM TECHNOLOGY OF RED OLED DEVICESMajor:Microelectronics and Solid ElectronicsName:Jingbiao Nan Signature: Supervisor:Associate prof. Tao An Signature: AbstractOrganic light-emitting diode (OLED) with lightweight,
5、ultra-thin, high brightness, viewing angle, response speed, high-definition, low power consumption, excellent seismic performance, flexible, low manufacturing cost, pixel luminous, etc. OLEDs advantages make it to be a bright star, following LCD appears in the display industry. With the rapid develo
6、pment and impact of OLED abroad, part of the institutes, universities, the display industries and companies are committed to OLED research in China. Because red light-emitting transitions are able to match the smaller gap transition, it is difficult to match the energy of carrier transport layer, an
7、d thus it makes the electron and hole a not effective recombination in the emitting area, red OLED is considered the weakest in the trichromatic displays. The main topic is the red OLED experiment, and it is expected that a red OLED structure is found, which has a good luminescent property. This top
8、ic provides a reference for future research in such field.The study to use the High Vacuum Organic / Metal Thermal Evaporation Coating Equipment (OLED), which is provided by the Cte Vacuum Electrical Equipment Factory. By vacuum evaporation method, the hole injection layer 2-TNATA is deposited on IT
9、O glass followed by hole transport layer NPB, emitting layer AlQ:DCJTB, electron transport layer AlQ, electron injection layer LiF and cathode layer Al. To determine the process condition of each functional layer through experiments. Finally, the preparation of the green and red devices are complete
10、d, then we can find that how the parameters of functional layers affect the luminescent properties. All the experimental researches include: (1) Red OLED device structure design; (2) The experimental study of each functional layers evaporation process; (3) Hole injection layer 2-TNATA, electron inje
11、ction layer LiF and light-emitting layer AlQ thicknesses affect the green OLED luminescent properties; (4) Light-emitting layer doped with DCJTB, which has different concentrations affects the red OLED luminescent properties. In the end, after the OLED devices performance testing and the principle a
12、nalysis, the optimal structure of the red OLED device is shown as follows: ITO/2-TNATA(20nm) /NPB(30nm)/AlQ:2.5%DCJTB(50nm)/AlQ(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm).Key words: Red OLED; Carrier injection layer; Light-emitting layer; ProcessI目录目 录1 前言11.1 有机发光二极管(OLED)的发展历史11.2 国外发展现状21.3 国内发展现状42 有机发光二极管(OLED
13、)62.1 OLED的结构62.1.1 单层器件结构62.1.2 双层器件结构62.1.3 三层器件结构72.1.4 多层器件结构82.2 OLED的发光机理92.2.1 载流子注入92.2.2 载流子传输112.2.3 载流子复合发光132.3 OLED器件材料152.3.1 阴极材料152.3.2 阳极材料162.3.3 空穴注入材料162.3.4 空穴传输材料182.3.5 电子注入材料192.3.6 电子传输材料192.3.7 发光材料213 红光OLED结构的设计及各层材料的蒸镀工艺263.1 红光OLED结构的设计263.2 红光OLED各功能层材料273.2.1 红光OLED电极
14、材料273.2.2 红光OLED载流子注入材料283.2.3 红光OLED载流子传输材料283.2.4 红光OLED发光材料303.3 OLED器件各功能层的蒸镀工艺313.3.1 空穴注入材料2-TNATA的工艺313.3.2 空穴传输材料NPB的工艺323.3.3 发光层掺杂材料DCJTB的工艺333.3.4 电子传输材料AlQ的工艺343.3.5 层状阴极LiFAl的工艺353.4本章小结354 OLED器件制作与性能影响364.1 OLED器件的制作过程364.1.1 ITO玻璃的清洗364.1.2 OLED器件各功能层的蒸镀374.1.3 OLED器件的性能测试384.2 绿光OLE
15、D结构的优化394.2.1 空穴注入层2-TNATA厚度的优化394.2.2 电子注入层LiF厚度的优化414.2.3 发光层AlQ厚度的优化434.3 红光OLED发光层掺杂浓度的优化455 结论48致谢50参考文献51前言1 前言1.1 有机发光二极管(OLED)的发展历史液晶显示器(Liquid Crystal Display,简称LCD)、等离子显示器(Plasma Display Panel,简称PDP)、场致发光显示器(Field Emission Display,简称FED)、电致发光显示器(Electroluminescent displays,简称ELD)、真空荧光显示器(V
16、acuum Fluorescent Display,VFD)、数码显示器(Liguid Crystal on Silicon,简称LCOS)、数字光处理器(Digital Light Procession,简称DLP)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,简称OLED)等是目前主要的平板显示器(Flat Panel Display,简称FPD),FPD是目前最重要的光电产品1之一,与人们的日常生活紧密相关,国内外光电企业多年来一直在不断地努力研发新的平板显示器件,以满足人类新的需求。新一代平板显示器要能满足人们所需要的性能更好、并且符合未来生活的要求,中
17、国电源博览2显示,OLED具有超薄、亮度高、全固态、主动发光、对比度高、功耗低、视角宽、成本低、工作温度范围广等优点,OLED的众多优点使其最符合未来人们对平板显示器的要求,全球与光电相关的研究院、研究所以及公司也因此将目光聚焦于此,国内外许多大公司在OLED的研究方面投入大量人力物力,在高科技产业界中,有机发光器件成为一颗闪亮耀眼的巨星。有机电致发光器件(OLED)在有机半导体材料层两边加上正极与负极,形成夹层式的三明治结构,当加以正向电压到OLED两端时,电子从阴极注入到有机发光层,同时,空穴从阳极注入到有机发光层。电子空穴在有机发光层传输的过程中相遇并复合,使发光层分子受激发光。有机电致
18、发光器件的相关研究初始于19世纪60年代,而真正有所突破却是在80年代末。1963年,PoPe3等人用电解质溶液作为电极,将400 V的直流电压加到蒽单晶的两侧,发现蒽单晶发出蓝色的光。接着,Helfrich4等人进一步研究了其蓝光发光性能,然而,此时的电极任然是电解质溶液,其复杂的制作工艺使有机电致发光的研究进程减慢。将固体电极引入到有机电致发光器件中是Dresener5等人在1969年提出的。上述这些有机电致发光器件都是早期OLED探索,几乎没有实际用途,因为其启亮电压高达4002,000 V。然而,通过以上研究,人们全面掌握了OLED器件的发光机理。1973年,Vityuk等人6为了改善
19、有机发光器件的性能,用真空沉积的蒽薄膜替代了单晶;Vincett7等在1982年人用真空蒸镀的0.6 m蒽薄膜作发光层制作了有机电致发光器件,该器件使用Al和Au分别作为阴极和阳极,比起以往,该OLED器件的启亮电压与驱动电压大大降低,其驱动电压已经降到30 V。但此OLED的发光效率很低,且工作寿命很短,仍然不受人们的关注。直到19世纪80年代,OLED器件才获得了划时代的发展。工作于美国Eastman Kodak的Tang等人8于1987年采用8-羟基喹啉铝(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium,简称AlQ)作发光层,阳极采用透光率高的铟锡氧化物(Indi
20、um Tin Oxide,简称ITO),阴极采用镁银合金,并在发光层与阳极之间引入了一层空穴传输层,该层材料使用空穴传输效果良好的芳香二胺N,N-diphenyl-N,N-his(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4-diamine(TPD),从而制作出了性能优越的有机电致发光二极管(OLED),其就是当时的双层OLED,该结构的器件启亮电压小于10 V,发光亮度高达1,000 cd/m2,效率为1.5 lm/W,发出黄绿色的荧光。该双层结构的器件具有启亮电压小、高亮度、效率高等优点,人们对此类器件的性能与研究投入了极大关注,双层OLED的提出在有机发光器件的发展史
21、上具有里程碑的作用。紧接着,日本九州大学的Adachi9-10等人在前人的引导下,将电子传输层引入到发光层与阴极之间,从而形成了三层的夹心结构,该结构器件的发光效率和发光亮度更高,启亮电压进一步降低。1990年,随着小分子器件的研究,单层薄膜夹心式聚合物电致发光器件首次由英国剑桥大学的Bradley等人11-12制作出,其发光层采用高分子聚合物材料聚对苯乙炔(PPV),器件的启亮电压为14 V,内量子效率约为0.05%,器件发出明亮的黄绿光。1992年,柔性OLED首次在Nature上被报道,美国加州大学Heeger13等人使用旋涂的方法在柔性透明衬底材料PET上制作了一层聚苯胺或聚苯胺混合物
22、,作为有机发光器件的透明阳极,柔性有机显示的序幕由此拉开。1993年,Greenhma14等人制作出了三层聚合物OLED,聚合物层各司其职,实现了电子空穴的平衡注入,大分子器件内量子效率提高到了20倍,这一成果使得人们对有机电致发光器件的发光机制有了进一步的理解,从此,有机发光器件开始进入产业化阶段。1998年,Baldo等人15在OLED器件有机发光层材料中掺入磷光染料八乙基卟吩铂(PtOEP),发光器件的内量子效率为23%,发光效率达到4%,其发光效率随掺杂浓度的增加而增大。研究得出结论,荧光有机材料或荧光染料掺杂制作的OLED器件的最大发光内量子效率为25%,这是由于激子受量子力学跃迁规
23、律中的自旋守恒限制的。1999年,在研究激子传输规律后,OBrien等人16采用具有传输电子和阻挡空穴能力的BCP作为空穴阻挡层,同时采用磷光染料PtOEP作为掺杂剂掺入发光层,制出内量子效率高达32%,且有5.6%的发光效率的有机电致发光器件(OLED)。2000年8月,OBrien等人又制作出了新型的磷光有机发光器件,该OLED在电子传输材料TAZ或CBP中掺入了二苯基吡啶铱(Ir(ppy)3),其内量子效率的最大值接近100%,且具有高达15.4%的发光效率。如今,有机电致发光器件的发光机理与制作工艺已经渐趋成熟,欧美、日本以及韩国逐步进入OLED产业化阶段,各种规格的大型、小型荧光或磷
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工学 硕士学位 论文 红光 OLED 器件 有机 薄膜 工艺 研究

链接地址:https://www.31ppt.com/p-4533434.html