电致发光材料及器件修改.ppt

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第二节电致发光材 料及其器件 2014-10-20 处于激发态的分子、晶体和非晶态物质在退激过程中会产生辐射 即发光。根据其受激的方式,这种激发态发光可以分为三种形式 光致发光( photoluminescence,PL) 电致发光( electroluminescence,EL) 阴极发光( cathodeluminescence,CL) 电致发光的两种类型 种是撞击式电致发光:电压直接或间接加在电极之间而引起的发光 如通常日光灯的发光 另一种是电荷注入电致发光:电压加在直接固定于单晶半导体(如 GaAs)PN结的电极上,由于载流子的注入而引起发光,如通常发光 极管(LED)的发光。 电致发光是电能转化为光能的过程。 2014-10-20 电致发光的历史: 无机电致发光 1936年:基于znS构造了第一个粉末电致发光磷光体( phosphor);并制 造了第一个有效的掺Mn的znS薄膜电致发光显示装置(ELD)。 人们曾经将这种ELD和光导膜结合,用于光放大器和x射线增强器 1960年在日本曾用于电视成像。 962年:美国通用电气公司发明第一个无机半导体 GaAsP的商 品化光发射二极管(LED) 在无机电致发光化合物中,日前主要的方向是发展掺杂稀土元素的 多色显示材料。这种材料广泛应用于视频器件、音响设备和测控仪 器中,并已取得了令人瞩目的成就 无机EL的优点是稳定性高:缺点是短波发光有待开发,作为显像管体积太大 大面积平板显示器制作工艺上有困难,发光颜色不易改变,很难提供全色显 示等。 2014-10-20 有机电致发光 963年,Pope研究了蒽单晶片(10~20微米)的电致发光,当时,需要400V 的电压才能观察到蒽的蓝色荧光;之后的研究将电压降低到100V左右,获得 5%光子/电子的外量子效率 1982年用真空蒸镀制成了50nm厚的蒽薄膜,进一步将电压降到30V,观察到 蓝色荧光,但外量子效率只有0.03%,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易击穿的缺点 1983年, Partridge研究了聚合物的电致发光,但亮度太低,没有引起重视。 总之,60~80年代中期,有机EL徘徊在高电压、低亮度、低效率的水平上 1987年,美国柯达公司的邓青云(C. W.Tang)和 VanSlyke对有机EL做了 创性的工作。它们将具有高荧光量子效率的8-羟基喹啉铝配合物(简记为 A1q3)作为发光层,用芳香二胺作为空穴传输层,用低功率的镁银合金 阴极,并采用蒸发镀膜法制备出多层结构器件。EL材料的激发电压已降 至10V以下,发光强度大于1000cd-m2,发光效率高于1.5lmW1。 显示器的亮度只要有300cm2就足够了。目 Mg Ag AlQ 芳香二胺 ITO 一玻璃 S〕 芳香二胺 分子薄膜EL器件的优点 从成分上看,多样性分子设计易于实现,因而大大地丰富了发光的颜色 例如,8—羟基哇琳衍生物中,A1q3发光颜色为绿色(λ 520nm),Mgg2和 Zng2的发光颜色则分别是绿色Amax=518nm)和黄色(入max=570nm) 发光亮度和效率高;全固化的主动发光;视角宽,响应速度快;制备过程简单, 费用低;超薄膜,重量轻;易于实现大面积彩色显示;可以制作在柔性衬底上 器件可以弯曲、折叠;具有与集成电路相匹配的直流低电压驱动特性。 2014-10-20 当= 4 2014-10-20 6 无机电致发光器件和材料 大多数多色磷光体电致发光材料是掺有不同稀土元素或过渡元素(作为活化剂) 的Ⅵ族半导体。 根据磷光体(分散于透明介质的粉末或蒸镀薄膜)的激发电压的不同,一般将 EL器件分为直流电致发光DCEL器件和交流电致发光(ACEL)器件。 1、无机电致发光器件结构 最简单的分散型直流电致发光器件如图。将一层CuS(p型半导体)热敷在 znS(n型半导体)光发射磷光体的表面上(即发绿光的掺Cu的ZnS,记为ZnS: Cu),从而形成一个异质pn结。发光层夹在透明的电极和金属电极之间,在 定方向的直流电场下发光。 分散型直流电致发光器件结构 直流电源 属电极 发光层( ZnS t Cu) 透明电极 玻璃板 M 实用的多层结构 Al,Oa 通常对电致发光薄膜器件采 SrS: Ce3+ 用多层式的金属/绝缘体/半导 体/绝缘体/金属(MISM结构 在典型的 ACEL-MISIM器件中,发 AL..O 光的半导体并不和电极直接接触 衬底为玻璃,薄膜沉积在可带有 预定花样的透明nSn氧化物(1TO In, Sn.o 玻

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