【正文】 言 8 有機電致發(fā)光器件 8 有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu) 9 OLED發(fā)光機理 10 我國發(fā)展OLED產(chǎn)業(yè)存在的問題及發(fā)展趨勢 13 存在的問題 13 發(fā)展趨勢 14 結(jié)論及建議 14 16 引言 16 器件制備工藝 17 基片的清洗及表面處理 17 陰極的蒸鍍 17 有機層的成膜 18 陽極的濺射 19 Si/Al/Alq/ PVK:TPD/PTCDA/ITO結(jié)構(gòu)的有機反轉(zhuǎn)電致發(fā)光器件的研究 19 OILED的I一V特性及亮度測試 19 保護層(PL)對器件性能的影響 27 PL厚度對器件j一V特性的影響 27 PL對器件的最大驅(qū)動電流I的影響 29 PL對器件外量子效率的影響 29 PL對EL發(fā)射譜的影響 30 頂電極(陽極)面積對載流子注入效率的影響 31 PL層對器件最表面狀態(tài)的影響 32 33 與目前占主流地位的CRT及LCD技術(shù)相比，OLED與OILED具有以下更多的優(yōu)點: 33 與OLED相比OILED的不同 35 OLED與OILED 急待解決的問題和未來發(fā)展趨勢 35結(jié)論 38 謝 39： 4039信息顯示是信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一, 而信息顯示技術(shù)及顯示器件多種多樣, 到目前為止，有四種發(fā)光物理機制完全不同的固態(tài)場致發(fā)光形式。固態(tài)陰極射線發(fā)光才剛剛誕生數(shù)十年，各方面的問題還沒有得到徹底的解決。 OLED技術(shù)的發(fā)展概況按照所采用有機發(fā)光材料的不同,OL ED 可區(qū)分為兩種不同的技術(shù)類型: 一是基于小分子有機發(fā)光材料的SM 2OL ED (small material OL ED) , 另一是基于共軛高分子發(fā)光材料的PL ED (polymer OL ED)。在小分子發(fā)光材料方面,緣色熒光材料發(fā)展最快,其次是紅色磷光材料。OLED 發(fā)光材料未來開發(fā)方向是,高效率化(提高發(fā)光效率)、改善熒光材料、引入磷光材料。隨著OLED 技術(shù)的進步,全球許多研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)加大了對OLED柔軟顯示器的研發(fā),但目前世界上只有美國的UDC、日本的東北先鋒等為數(shù)不多的研發(fā)機構(gòu)或公司推出了柔軟OLED樣品,維信諾公司于2003年11月23日推出國內(nèi)首款單色點陣柔軟OLED顯示屏。目前情況看,OLED 控制IC與LCD 控制IC比較相似, 不存在技術(shù)難度。 全球OLED發(fā)展史1947年出生于香港的美籍華裔教授鄧青云在實驗室中發(fā)現(xiàn)了有機發(fā)光二極體，也就是OLED，由此展開了對OLED的研究，1987年，鄧青云教授和Vanslyke 采用了超薄膜技術(shù)，用透明導(dǎo)電膜作陽極，作發(fā)光層，三芳胺作空穴傳輸層，Mg/Ag 合金作陰極，制成了雙層有機電致發(fā)光器件。目前采用OLED的主要是三星如新上市的SCHX339就采用了256色的OLED，以及索尼發(fā)布的次時代掌機PSV，至于OEL則主要被LG采用在其CU8180 8280上我們都有見到。在美國(除Kodak公司外)和歐洲，絕大多數(shù)有機EL的研究工作是從9O年代早期開始的。目前，OLED的產(chǎn)品已從試驗室走向了市場。因此，有專家稱二十一世紀最有“錢景”的產(chǎn)業(yè)，就是擁有“夢幻顯示器”之稱的“OLED”。比如，我們的手機顯示屏可能就是OLED屏。 OLED的制備選用PVCZ 作為空穴傳輸層和發(fā)光層, 采用8羥基喹啉鋁( tr is ( 8hy dro xy quinoline) aluminum,Alq) 作為電子傳輸層。根據(jù)所使用的有機電致發(fā)光材料的不同, 人們有時將利用有機小分子為發(fā)光材料制成的器件稱為有機電致發(fā)光器件, 簡稱OLED。(4) 驅(qū)動電壓低, 能耗低, 能與半導(dǎo)體集成電路的電壓相匹配, 使大屏幕平板顯示的驅(qū)動電路容易實現(xiàn)。這些電子和空穴載流子在有機薄膜發(fā)光層內(nèi)遷移、相遇并復(fù)合形成激子，激子擴散進行能量傳遞形成發(fā)光材料激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的發(fā)光材料輻射躍遷導(dǎo)致發(fā)光。目前有機電致發(fā)光器件的制備技術(shù)有“小分子”技術(shù)和“共軛高聚物”技術(shù)。在ITO 上再用蒸發(fā)蒸鍍法或旋轉(zhuǎn)涂層法制備單層或多層有機膜, 膜上面是金屬陰極。 H IL 2空穴注入層。2)載流子的遷移:注入的載流子分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移。 發(fā)光過程的Jbaloneyski能級圖其能量可以通過以下的幾種方式釋放：1）通過振動馳豫，熱效應(yīng)等耗散途徑使體系能量衰減；2）通過非輻射的躍遷，耗散能量，比如內(nèi)部轉(zhuǎn)換，系間竄躍等形式， 如S→T；3）通過輻射躍遷的熒光發(fā)光（S→S，S→S）和磷光發(fā)光(T→S)。也有人認為，電致發(fā)光機理屬于注入式發(fā)光，在正向偏壓的作用下，ITO 電極向電荷傳輸層注入空穴，在電場的作用下向傳輸層界面移動，而由鋁電極注入的電子也由電子傳輸層向界面移動,由于勢壘的作用,電子不易進入電荷傳輸層，而在界面附近的發(fā)光層（）一側(cè)積累。如何提高企業(yè)創(chuàng)新能力，已成為一項重要而緊迫的任務(wù)。OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實際上依靠整個產(chǎn)業(yè)鏈從原材料、設(shè)備、零組件等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展進行帶動，產(chǎn)業(yè)化與相關(guān)配套工作同步發(fā)展，建立完善的OLED產(chǎn)業(yè)體系，促成低成本競爭優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，并逐步掌握相關(guān)行業(yè)的核心技術(shù)。 發(fā)展趨勢　　未來OLED 產(chǎn)品和技術(shù)將向著小尺寸—中尺寸—大尺寸—超大尺寸、單色—多色—全彩色、無源驅(qū)動—有源驅(qū)動、硬屏—軟屏（柔性顯示）、高分辨率、透明顯示及低成本制作的方向發(fā)展，在應(yīng)用上從顯示領(lǐng)域逐步向背光和照明領(lǐng)域拓展。但是在光電集成器件中，不能完全保證光學器件和電學器件都是最佳設(shè)計，因此在設(shè)計時統(tǒng)籌兼顧是非常必要的。也有人用隧道SiO氏界面獲得了類似的與硅集成的小分子OLEDs。厚的金屬Al作為陰電極，為了使金屬Al與半導(dǎo)體之間形成良好的歐姆接觸，還需進行微合金工藝處理。襯底在室溫下的典型沉積速率是從1197。 真空鍍膜設(shè)備原理圖 Si/Al/Alq/ PVK:TPD/PTCDA/ITO結(jié)構(gòu)的有機反轉(zhuǎn)電致發(fā)光器件的研究 OILED的I一V特性及亮度測試(a)給出T我們研制的結(jié)構(gòu)為Si/Al/Alq/PVK:TPD/PTCDA/ITO的OILED的電流一電壓特性曲線，其中PVK和TPD的質(zhì)量比為1:1，PVK和TPD在二氛乙烷溶劑中的含量為20mg/ml。(b)可以看出，該器件的L一V特性與其I一V特性基本一致。、1000197。時()，啟亮電壓仍保持在10v，但亮度在正向偏壓為15V時大約只有70～80cd/㎡，這說明減少傳輸層厚度可以降低啟亮電壓，提高載流子的傳輸效率，但是由于Alq層在此結(jié)構(gòu)的芯片中不僅是電子傳輸層也是光的發(fā)射層，而很薄的Alq層能導(dǎo)致有機層中復(fù)合區(qū)位置發(fā)生改變，它可能向空穴傳輸層方向移動，并有可能偏移到電子傳輸層和空穴傳輸層的界面處甚至進入空穴傳輸層，從而偏離了發(fā)射區(qū)，不能有效地使發(fā)射層中的Alq分子獲得能量被激發(fā)，反而降低了電致發(fā)光效率。因此，這就導(dǎo)致沒有電致發(fā)光產(chǎn)生。)/ITO的器件的實際I一ⅴ。這里我主要討論的是在較高電壓下的電流傳輸。同時，該區(qū)也是發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制的區(qū)域，很大的電流得以通過。由于電場非常低，上式中由電場引起的載流子漂移項己經(jīng)被忽略掉了。TPD層厚度為1500197。因此，如果說所測試的具有盯CDA保護層的OILED器件的產(chǎn)額為100%的話，這種損傷導(dǎo)致沒有保護層的OILED的產(chǎn)額大約只有30%.當PTCDA層的厚度小于50A時，0ILED的工作電壓發(fā)生了突然的增加，此時損傷區(qū)域的厚度應(yīng)當與PTCDA層的厚度相當。因此，PL層既保護了下面的有機層，又減小了OILED的工作電壓，還增加了。我們可以推測，既然PTCDA在的發(fā)射波長530nm呈現(xiàn)出強烈的吸收性。 OILED(50197。為了研究電極接觸層的注入效率，“正向偏壓下”(底部Al電極正偏)發(fā)現(xiàn)了明顯的大電流的不對稱。由圖看出濺射后沒有PL層的樣品粗糙、有較大的起伏，存在較多的團狀顆粒，最高起伏可達500nm，這個深度己經(jīng)與有機層的厚度接近。前者適合蒸鍍成膜，后者適合旋涂成膜。，只是需要點亮的單元才加電，并且電壓較低，所以能耗比需要背光源的LCD、CRT低。本章還研究了PL對OILED器件性能的影響。一般說，除材料本身的壽命外，有機材料的提純是比較困難的，特別是大分子聚合物的提純更難，這就是OLED壽命不高的原因。作為電流型器件不可避免地會因電流的熱效應(yīng)而升溫，OLED在提高亮度時，器件散熱是最大攔路虎。知識產(chǎn)權(quán)被壟斷。國際上對OLED的開發(fā)相當熱門，認為OLED將是目前TFTLCD的有力競爭對手。光電顯示產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。OLED超薄柔軟可卷曲的特性使其的應(yīng)用方向更廣，超低的功耗更符合目前時代發(fā)展的需求，在今后我們將會看到更多的地方出現(xiàn)OLED的身影。感謝我的父母和哥哥妹妹，是他們二十幾年來的無私奉獻，給了我不斷學習的機會。十幾年的求學生涯即將結(jié)束了。從顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，OLED無疑是會帶來顯示產(chǎn)品集體換代的一項新技術(shù)。結(jié)論目前國際上對OLED的開發(fā)相當熱門，認為OLED將是目前TFT－LCD的有力競爭對手。特別是OLED驅(qū)動電路，目前生產(chǎn)企業(yè)不多，產(chǎn)品規(guī)格品種也較少，價格也還偏高，從而阻礙了它的推廣。成膜技術(shù)還不夠完善。性能優(yōu)良的發(fā)光材料還有待開發(fā)，尤其是半峰寬較窄的藍光材料。PL層的存在提高了最大驅(qū)動電流，但降低了器件的發(fā)光效率。對此我們利用現(xiàn)有的Lampert和AShley模型做了初步的理論解釋。 OLED與OILED薄、可彎曲示意圖，抗震性能好，因而可以適應(yīng)巨大的加度和劇烈振動等惡劣環(huán)境，非常適合應(yīng)用于軍事活動； OLED全固態(tài)、無真空示意圖，對比度大，色彩效果好幾乎沒有視角問題，可在很大的角度范圍內(nèi)觀看，而顯示畫面不失真。有機電致發(fā)光是在電場驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致有機材料發(fā)光的現(xiàn)象。既然以前的研究表明Alq，對電子優(yōu)先傳輸這種對稱結(jié)構(gòu)的非對稱性注入暗示了頂部陰電極要比底部陰電極更能有效的注入電子到Alq，即金屬A1(或其它適宜的金屬)，與傳統(tǒng)的OLED相比OILED的載流子注入效率要低，這導(dǎo)致了OILED的發(fā)光效率的降低。這種在Alq/TPD基的OLED和OILED中相同的I一V幕次律關(guān)系表明電壓正偏時，Alq在所有的器件中都形成了電流限制層。厚度的PL，結(jié)構(gòu)為Si/Al/Alq/TPD:PVK/PTCDA/ITO的OILED的EL譜的形狀與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為ITO/TPD/Alq/ Al的OLED()是相同的，這說明雖然結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)，但其發(fā)光物質(zhì)仍然是Alq分子。所有的器件在擊穿前均被驅(qū)動到最大電流 PL對器件外量子效率的影響。 PL的器件EL亮度可達125cd/㎡。實驗中測得，當PTCDA的厚度從150197。同時有相當數(shù)量的空穴被俘獲而填入空穴俘獲中心，致使空穴壽命不斷增大，而電子壽命卻不斷減小。不能再沿用較低電壓下的理論模型來處理電子和空穴傳輸問題。當注入電壓足夠高時，此過程最終形成了高濃度且濃度相等的可動電子n和空穴p的等離子體即p=n(且原有的電子n和空穴數(shù)目)，也就是說器件體內(nèi)變成了電中性的，體內(nèi)阻抗R非常小，即R→0，而電導(dǎo)很大，即σ→很大，可以這樣形象地描述，這就等效于把等離子體注入到了內(nèi)部，伴隨著一系列物理過程的發(fā)生，諸如電中和效應(yīng)、復(fù)合效應(yīng)、空間電荷限制電流效應(yīng)，載流子壽命隨注入電壓變化以及遷移率隨注入電壓的變化，特別是內(nèi)部出現(xiàn)嚴重的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得器件由高阻變?yōu)榈妥鑵^(qū)并最終造成I一V特性曲線出現(xiàn)負阻區(qū)段。 /PTCDA(150197。的OILED的(a)I一V特性曲線。時，很明顯發(fā)現(xiàn)器件的啟亮電壓上升到15V，并且在正向偏壓為25v時器件的亮度為113cd/㎡。(a)可看出，當Alq厚度降到1000197。 結(jié)構(gòu)為Si/Al/Alq/PVK:TPD/PTCDA/ITO的OILED的(a)電流一電壓特性曲線。在電壓低于10V時，器件電流幾乎為零。采用varian一300型薄膜沉積系統(tǒng)在本底真空度為1X10torr，腔體真空度為1x10torr，1mtorr的Ar:O=2000:l的氣氛下通過一個壓制成的ITO靶進行磁控濺射沉積ITO陽電極。為了保護脆弱的HTL免受ITO濺射時引起的損傷，芳香族化合物花四甲酸二醉(3，4，9，10一perylenetetracarboxyliedianhy一dride，PTCDA)或者CuPc。下面將介紹我們實驗室自己研制的一種符合上述要求的、具有陰極底電極和陽極頂電極的新型的硅基表面發(fā)射有機反轉(zhuǎn)電致發(fā)光器件(OILED)。基于微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體硅器件己較為成熟，且成本較低，因而研究如何在硅襯底上直接制造出OLED，即實現(xiàn)硅器件同OLED的集成具有更重要的實際意義，硅器件與有機發(fā)光器件的集成將日益成為研究的重要方向之一。　 引言隨著光通信、光學硬盤、光學傳感器等高技術(shù)的發(fā)展，一項嶄新的技術(shù)，光電集成技術(shù)，應(yīng)運而生了。光電顯示產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國大陸大