利用动态方法对基于PMMA的OLED电荷存储器件的研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mcl19800627
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随着材料的更新和器件的优化,有机电致发光器件(OLED)的性能正取得不断的提升和突破。但器件中的存储电荷(包括积累电荷、陷阱电荷等空间电荷)作为影响性能的因素仍不能被忽视。本文针对OLED器件中存储电荷的行为及其机制进行了研究,同时利用不同的方法实现对存储电荷的重新利用,为深入了解存储电荷和对其充分利用提供了新思路。首先,通过制备基于poly(methyl methacrylate)(PMMA)的OLED器件并进行电流-电压-亮度测试(I-V-L)获得了 OLED器件的性能。相比于基础器件,基于PMMA的器件性能明显提升,这是由于电子受PMMA的限制而形成的充分复合。而6nm PMMA器件的性能在这些器件中又最为突出,因为该厚度恰好能够获得良好的注入和充分的复合。通过利用I-V-L特性曲线进行进一步分析发现,对于基础器件其电流曲线与亮度曲线几乎完全重合,而对于PMMA器件则先分离后交汇,该现象随PMMA厚度增加而愈发明显,经过分析该现象对应于器件中存储电荷的数量。在此基础上,通过利用光功率以及功率曲线之间的面积,我们衡量了器件中的电荷存储量,从而提出了探测存储电荷的新方法,丰富了存储电荷的研究手段。通过对比瞬态EL中的存储电荷发光,验证了该方法的正确。在此基础上,通过改变不同的瞬态信号获得了不同的发光现象,从而确定存储电荷既包括界面的积累电荷,还包括PMMA中浅层陷阱和深层陷阱中的电荷,明晰了其物理机制。同时,利用不同信号的叠加还实现了对PMMA器件中存储电荷的利用。实验中,其发光强度甚至比稳态时强度的3倍还多。对比电学存储,基于PMMA的OLED器件也具备了一定的存储特性,该存储属于易失性存储。接着,采用不同的交流信号驱动基于PMMA的存储OLED器件,获得不同的发光现象。正弦交流驱动下,其瞬态发光出现两个发光峰。第一个峰位于信号的正半周期,对应注入式发光。第二个峰开始于电压降低至4.3V,在-0.1V达到最大并于负向电压逐渐降低至0。瞬态测试表明该峰对应于存储电荷的发光,它既包括表层存储电荷的释放,又包括体存储电荷的释放。因此交流驱动能够产生存储电荷发光,实现对其的重新利用。通过使用锯齿波交流信号以及三角波交流信号,也同样获得了不同的发光现象,这些都能对存储电荷的机理提供辅助分析。借助于电容-电压(C-V)测试对PMMA电荷存储器件进行进一步分析。暗态条件下,器件的C-V特性曲线呈现双峰特性。其中,第一个电容峰为势垒电容,其随PMMA增加逐渐减小并向高电压区偏移,这是由于PMMA承担较大的压降引起的。第二个峰则取决于注入载流子和被PMMA阻挡的电子,其随PMMA增加逐渐增大并伴随电容峰的展宽。光照条件下,对于无LiF修饰的弱电子注入器件,其第一个电容的增加要明显强于第二个电容,同时峰值向低电压的偏移。随着PMMA厚度的增加偏移增大,伴随着电容最小值的降低,甚至出现新的电容。结合G-V特性曲线可知,第一个电容源于光生载流子在体内的存储,同时还和界面存储电荷相关。通过调整照射光功率,其机理得到进一步验证。根据光功率和电容峰值的线性关系推测,存储电荷有应用于光探测领域的前景。对于LiF修饰的强电子注入器件,当PMMA厚度增加,光照时的第一个电容峰的峰值特性逐渐减弱并伴随展宽。结合G-V特性曲线以及频率特性,该现象来源于PMMA和LiF界面产生的积累电荷所形成的反向电场。实验表明,C/G-V特性及其频率特性对研究OLED器件中的电荷行为大有帮助。
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