有机薄膜的形态结构和性能关系的研究

随着人类社会的进步和信息技术使用的广泛普及，客观上提出了对更新、更廉价的信息显示屏的需求。有机材料由于具有较高的荧光效率和较宽的发光谱带，已经被视为下一代显示材料的有利竞争者。有机／高分子材料、光化学／光物理、薄膜技术以及电子工程的近期发展已经实现了基于有机电致发光材料的大面积、高性能和全色平板显示器。有机电致发光显示器不但具有高效、高速、高对比度和低成本等优点，而且由于其在柔性和透明方面的潜在优势更加激发了全世界众多科研机构和工业界的兴趣。虽然有机电致发光材料和有机电致发光器件得到了广泛研究，但是有关有机薄膜的形态结构和性能间关系的研究却少有报道。众所周知，有机电致发光材料是以薄膜的形式存在于电致发光器件中，因此，有机薄膜的形态结构必然对器件性能产生重大的影响。本文以三种典型的电致发光材料：Alq3（发光材料）、NPB（空穴传输材料）、PBD（电子传输材料）为研究对象，详细研究了薄膜制备过程中基底温度和基底性质对有机薄膜形态结构的影响。在低基底温度（77K）条件下，薄膜的生长方式取决于分子构型；当基底温度高于室温时，薄膜的生长方式决定于分子在基底上的热活动能力（取决于基底温度）和分子对基底的浸润性（取决基底性质）。本文首次证实了高基底温度下NPB薄膜的不结晶生长，阐述了有机薄膜生长过程的本质；首次测定了PBD样品的玻璃化相转变湿度，揭示了有机材料的本体相行为和薄膜相行为间的内在关系。首次报道了Alq3薄膜的形态结构对发光器件性能的影响，结果指出，与室温制备的Alq3薄膜相比，高温制备的Alq3薄膜具有较高的量子效率；研究了NPB薄膜的形态结构对发光器件性能的影响，结果指出，虽然均匀无定型的玻璃态，但由于低基底温度制备的NPB薄膜中分子间作用力强于室温制备的薄膜，空穴迁移率得到增强，因此提出了一个提高电致发光器件性能的新方法：薄膜凝聚态的调控。