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1、摘 要有机电致发光二极管(organic light- emitting diodes OLED) 在过去十多年中间获得了长足的发展，有望成为下一代高效固态光源。器件结构的改进和优化、新型材料的设计和合成以及电致磷光材料的普遍使用使得目前WOLED的能量效率已经超过了传统的白炽光源。本文主要阐述采用真空气相沉积制作白光OLED的详细过程，并对做出样品的电学、光学性能做出详细测试及分析。文章一并记述WOLED的发展历程、前景分析，并对WOLED 技术在照明领域面临的机遇和挑战做出评述。 关键词：白光OLED,多掺杂层,真空气相沉积Vacuum vapor deposition white OLE
2、D device And PerformanceAbstract Light-emitting diode (organic light-emitting diodes OLED) in the middle of the past decade received considerable development, is expected to become the next generation of high efficiency solid state light sources. Improvement and optimization of device structure, the
3、 design and synthesis of new materials and electroluminescent phosphorescent materials commonly used in making energy efficiency of the current WOLED more than the traditional incandescent light sources. This article focuses on using vacuum vapor deposition process of making a detailed white OLED, a
4、nd various items of property to make samples to make detailed tests. WOLED article describes the development process together, prospect analysis, and the WOLED technology in the lighting to make the opportunities and challenges facing the comment.Key words：WOLED,Multi-doped layer; vacuum vapor depos
5、ition - 1 -目录摘要IAbstractI1绪论1 11引言 12电致发光1 13白光OLED1 14白光OLED发展历程及特点2 15白光OLED发展趋势4 16白光OLED主要制备方法4 1.6.1 OLED原理简述4 1.6.2 OLED激发白光的途径62实验设计7 21本课题研究思路7 22器件结构设计83实验过程9 31玻璃基板的刻蚀10 32 ITO的清洗10 33真空气相沉积11 3.3.1真空的获得11 3.3.2有机掺杂膜的蒸镀 114. 实验设备简介155. 实验数据分析16 5.1亮度及其测量16 5.2电流密度-电压曲线及其测量18 5.3发射光谱及其测量20结
6、论23参考文献24致谢25英文原文26翻译381 绪论1.1 引言在过去10多年里，信息技术的空前发展宣告了第三次工业革命的来临，计算机技术和计算机网络的快速发展，移动电话以及电子贸易的蓬勃发展，所有这些新通信技术革命的诸方面造就了一个“信息时代”的21世纪。各种器件在速度与效率上的飞速发展及其在加工技术上的突破，使得人们实现了将杂质含量降低到ppb级的水平，从而使得掺杂浓度得以在百万分之一级得到控制，同时又实现了半导体、金属以及绝缘材料在亚微米尺寸上的生长和刻蚀技术。目前无机半导体材料及器件还在发展之中，但发展已经接近物理极限，因而国际上已经将信息功能材料与器件方面的研究目光投向作为21世纪
7、信息技术载体的具有极快响应速度、极大信息容量和极高信息转化效率的新型材料及器件。发展全新的信息功能材料及器件，突破现有技术的局限，是本世纪初世界范围内所面临的最重大的科学问题之一。作为其中重要一环的信息显示技术，更是在人类知识的获得和生活质量的改善方面扮演着重要的角色。几十年来，信息显示装置已经从简单的开关灯泡指示灯、七节数码显示器发展到了阴极射线管（CRT）显示器，直到今天的全色大屏幕户外显示屏和超大超薄的等离子体彩色电视机。信息的显示是依靠显示器来实现的，信息技术的高速发展，使得对优质平板显示器件的要求越来越高，特别是高质量图像（高分辨、高速度、宽视角、全彩色）及便携式（轻、薄、低功耗）平
8、板显示器必将成为巨大的产业。1.2 电致发光电致发光（eletroluminescence，EL）是指发光材料在电场的作用下，收到电流和电场的激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。能够产生电致发光的固体材料有许多种，按照材料的形态，可以分为粉末型、薄膜型和结型三种。20多年里，无机半导体发光二极管有了长足的发展，得到了非常广泛的应用。但是无机器件的制作成本较高，加工困难，效率低下，发光颜色的不易调节等缺陷导致其进一步发展有许多的限制。由于现有的显示技术无法满足人们对信息显示设备越来越高的要求，因此促使他们不断地寻求更新型更高效的发光材料，深入研究其发光机理，制备性能更高
9、、成本更低廉的显示器件。有机电致发光器件（organicelectro-luminescence device OLED）作为新一代的平板显示技术应用而生并逐渐进入了人们的视线，它是一种很有前途的、新型的平板显示器（FPD），其广泛应用前景和这些年技术上的突飞猛进使得OLED成为FPD信息显示领域和科学研究产品开发最热门的话题之一。有机电致发光就是指有机材料在电流或者电场的激发作用下发光的现象。根据所使用的有机电致发光材料的不同，人们有时将利用有机小分子为发光材料制成的器件统称为高分子电致发光器件，简称PLED。其二者皆为有机电致发光器件，也简称为OLED。1.3 白光OLED OLED依照发
10、光层材料的不同分为小分子发光二极管 (organic light emitting diode OLED)和高分子发光二极管 (polymer light emitting diode PLED)两种。白光有机发光二极管（ WOLED ）被认为是传统白色光源的替代光源。 白光有机电致发光器件(OLED)因其在平板显示和高效照明领域具有广阔的应用前景而备受瞩目。目前 ,OLED 在实验室中的效率高达67lm/W,已经超过了白炽灯光源的发光效率1320lm/W。商业化的白光OLED 的发展目标是低成本、 高效率、 长寿命 ,提高器件的发光效率尤为重要。1.4 白光OLED发展历程及特点 有机电致发
11、光现象及相应的研究早在20世纪60年代就开始了。1963年，美国New York大学的Pope等发表了世界上第一篇有关OLED的文献，使用400V的直流电通过蒽晶体时，观察到发光的现象。1982年，Vincett等用真空蒸镀法制成了50nm厚的蒽薄膜，进一步将电压降至30V就观察到了蓝色荧光，但其外量子效率只有0.03%左右，这主要是电子的注入效率太低以及蒽的成膜性不好而存在的易击穿的缺点。1983年，Partridge等发表了聚合物电致发光的文章，但是由于得到的亮度低，他的工作并未引起广泛的重视。总之，在20世纪6080年代中期，有机电致发光徘徊在高驱动电压、低亮度、低效率水平，因此OLED
12、的研究工作未引起重视。一直到1987年美国柯达公司的C.W.Tang 及Steve Van Slyke等人发明以真空蒸镀法制成多层式结构的OLED组件后，大幅提高了组件的性能，其低操作电压与高亮度的商业应用潜力吸引了全球的目光。该研究采用超薄膜技术及空穴传输效果更好的TPD作传输层，使有机电致发光获得了历史性突破。经过一系列措施，其发光亮度在10V的直流电压下可达1000cd/m2，效率达1.5 lm/W。1990年，英国剑桥大学的Burroughes、Friend等人发现导电高分子材料PPV具有良好的电致发光性能，并成功的开发出以涂布方式将高分子材料应用在OLED上，制成聚合物OLED器件，
13、即Polymer LED，亦称为PLED。由于聚合物材料的热稳定性、柔韧性和机械加工性能都比有机小分子材料优越，并且器件的制作工艺更加简单，因而聚合物正逐渐成为有机EL领域新的研究热点。1992年Heeger等第一次发明了用塑料作为衬底制备可变性的柔性显示器，将有机电致发光显示器最为迷人的一面展现在人们的面前。他们采用聚苯胺（PANI）或聚苯胺类的混合物作为导电材料，通过溶液旋涂得方法在柔性透明衬底材料聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上形成导电膜，并以此作为发光器件的电极制备高分子柔性显示器件。1997年，Forrest等发现磷光电致发光现象，突破了有机电子发光量子效率低于25%的限制，使有机平
14、板显示器件的研究进入一个新时期。 目前，OLED领域的研究早已不限于学术界，几乎所有国际著名的电子公司及化学公司都投入巨大的人力与资金进入这一研究领域，呈现研究、开发与产业化齐头并进的局面。在国家层面，各国对OLED的研究都非常重视，如美国的政府机构DARPA组织了塑基全色发光大屏幕显示器（军用目的）的重大项目；欧共体早已成立了相关专业组织EuroLED，协作分工，联合开发有机物/高分子电致发光材料与器件。在产品开发层面，OLED真正的实用开发研究源于1987年美国的Eastman Kodak（柯达）的基本专利发表之后，1997年日本东北先锋率先把分辨率为25664的被动式面板作为汽车音响面板
15、推向市场，最早实现了OLED的商品化，随后掀起了各国厂商陆续投入开发与量产OLED的热潮，其显示方式也逐渐从单色面板、区彩面板至全彩面板扩大，而其驱动方式亦从被动矩阵式发展至主动矩阵式。1999年10月，美国Kodak公司与日本Sanyo公司合作，采用低温多晶硅薄膜晶体管驱动制作出2.4英寸全彩色有机EL显示器件，仅有一个硬币那么厚；2000年，Motorola首先把OLED显示器用在手机上，并实现商品化；2001年2月，日本索尼公司推出13英寸、分辨率为800600的主动式OLED显示器原型；2001年4月，eMagin公司针对移动电话推出了真彩色有机EL微型显示屏。其分辨率为800600，也可以在16:9的宽屏幕模式下显示852480分辨率的图象，能够显示超过166万种颜色；2002年，Toshiba在SID2002上发布了采用聚合物发光层所作的17.1英寸全色OLED显示器
