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有机光电器件的界面特性研究2015级通信与信息系统研究生冯文琪0摘要近些年来,有机光电器件由于其具有成本低,重量轻、材料容易设计合成、可做成大面积,显示柔性易弯曲折叠、制备过程简单等优点引起了越来越多的关注。各种功能的有机光电器件相继被开发出来,例如有机发光二极管可以用在平板显示和固态照明,有机光伏电池作可以作为清洁可再生的能源可有效缓解当前社会的能源需求,有机场效应晶体可用来作为显示背板和智能卡片,还有有机存储,传感器等等显示了巨大的应用前景。在有机光电器件中,界面对器件的性能和工作寿命有重要的影响。虽然我们在有机光电器件领域已经取得了重大的突破进展,但由于在有机界面中存在界面偶极、电子极化、电荷转移激子等现象,传统的无机半导体理论不能完全适用于有机界面,对有机界面的物理机制缺乏清晰的认识,限制了有机光电器件的进一步发展,因此有必要对有机界面进行深入的研究进一步理解其深层的物理机制。本文主要通过光电子能谱技术,对叠层有机光电器件中间连接层、正置和倒置结构有机光伏电池的界面电子结构和能级排列进行了系统的研究,此外还研究了电学掺杂、基底修饰和不同电子传输层对界面势垒的调控影响以及退火处理对有机异质结薄膜表面和界面电子结构的影响。关键词:,当前社会对半导体器件的要求越来越高,传统的单一功能的无机半导体器件已经难以满足当今社会多元化的需求。以有机电致发光器件(OLED)、有机光伏器件(OPV)和有机场效应晶体管(OTFT)为代表的有机光电功能材料和器件在新型平板显示、固态照明、高密度信息存储、柔性显示、新能源和光化学利用等领域显示了广阔的应用前景,因而受到研究人员越来越多的关注。例如,OLED技术具有全固态结构、主动发光、色彩丰富、可实现柔性显示等诸多优点,被认为是最有发展前景的下一代平板显示技术之一,且逐步在全球形成规模化生产。OPV技术由于成本低、工艺简单、易于制成大面积器件等诸多优点被认为是一种具有长远发展潜力的可持续发展的绿色环保能源技术,目前光电转换效率已接近商业化生产的要求。OTFT更以其低成本、可在柔性基板上加工、可低温成膜、可大面积制备等优点,其性能可与非晶硅相比,成为有机电子学的一个热点领域。有机半导体器件同时具备原材料易于设计合成、重量轻便于携带、制备工艺简单可以采用低成本的打印和印刷方式加工、环境稳定性好以及可制作成大面积柔性器件等优点。目前,有机光电器件已经广泛的应用在电子、信息、军事、航空航天等高科技行业,显示了广阔的应用前景,是未来电子工业发展的必然方向,吸引着越来越多的政府、企业和研究机构投入其中。本章将着重介绍有机光电器件的发展历程,发展现状,基本原理以及当前面临的问题,最后对本论文的主要内容做简单的概括。,人们通常认为有机物是绝缘不导电的,因此大多被用来作为绝缘材料。在19世纪50年代,研究人员发现多环芳香烃化合物是由电荷转移复合物的半导体盐类卤化而成的,这阐明了有机化合物可以承载电流。1954年报道的苝-碘配合物,,到了70年代,、,可以使其变成良好的导体,从而引起了有机半导体技术研究的热潮,他们也因"发现和发展出导电性聚合物"而获得2000年诺贝尔化学奖。:它主要由高功函数的透明铟锡氧化物阳极(ITO)、空穴传输层、电子传输层、有机发光层和低功函数的金属阴极构成。:在外加正向电场作用下,空穴从高功函数的ITO阳极注入到空穴传输层,电子则由低功函数的金属阴极注入到电子传输层,空穴和电子分别通过空穴和电子传输层,在有机发光层中复合从而形成激子(电子-空穴对)。电子、空穴复合形成的激子稳定性较差,很容易通过分解、辐射、淬灭等途径从激发态回到基态,其中OLED的量子效率与激子的辐射复合有关。电和空穴注入过程的平衡可以使有机发光二极管的量子效率达到最高的要求,即足够多的电子和空穴同时到达有机发光层并进行有效复合。选择较高功函数的材料作为阳极和较低功函数金属材料作为阴极,在理论上可以显著降低空穴和电子的注入势垒高度,从而明显地提高电子和空穴的注入效率。、企业公司投入巨大的人力、物力和财力进行有机电致发光器件的研发,但其产业化程度远远低于人们的目标要求,其中最主要的原因是在该领域研究中还有很多关键性的问题没有得到根本解决。例如在OLED发光材料的设计、彩色化技术、制