【正文】 言 8 有機(jī)電致發(fā)光器件 8 有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu) 9 OLED發(fā)光機(jī)理 10 我國(guó)發(fā)展OLED產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì) 13 存在的問(wèn)題 13 發(fā)展趨勢(shì) 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(jī)層的成膜 18 陽(yáng)極的濺射 19 Si/Al/Alq/ PVK:TPD/PTCDA/ITO結(jié)構(gòu)的有機(jī)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(cè)試 19 保護(hù)層(PL)對(duì)器件性能的影響 27 PL厚度對(duì)器件j一V特性的影響 27 PL對(duì)器件的最大驅(qū)動(dòng)電流I的影響 29 PL對(duì)器件外量子效率的影響 29 PL對(duì)EL發(fā)射譜的影響 30 頂電極(陽(yáng)極)面積對(duì)載流子注入效率的影響 31 PL層對(duì)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(diǎn): 33 與OLED相比OILED的不同 35 OLED與OILED 急待解決的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 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(jī)制完全不同的固態(tài)場(chǎng)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(wèn)題還沒(méi)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(jī)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(jī)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(lái)開(kāi)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(jìn)步,全球許多研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)加大了對(duì)OLED柔軟顯示器的研發(fā),但目前世界上只有美國(guó)的UDC、日本的東北先鋒等為數(shù)不多的研發(fā)機(jī)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(guó)內(nèi)首款單色點(diǎn)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(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)發(fā)光二極體，也就是OLED，由此展開(kāi)了對(duì)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(yáng)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(jī)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(shí)代掌機(jī)PSV，至于OEL則主要被LG采用在其CU8180 8280上我們都有見(jiàn)到。在美國(guó)(除Kodak公司外)和歐洲，絕大多數(shù)有機(jī)EL的研究工作是從9O年代早期開(kāi)始的。目前，OLED的產(chǎn)品已從試驗(yàn)室走向了市場(chǎng)。因此，有專家稱二十一世紀(jì)最有“錢景”的產(chǎn)業(yè)，就是擁有“夢(mèng)幻顯示器”之稱的“OLED”。比如，我們的手機(jī)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(jī)電致發(fā)光材料的不同, 人們有時(shí)將利用有機(jī)小分子為發(fā)光材料制成的器件稱為有機(jī)電致發(fā)光器件, 簡(jiǎn)稱OLED。(4) 驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路容易實(shí)現(xiàn)。這些電子和空穴載流子在有機(jī)薄膜發(fā)光層內(nèi)遷移、相遇并復(fù)合形成激子，激子擴(kuò)散進(jìn)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(jī)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(jī)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(guò)程的Jbaloneyski能級(jí)圖其能量可以通過(guò)以下的幾種方式釋放：1）通過(guò)振動(dòng)馳豫，熱效應(yīng)等耗散途徑使體系能量衰減；2）通過(guò)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(guò)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(rèn)為，電致發(fā)光機(jī)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(chǎng)的作用下向傳輸層界面移動(dòng)，而由鋁電極注入的電子也由電子傳輸層向界面移動(dòng),由于勢(shì)壘的作用,電子不易進(jìn)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(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實(shí)際上依靠整個(gè)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(jìn)行帶動(dòng)，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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)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(shì)　　未來(lái)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(wú)源驅(qū)動(dòng)—有源驅(qū)動(dòng)、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(xué)器件和電學(xué)器件都是最佳設(shè)計(jì)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)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(jìn)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(jī)反轉(zhuǎn)電致發(fā)光器件的研究 OILED的I一V特性及亮度測(cè)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(shí)()，啟亮電壓仍保持在10v，但亮度在正向偏壓為15V時(shí)大約只有70～80cd/㎡，這說(shuō)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(jī)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(dòng)，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(jìn)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(méi)有電致發(fā)光產(chǎn)生。)/ITO的器件的實(shí)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(shí)，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(guò)。由于電場(chǎng)非常低，上式中由電場(chǎng)引起的載流子漂移項(xiàng)己經(jīng)被忽略掉了。TPD層厚度為1500197。因此，如果說(shuō)所測(cè)試的具有盯CDA保護(hù)層的OILED器件的產(chǎn)額為100%的話，這種損傷導(dǎo)致沒(méi)有保護(hù)層的OILED的產(chǎn)額大約只有30%.當(dāng)PTCDA層的厚度小于50A時(shí)，0ILED的工作電壓發(fā)生了突然的增加，此時(shí)損傷區(qū)域的厚度應(yīng)當(dāng)與PTCDA層的厚度相當(dāng)。因此，PL層既保護(hù)了下面的有機(jī)層，又減小了OILED的工作電壓，還增加了。我們可以推測(cè)，既然PTCDA在的發(fā)射波長(zhǎng)530nm呈現(xiàn)出強(qiáng)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(duì)稱。由圖看出濺射后沒(méi)有PL層的樣品粗糙、有較大的起伏，存在較多的團(tuán)狀顆粒，最高起伏可達(dá)500nm，這個(gè)深度己經(jīng)與有機(jī)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(diǎn)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(duì)OILED器件性能的影響。一般說(shuō)，除材料本身的壽命外，有機(jī)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(huì)因電流的熱效應(yīng)而升溫，OLED在提高亮度時(shí)，器件散熱是最大攔路虎。知識(shí)產(chǎn)權(quán)被壟斷。國(guó)際上對(duì)OLED的開(kāi)發(fā)相當(dāng)熱門，認(rèn)為OLED將是目前TFTLCD的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。光電顯示產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shí)代發(fā)展的需求，在今后我們將會(huì)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(lái)的無(wú)私奉獻(xiàn)，給了我不斷學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。十幾年的求學(xué)生涯即將結(jié)束了。從顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，OLED無(wú)疑是會(huì)帶來(lái)顯示產(chǎn)品集體換代的一項(xiàng)新技術(shù)。結(jié)論目前國(guó)際上對(duì)OLED的開(kāi)發(fā)相當(dāng)熱門，認(rèn)為OLED將是目前TFT－LCD的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。特別是OLED驅(qū)動(dòng)電路，目前生產(chǎn)企業(yè)不多，產(chǎn)品規(guī)格品種也較少，價(jià)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(kāi)發(fā)，尤其是半峰寬較窄的藍(lán)光材料。PL層的存在提高了最大驅(qū)動(dòng)電流，但降低了器件的發(fā)光效率。對(duì)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(dòng)等惡劣環(huán)境，非常適合應(yīng)用于軍事活動(dòng)； OLED全固態(tài)、無(wú)真空示意圖，對(duì)比度大，色彩效果好幾乎沒(méi)有視角問(wèn)題，可在很大的角度范圍內(nèi)觀看，而顯示畫面不失真。有機(jī)電致發(fā)光是在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致有機(jī)材料發(fā)光的現(xiàn)象。既然以前的研究表明Alq，對(duì)電子優(yōu)先傳輸這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)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(shí)，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(shuō)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(dòng)到最大電流 PL對(duì)器件外量子效率的影響。 PL的器件EL亮度可達(dá)125cd/㎡。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得，當(dāng)PTCDA的厚度從150197。同時(shí)有相當(dāng)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(lái)處理電子和空穴傳輸問(wèn)題。當(dāng)注入電壓足夠高時(shí)，此過(guò)程最終形成了高濃度且濃度相等的可動(dòng)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(shuō)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(guò)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(yán)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(fù)阻區(qū)段。 /PTCDA(150197。的OILED的(a)I一V特性曲線。時(shí)，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(shí)器件的亮度為113cd/㎡。(a)可看出，當(dāng)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(shí)，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(guò)一個(gè)壓制成的ITO靶進(jìn)行磁控濺射沉積ITO陽(yáng)電極。為了保護(hù)脆弱的HTL免受ITO濺射時(shí)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(shí)驗(yàn)室自己研制的一種符合上述要求的、具有陰極底電極和陽(yáng)極頂電極的新型的硅基表面發(fā)射有機(jī)反轉(zhuǎn)電致發(fā)光器件(OILED)?；谖㈦娮蛹夹g(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(shí)現(xiàn)硅器件同OLED的集成具有更重要的實(shí)際意義，硅器件與有機(jī)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(xué)硬盤、光學(xué)傳感器等高技術(shù)的發(fā)展，一項(xiàng)嶄新的技術(shù)，光電集成技術(shù)，應(yīng)運(yùn)而生了。光電顯示產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)大陸大