基于纳米结构的高分子半导体薄膜器件光电子学特性研究

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高分子半导体材料制成的薄膜有机电致发光器件(Organic light-emitting diodes,OLED)与传统的显示器件相比具有许多独特的优势,如高亮度、宽视角、制作材料丰富、驱动电压低、结构可全固态化、无需背光源等。因此在信息时代的今天有着十分广阔的应用前景和市场需求,成为研究的一大热点。  高分子薄膜材料中的有机半导体分子无序排列,载流子的传输效率低,是影响器件工作效率的主要因素。而有机半导体晶体材料则具有形状规则、稳定性好、缺陷少并且分子有序排列等优点,有利于实现性能优良、高效、稳定的有机电致发光器件。聚(9,9-二辛基芴-共聚-苯并噻二唑)(F8BT)是一种常见的聚芴类黄绿光半导体发光材料,它可以实现高的发光量子产率与载流子迁移率之间的平衡,因此被广泛用于有机电致发光器件。但F8BT材料不易结晶,有关其结晶的报道很少。据此本文提出了一种基于模板光栅结合溶液退火制备方法,成功实现了F8BT晶体纤维大面积的定向生长,并对晶体纤维进行了偏振相关的光电子学特性研究。为实现其他聚芴材料的定向结晶提供了一种思路。  此外,金属纳米结构基于其等离激元局域场和光散射增强特性能够在三个维度上实现对发射光场的增强效应。这种特殊的性质能够对OLED的发光特性产生重要影响,不仅可以提高器件的发光效率,同时还可以提高器件的出光效率。本文研究制备了两种引入周期性金属纳米结构调制阳极的OLED。第一种结构是在器件中引入金属化光栅结构作为阳极,使得器件最终的发射光谱变窄,并且可随角度调谐。第二种结构是在器件中引入ITO光栅结合金纳米颗粒作为阳极,使得器件的发光在低工作电压下达到高亮度。同时,在器件中调节金纳米颗粒的尺寸,从而调谐等离激元共振光谱,进而调制OLED器件的输出光谱,获得了发射光谱的显著展宽。实验表明,将等离激元金纳米颗粒结构引入OLED器件,显著提高了发光效率和器件工作的稳定性。这为调制OLED器件的输出光谱并改善其工作性能提出了新的思路。
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