p型掺杂层用于提高有机太阳能电池和有机发光器件性能的研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shilibin2001
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有机光电子器件以其原料易得,廉价,选材范围宽广,制备工艺简单,环境稳定性高,轻可折叠等优点,具有广泛的应用前景。本论文主要针对有机光电子器件中最受关注的有机太阳能电池(organic photovoltaic,OPV)和有机电致发光器件(organic light emitting diodesOLED)作为研究对象。本论文采用MoO3作为P型掺杂剂,掺入pentacene当中,作为P型掺杂阳极缓冲层,采用共蒸pentacene和MoO3(比例因子为4:1)的方式制备基于P型掺杂的有机光电子器件,来改善器件的性能,做了如下的研究:首先以pentacene作为阳极缓冲层,来提高OPV的性能。实验中制备了ITO/pentacene(xnm)/CuPc ((30-x) nm)/C60(50nm)/Bphen(8nm)/Al(100nm),当pentacene厚度为5nm时,相比没有pentacene层的器件,效率从0.89%增加到1.02%,这主要是因为pentacene有优良的空穴传输,并且对阳极有修饰作用,从而改善了OPV的性能。为了进一步改善器件的性能,我们引用了P型掺杂的机制,将MoO3掺入pentacene中来改善载流子的传输能力和降低阳极与有机界面处的接触电阻,并且由于P型特性,增加了空穴密度且提高了电荷的收集效率,从而提高了OPV的性能。与氧化钼作为缓冲层和并五苯作为缓冲层的CuPc/C60异质结的OPV相比,5nm MoO3掺入pentacene作为阳极缓冲层的OPV在开路电压、能量转换效率、短路电流密度显著的提高了。短路电流密度达6.62mA/cm2,开路电压达0.413V,填充因子达0.527,能量转换效率达1.44%,与以pentacene作为阳极缓冲层的器件相比转换效率增加了41%。然后,我们又首先以pentacene作为阳极缓冲层制备了磷光OLED器件,制备如下器件:ITO/pentacene(x nm)/NPB((40-x)nm)/CBP(3nm)/CBP:Ir(ppy)3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al;其中CBP:Ir (ppy)3(8%),x=0nm,1nm,3nm,10nm。当pentacene的厚度为1nm时,器件的性能最好,电流效率达23.43cd/A,功率效率达9.82lm/W。然后我们又采用MoO3掺入pentacene作为阳极缓冲层制备了磷光OLED器件,制备如下器件:ITO/pentacene:MoO3(x nm)/NPB((40-x)nm)/CBP(3nm)/CBP:Ir(ppy)3(30nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al;其中CBP:Ir (ppy)3(8%),x=0nm,5nm,10nm,20nm。加入pentacene掺杂MoO3作为缓冲层之后,降低了空穴注入势,提高了空穴注入效率,与没有MoO3掺入pentacene作为缓冲层的器件相比,开启电压降低,仅为3.5V,在驱动电压为6V左右就达到1000cd/m2,当电压为10V,最高亮度就可以达到32460cd/m2。当pentacene掺杂MoO3层的厚度为5nm时,驱动电压为4V时器件的电流效率为30.66cd/A,最高功率效率达27.52lm/W。与没有MoO3掺入pentacene作为缓冲层的器件相比电流效率提高了大约48%。
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