LiF/Li雙層電子注入層對有機電致發光元件之影響

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	李建志 Chien-Chih Lee
論文名稱：	LiF/Li雙層電子注入層對有機電致發光元件之影響
指導教授：	周卓煇 Dr. Jwo-Huei Jou
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	70
中文關鍵詞：	有機電致發光元件、鋰摻雜、氟化鋰薄模
相關次數：	點閱：3 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

摘要:

本研究將原本的有機電致發光元件結構中再加入元素鋰(Lithium) 來提升電子的注入有基層效果.由於鋰(Lithium) 有較低的功函數所以較容易提升至傳導帶以至於可以提升電子的的注入效果及降低驅動的電壓,而且鋰的傳導性質(mobility) 比有機材料好所以也有利於提升電流的密度.由於以上的原因我們將鋰(Lithium) 加入元件中來提升元件的發光表現.
本實驗將分三部分,第一部分為加一層鋰(Lithium) 薄膜於有基層與鋁之間,第二部分將鋰(Lithium) 與有機物(Alq3)共蒸鍍當作電子傳輸層,第三部分將元件結構為(Al/LiF/ Alq3/NPB/ITO) 中插入一層鋰(Lithium) 薄膜(Al/LiF/Li/ Alq3/NPB/ITO) .本研究借由這三種方法來提升元件的電子注入能力以提升元件的效率、驅動電壓及發光表現.

在第一部分中於(Alq3)後加一層鋰薄膜,對於原本結構(Al/Alq3/NPB/ITO) 的發光表現有很大的改善,驅動電壓由原本的五伏特降為三點二五伏特,最大亮度由原本三千提升至一萬五(cd/m2) ,發光效率由零點五(lm/W)提升至一點五(lm/W)左右,電流也從50(mA)提升至100(mA). 至於第二部分中將鋰(Lithium) 與(Alq3)共蒸鍍來當做元件的電子傳輸層,也有助於提升電子的注入效率及電子的傳導能力(mobility).以鋰(Lithium) 與(Alq3)以1:1的比例來蒸鍍時得到較好的效果,可將最大亮度提升至12000cd/m2左右,電流也從50(mA)提升至80(mA),發光效率也相對的提升至(1.5) lm/W(Lithium). 最後在結構為(Al/LiF/ Alq3/NPB/ITO) 中插入一層鋰(Lithium) 使結構變為(Al/LiF/Li/ Alq3/NPB/ITO). 這樣的元件能夠將原本結構(Al/LiF/Li/ Alq3/NPB/ITO)的最大亮度由15000 cd/m2 提升至24000 cd/m2左右,發光效率也從2.5 lm/W提升至3lm/W以上.

目錄
目錄…..…………………………………………………………………Ⅰ
獻…..……………………………………………………………………Ⅱ
致謝.……..…………..…………………………………….……………Ⅲ
摘要……………………………………………………………………..Ⅳ
壹、    緒論..……………………………………………………………..…1
貳、    文獻回顧..………………………………………………………..…4
2-1、有機電致發光元件的發光原理與造………………………...4
2-2、有機電致發光元件的發展……….……………………..……5
2-3、有機電致發光元件材料特性與進展…….…..………………7
2-3-1、小分子有機材料…………………...……………….….........7
2-3-2、高分子有機材料…………….………………..……...…….10
2-4、改善有機發光元件發光效率的重要發展…………...…...… 11
2-4-1、 結構方面的改善………………………..…………………11
2-4-2、低功函數負電極……………………………………………11
2-4-3、主體(host)-客體(guest)材料摻雜系統………..…………..12
2-4-4、緩衝層(buffer layer)的加入………………………………..13
2-5、不同的有機電致發光元件結構…………………….…….14
2-5-1、TOLED (Transparent Organic Light Emitting Devices) ..14
2-5-2、IOLED (Inverted Organic Light Emitting Devices)...... …15
2-5-3、SOLED (Stacked Organic Light Emitting Devices)………16
2-5-4 、改良元件的電子注入效果………….………………….16
2-6、元件的驅動方式…………………………………..……….16
2-6-1、被動矩陣式(passive matrix)………………………..……17
2-6-2、主動矩陣式(active matrix)………..……………………..17
2-7、元件衰壞機制……………………………………………… 17
2-8、元件有機層與負電極界面探討研究………………….…..18
參、    實驗方法..…………………………………………………………19
3-1、材料……..…..…………………………………….…………19
3-2、蒸鍍裝置……………...……………………………..………19
3-3、單體沈積速率之鑑定….……………………………………20
3-4、電致發光元件之電路設計...………………..…………….…20
3-5、基材的清洗………….…………..…………….…………… 21
3-6、電流、電壓與亮度關係曲線圖之量測……………….……21
3-7、發光效率計算.……………………………..………………..21
肆、    結果與討論………………………………………………………..22
4-1、石英震盪膜厚計之校正.……………………………………22
4-2、鋰(Lithium)薄膜對元件之影響研究………………………23
4-2-1、加入Li電子注入層之元件結構..……………….……..... 23
4-2-2、元件電流-電壓特性..……………….…….......…….……23
4-2-3元件發光亮度-電壓特性......................................................24
4-2-4 元件發光效率-電壓特性…………………………………24
4-3、Li doped Alq3電子傳輸層之元件結構……………..…….25
4-3-1、Li doped Alq3電子傳輸層元件的發光特性……..…….. 26
4-3-2、Li doped Alq3/LiF之元件結構…………..……………..26
4-3-3 、Li doped Alq3電子傳輸層及LiF電子注入層之元件發光特性…………………………………………………….…….……26
4-4、Li/LiF雙電子注入層之元件結構………………………….27
4-4-1、Li2O/LiF雙層電子注入層之元件結構…..…………..…..29
伍、結論………………………………………………………………...30
陸、參考資料…………………………………………………………..31
圖目錄
圖一、有機電致發光元件示意圖……………..……………………....37
圖二、典型雙層有機電致發光元件分子能階示意圖…………………38
圖三1990年Adachi等人所發表的幽禁式(confinement)的三層結構
…..............................................................................................................39
圖四、1992年Gustafsson等人發表的可撓式有機電致發光元件
………………………………………………………………………......40
圖五、透明有機電致發光元件示意圖………………………….……..41
圖六、反置型有機電致發光元件結構…………..……………………..42
圖七、疊積型有機電致發光元件………………..…………………......43
圖八、本研究所使用有機材料之化學結構示意圖……………..….…44
圖九、本研究所使用真空蒸鍍裝置示意圖…………………………....45
圖十、施予一正向偏壓之元件：(a) 傳統ITO玻璃基材之有機電致發光元件；(b) 可撓式有機電致發光元件……………….……………...46
圖十一、Li薄膜電子注入層之元件結構圖…….……………….……47圖十二、不同厚度Li之元件電流-電壓關係圖………………………48
圖十三、.不同厚度Li之元件亮度-電壓關係圖……..…………….…49
圖十四、不同厚度Li之元件發光效率-電壓關係圖………………….50
圖十五、Li doped Alq3之電子傳輸層之元件結構圖………….……….51
圖十六、不同Li摻雜濃度對元件之電流-電壓關係圖………………52
圖十七、不同Li摻雜濃度對元件之亮度-電壓關係圖………………53
圖十八、不同Li摻雜濃度對元件之效率-電壓關圖……..……..…….54
圖十九、Li doped Alq3/LiF之元件結構圖………………………….…55
圖二十、Li doped Alq3/LiF之元件電流-電壓關係圖………………….56
圖二十一、Li doped Alq3/LiF之元件電壓-亮度關係圖…………...…..57
圖二十二、LiF/Li雙層電子注入層之元件結構圖……………………58
圖二十三、LiF/Li雙層電子注入層之元件電流-電壓關係圖…………59
圖二十四、LiF/Li雙層電子注入層之元件亮度-電壓關係圖…………60
圖二十五、加入LiF及Li薄膜電子注入層之元件電壓對效率關係圖
…………………………………………………………………………..61
圖二十六、LiF/Li2O之雙層電子注入層元件結構圖………………...62
圖二十七、LiF/Li2O之雙層電子注入層元件電流-電壓關係圖……..63
圖二十八、LiF/Li2O之雙層電子注入層元件亮度-電壓關係圖………64
圖二十九、LiF/Li2O之雙層電子注入層元件效率-電壓關係圖……..65






表目錄

表一、本實驗所使用材料之膜厚校正值………………………………66
表二、不同厚度Li之元件發光表現關係表……………….…………67
表三、不同濃度Li doped Alq3電子傳輸層之元件發光表現表………68
表四、LiF的加入及Li薄膜電子注入層之元件發光表現表……..…69
表五、加入LiF及Li2O薄膜電子注入層之元件之效表………………70

                                

1. L. S. Hung, C. W. Tang, and M. G. Mason, Appl. Phys. Lett. 70,
152 (1997)
2. F. Li, H. Tang, J. Anderegg, and J. Shinar, Appl. Phys. Lett. 70,
1233 (1997)
3. G. E. Jabbour, B. Kippelen, N. R. Armstrong, and N.
Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 73, 1185 (1998)
4. V. E. Choong, S. Shi, J. Curless, and F. So, Appl. Phys. Lett. 76,
958 (2000)
5. S. Naka, M. Tamekawa, T. Terashita, H. Okada, H. Anada, and H.
Onnagawa, Synthetic Metals 91, 129 (1997)
6. C. W. Tang, and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)
7 W. Helfrich and W. G. Schneider, Phys. Rev. Lett. 14, 229 (1965)
8. J. Dresner, RCA Rev. 30, 322 (1969)
9. D. F. Williams, and M. Schadt, Proc. IEEE 58, 476 (1970)
10. C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, and S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys. 27
L269, (1988)
11.C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, and S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys. 27
L713, (1988)
12.C. Adachi, T. Tsutsui, and S. Saito, Appl. Phys. Lett. 55, 1489
(1989)
13.C. Adachi, T. Tsutsui, and S. Saito, Appl. Phys. Lett. 57, 531 (1990)
14.J. H. Burroughes, D. D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks, K.
Mackay, R. H. Friend, P. L. Bums, and A. B. Holmes, Nature 347,
539 (1990)
15.S. A. VanSlyke, C. W. Tang, and L. C. Robert, U. S. Pat. No.
4,720,432 (1988)
16 .P. E. Burroughes, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 64, 2285
(1994)
17.L. Do, E. Ham, N. Yamamoto, and M. Fujihira, Mol. Cryst. Liq.
Cryst. 280, 373 (1996)
18. S. A. VanSlyke, C. H. Chen, and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 69,
2160 (1996)
19. T. Enokida, M. Tamano, and S. Okutsu, U. S. Pat. No. 5,759,444
(1998)
20. T. Enokida, M. Tamano, S. Okutsu, and T. Onikubo, U. S. Pat. No.
5,948,941 (1999)
21. N. X. Hu, S. Xie, B. S. Ong, Z. D. Popovic, A. M. Hor, and P. Liu,
U.S. No. 5,891,587 (1999)
22. K. Yamashita, T. Mori, T. Mizutani, H. Miyazki, and T. Takeda,
Thin Solid Films 363, 33, (2000)
23. H. Kawamurs, H. Nakamura, and C. Hosokawa, U. S. No.
6,074,734 (2000)
24. Y. Hamada, T. Tsutsui, H. Fujii, Y. Nishio, H. Takahashi, and K.
Shibata, Appl. Phys. Lett. 71, 23 (1997)
25. J. Kido, T. Uemura, H. Kimura, N. Okuda, N. Ueba,Y. Okuda, and
H.Osaka, U. S. Pat. No.5,792,567 (1998)
26. T. Sano, Y. Hamada, and K. Shibata, U.S. Pat. No. 5,779,937 (1998)
27. W. B. Kang, N. Yu, A. Tokida,T. Potrawa, and A. Winterfeldt, U. S.
Pat. No. 5,919,579 (1999)
28. G. Gustafsson, Y. Cao, G. M. Treacy, F. Klavetter, N. Colaneri, and
A. J. Heeger, Nature 357, 477 (1992)
29. J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett.
62, 3238 (1993)
30.T. Fukuda, T. Kanbara, T. Yamamoto, K. Ishikawa, H. Takezoe, and
A. Fukud.a, Appl. Phys. Lett. 68, 2346 (1996)
31.M. A. Baldo, D. F. Brlen, and S. R. Forrest, U. S. Pat. No.
6,097,147 (2000)
32.S. Miyata, and H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials
and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, Chap.8
(1997)
33.J. Shi, and C. W. Tang, Appl. Phys, Lett. 70, 1665 (1997)

34.Y. Mamada, T. Sano, K. Shibata, and K. Kuroki, Jap. J. Appl. Phys.
34, p. 2, L824 (1995)
35.S. Miyata, and H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials
and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, Chap.9
(1997)
36.J. Kido, and T. Mizukami, U. S. Pat. No. 6,013,384 (2000)

37.C. H. Chen, C. W. Tang, J. Shi, and K. P. Klubek, U. S. Pat. No.
6,020,078 (2000)

38.M. E. Thompson, S. R. Forrest, and P. Burrows, U. S. Pat. No.
6,048,630 (2000)
39.Y. Hamada, H. Kanno, T. Tsujioka, H. Takahashi, and T. Usuki,
Appl. Phys. Lett. 75, 1682 (1999)
40.L. S. Hung, and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 74, 3209 (1999)
41.Z. L. Zhang, X. Y. Jiang, S. H. Xu, T. Nagatomo, and O. Omoyo,
Synthetic Metals 91, 131 (1997)
42.S. R. Forrest, P. Burrows, M. E. Thompson, V. Bulovic, U. S.
Pat. No. 5,998,803 (1999)
43.T. Mori, H. Fujikawa, S. Tokito, and Y. Taga, Appl. Phys. Lett. 71,
1762 (1997)
44.V. Bulovic, G. Gu, P. Burrows, S. R. Forrest, and M. E.
Thompson, Nature 380, 29 (1996)
45.V. Bulovic, S. R. Forrest, P. Burrows, D. Z. Garbuzov, U. S. Pat.
No. 5,834,893 (1998)
46.V. Bulovic, S. R. Forrest, P. Burrows, and D. Z. Garbuzov, U. S.
Pat. No. 6,046,543 (2000)
47.G. Gu, V. Khalfin, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 73, 2399
(1998)
48.P. Burrows, and S. R. Forrest, U. S. Pat. No. 5,917,280 (1999)
49.Z. Shen, S. R. Forrest, and P. Burrows, U. S. Pat. No. 5,932,895
(1999)
50. Junji Kido,Toshio Matsumoto App.Phys.Lett 73,2866
51. Y. Sato, S. Ichinosawa, H. Hanai, IEEE Journal of Selected Topics
in Quantum Electronics 4, 40 (1998)
52.F. Papadimitrakopoulos, X. Zhang, D. L. Thomsen, and K. A.
Higginson, Chem. Mater. 8, 1363 (1996)
53.H. Aziz, Z. Popovic, S. Xie, A. M. Hor, N. X. Hu, C. Tripp, and G.
Xu, Appl. Phys. Lett. 72, 756 (1998)
54.P. E. Burrows, V. Bulovic, S. R. Forrest, L. S. Sapochak, D. M.
McCarty, and M. E. Thompson, Appl. Phys. Lett. 65,
55.J. McElvain, H. Antoniadis, M. R. Hueschen, J. N. Miller, D. M.
Roitman, J. R. Sheets, and R. L. Moon, J. Appl. Phys. 80, 6002
(1996)
56.H. Aziz, and G. Xu, J. Phys. Chem. B 101, 4009 (1997)
57.H. Aziz, Z. Popovic, C. Tripp, N. X. Hu, A. M. Hor, and G. Xu,
Appl. Phys. Lett. 72, 2642 (1998)
58.M. Probst, and R. Haight, Appl. Phys. Lett. 70, 1420 (1997)
59.G.Parthasarathy, C.Adachi,and P.E Burrows Appl. Phys.Lett 76, 2168 (2000)
60.Junji Kido,Toshio Matsumoto App.Phys.Lett 73,2866
61.L.S.Hung,C.W.Tang,and M.G.Mason App.Phys.Lett 70,152 (1997)

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文