共掺杂PEDOT∶PSS薄膜改善有机电致发光器件性能.pdf
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1、华南师范大学学报(自然科学版)()():./.收稿日期:华南师范大学学报(自然科学版)网址:.基金项目:国家自然科学基金项目()吉林省人社厅项目()通信作者:苏斌:.刘春波:.共掺杂 薄膜改善有机电致发光器件性能苏 斌 綦 旺 周宇萌 张 璐 王一凡 朱恩伟 刘春波 车广波(.吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室 长春 .白城师范学院化学学院 白城)摘要:为了克服 作为空穴注入层时强酸性和低导电性的问题采用将适量咪唑和碘化铯共掺杂于 的方法制备了高效有机电致发光器件()结果表明:有效调节 的酸碱性可提高 的空穴注入能力使载流子传输更加平衡 与纯 作空穴注入层的 相比优化后器件的最
2、大亮度和电流效率分别提高了 和 该研究为掺杂 为空穴注入层在 领域的研究提供了理论和实验参考关键词:有机电致发光器件 空穴注入层 共掺杂 电流效率 亮度中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(./.):.:有机电致发光器件()因其柔性好、亮度高、效率高、成本低和易大面积生产而成为下一代照明及平板彩色显示器领域的潜在商品在学术和商业领域均受到广泛关注 的结构一般包括阳极、空穴注入层()、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层()和阴极 除材料本身载流子传输性质外引入 和 是实现 载流子平衡从而提高器件性能较简单的方式之一 聚(乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐()因其在可见光区范围内的高透明度
3、、良好的热稳定性、简单的溶液制膜工艺等优点(特别是可采用二次掺杂提高导电性)而被广泛作为 应用于 不溶于水与 掺杂后可形成稳定的悬浮液但这也降低了导电性 另外 的强酸性也成为影响器件性能的另一因素 丙三醇、山梨醇、和 等高沸点溶剂通常被引入 中由于去除了部分绝缘的 从而提高导电性将丙酮掺杂于 中可增加导电性和透光性并降低表面粗糙度和折光率功率效率和外量子效率分别提高 和 等证实离子液 掺杂于 后可以降低其电离势从而提高空穴注入能力 另外采用扫描电子显微镜()观察到 薄膜从裂纹纹理转变为光滑表面有利于提高器件性能 等报道了以 掺杂的 作为 的 绝缘性 的去除和 链向醌型结构的转变是器件性能提升的
4、重要原因 大量研究结果证实掺杂修饰 的能级、提高光透过率、增加空穴注入能力和导电性、降低强酸性等是 改善器件性能的主要方式强碱中和 过程会对电荷传输性质产生不利影响进而导致器件性能的降低 咪唑碱性温和、成本低、易溶于水、兼有防腐与缓蚀作用从而对于提高掺杂 薄膜导电性和器件稳定性具有潜在优势 本文通过向 水溶液中掺入适量的咪唑和碘化铯()有效调节 水溶液的酸碱性同时 薄膜的空穴注入能力得到改善增加了空穴电子注入平衡 基于咪唑和 共掺杂 薄膜作为 的优化器件达到了 /的最大亮度和./的最大电流效率比未掺杂器件分别提升了 和 实验部分.主要试剂聚(乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐()、咪唑、和 均为市售
5、、分析纯且在使用前未进一步纯化 的结构式如图 所示图 的结构式 .器件制备将面电阻为 的 导电玻璃先用乙醇和丙酮清洗再以乙醇、丙酮和去离子水超声振荡清洗在紫外臭氧箱中处理 在处理后的 基底上旋涂 薄膜(/)然后在空气中 下退火处理 (掺杂样品是直接将咪唑和 按掺杂质量溶于 溶液中)将旋涂 后的 基片在真空条件下(低于.)对其他功能层进行蒸镀 和层的热蒸发速度为./和 的热蒸发速度分别约为.、/由石英晶体膜层监控仪监测厚度.材料表征分析采用 射线粉末衍射仪()、射线光电子能谱仪()分析 薄膜的物相与成分采用场发射电子显微镜(含能谱仪)表征 薄膜的表面形貌同时利用能量色散谱()分析元素分布采用分光
6、光度计()测试 薄膜的透光光谱采用数字电源表()结合光谱扫描光度计()测量器件亮度电压、电流效率亮度、电致发光()光谱 测试均在室温开放环境下进行 结果与讨论.薄膜的 表征及 分析图 图 为不同掺杂率(质量分数)的咪唑掺杂后 薄膜的 图表明咪唑的掺杂并未改变 薄膜的表面形貌 图图 是.时 薄膜中、和 的 元素分布 结果表明:咪唑已进入到 薄膜 并均匀分布在 层中 当掺入不同质量分数的咪唑(为无掺杂、.、.、.)后 溶液的 发生明显变化 无掺杂 溶液的 为.当咪唑掺杂率 .、.、.时溶液的 分别为.、.和.其中当 .时溶液接近中性可避免 的强酸性对 及邻近功能层的腐蚀从而提高器件性能在 玻璃基底
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