1引言
自Kodak 公司邓青云博士发表其在有机发光器件(OLED)和有机光伏器件(OPV)相关研究成果后,全世界许多企业和研究机构开始致力于OLED和OPV的研究。OLED由于其全固态器件、宽视角、响应快、易于实现柔性器件等特点使得其在显示和照明领域都有巨大应用前景,而OPV由于其材料来源广泛、工艺简单、成本低、柔性好等优势,对于太阳能利用方面也具有重要意义。目前,OLED和OPV都已经从实验室走向了市场。
尽管OLED和OPV器件都已经取得了很大的进展,然而作为新兴的技术,依然还有很多待解决的物理和技术问题。目前OLED还存在着一系列的不足,例如载流子注入不平衡、有机材料导电能力和稳定性较差 、光取出效率低、效率滚降严重等。这些不足除了通过合成新的材料来解决外,研究人员还可以通过其他方式加以解决。例如加入微透镜阵列可以提高光取出效率 ,有机层中加入金属纳米颗粒可以改善发光器件的效率滚降等。而在OPV中,光的收集和激子解离效率一直是重要的研究课题。在有机半导体中,由于激子扩散长度小于光吸收深度,极大影响了器件的能量转换效率。金属纳米颗粒表现出不同于金属体材料的许多电学、光学及化学特性,其中一个重要特性就是其表面等离子体共振特性,研究人员在其催化、光子学、光学传感、生物标记、医疗等方面取得了重要的进展。将金属纳米颗粒应用到有机光电器件中,利用金属纳米颗粒特殊的电学和光学特性来改善器件的性能成为目前有机光电器件领域的一个研究热点。
2金属纳米颗粒在OLED器件中的应用
由于OLED为多层结构,不同的有机层具有不同的功能,因而金属纳米颗粒在OLED中的位置会对OLED所产生不同的作用,进而导致对器件性能的影响也有所不同。
2. 1对载流子注入的影响
通常而言,在OLED中电极注入空穴的能力要比注入电子的能力大,并且有机材料传输空穴的能力比电子强,进而引起复合区中电子和空穴的比例不平衡,造成发光效率的降低。将金属纳米颗粒引入到电极和有机层之间,利用表面等离子共振所产生的强大的局部电场,可以增强电子的注入效率,从而改善有机发光器件的性能。Liu等利用激光脉冲沉积技术,将Mg-Ni合金纳米颗粒沉积到有机层和阴极之间。他们发现,在有纳米颗粒的器件中开启电压有所降低,器件电流明显高于无金属纳米颗粒器件的电流,其他性能也有很大提高。他们认为这是由于镁镍纳米颗粒的共振效应导致局部电场增强,从而使电子的隧道注入增强。Liu等将金纳米颗粒加在阴极和空穴阻挡层之间,结果表明,金纳米颗粒的表面等离子体效应增加了电子的注入,明显提高了电流密度,同时降低了器件的开启电压,提高了器件发光亮度,最大发光效率增加了15%。
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