МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ.М.АКМУЛЛЫ»

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра прикладной физики и

нанотехнологий

Направление 210600 – Нанотехнология

Курс IV

СПИРИДОНОВ РОМАН АНДРЕЕВИЧ

Изучение температурной зависимости проводимости в светоизлучающих структуРах на основе полимеров класса полиариленфталидов

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Научный руководитель:

к.ф.-м.н., ст. преп. Р.Г. Рахмеев

Дата представления______________________________

Работа допущена к защите ________________________

^{дата и подпись заведующего кафедрой}

Дата защиты____________________________________

Оценка_________________________________________

Уфа 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава 1. Литературный обзор 4

1.2. Энергетические уровни и электронные переходы 6

1.3. Энергетический и квантовый выход люминесценции 8

1.3. Вольтамперная характеристика 9

1.4. Энергетическая эффективность ОLED 10

1.5. Время жизни ОLED 11

1.6. p-n Переход в светоизлучающих диодах 14

Глава 2. Объект и методы исследования 17

2.1 Объект исследования 17

2.2. Методика изготовления образцов 20

2.3. Методика измерения температурных зависимостей 22

Глава 3. Результаты исследований 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28

ЛИТЕРАТУРА 29

Введение

Актуальность исследований органических светоизлучающих структур началась с открытием проводящих полимеров исследователями Аланом Хигером, Аланом МакДиармидом и Хидеки Широкавой, когда был дан старт полимерной ОLED-технологии. В 2000 г. эти ученые были удостоены Нобелевской премии по химии. Дальнейшие исследования электролюминесценции полимерных ма­териалов проводились в Кавендишской лаборатории Кембриджско­го университета (Великобритания), где в 1990 г. благодаря усилиям группы профессора Р. Френда был открыт эффект свечения прово­дящих полимеров. Так появились полимерные органические све­тодиоды (PLED). Англичане немедленно организовали компанию Cambridge Display Technоlоgy, которая развернула широкую рекламу полимерных светоизлучающих диодов на базе полифениленвинилена, дающего желто-зеленый свет при подаче на него напряжения 5-10 В.

Для исследования температурной зависимости проводимости в светоизлучающих структурах на основе тонких пленок полидифениленфталида бы поставлены следующие задачи: изучить и освоить методики изготовления тонкопленочных структур, изготовить экспериментальные многослойные образцы, провести экспериментальные исследования, обработать и интерпретировать полученные данные.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Физика явления люминесценции.

В основе работы ОLED лежит из­вестное в физике явление электролюминесценции, которое в свою очередь представляет собой разновидность более общего понятия – люминесценции.

Люминесценция – свечение вещества, происходящее после по­глощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке. Сам термин «люминесценция» был введен Е. Видеманом в 1888 г. [1]. Каноническое определение люминесцен­ции было дано в 1945 г. выдающимся российским физиком академи­ком С. И. Вавиловым: «Будем называть люминесценцией избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью примерно ~10¹⁰ секунд и больше». Здесь важно сравнение яркости люминесцирующего объ­екта с яркостью абсолютно черного тела в одном и том же спектральном диапазоне [2].

Предложенное С. И. Вавиловым определение люминесценции дает возможность различать тепловое излучение и люминесценцию. Люминесценция может проявляться при достаточно низких темпера­турах, при этом тепловая энергия излучающей системы не использу­ется. Одним из первоначальных названий люминесценции является «холодное свечение», которое, по сути, позволяет отличить люми­несценцию от таких видов нетеплового излучения, как отражение, рассеяние света, рамановское (комбинационное) рассеяние, черениковское излучение.

С точки зрения физики люминесценция определяется излучательными переходами системы из возбужденного состояния в невозбуж­денное (основное). Перевод системы в неустойчивое возбужденное состояние и последующее высвечивание могут быть достигнуты различными способами, которые отражаются в приставках к сло­ву «люминесценция»: фотолюминесценция, хемилюминесценция, электролюминесценция, катодолюминесценция и т.д.

Запрещенные зоны энергии, разделяющие энергетические уров­ни, – необходимое условие люминесценции. Этим обусловлена лю­минесценция полупроводников и диэлектриков, хотя грань между ними весьма условна и определяется шириной запрещенной зоны. Непрерывный энергетический спектр металлов в конденсированном состоянии приводит к отсутствию люминесценции. Поглощаемая энергия (например, фотоны) вызывает колебания кристаллической решетки, которые переходят в тепло.

Следует отметить люминесцентные свойства органических соединений. Органические вещества, имеющие протяженные системы сопряженных p-связей, обладают самой сильной люми­несценцией. Антрацен, нафталин, белки, содержащие ароматиче­ские аминокислоты и некоторые простетические группы, многие пигменты растений, и в частности хлорофилл, а также ряд лекар­ственных препаратов обладают ярко выраженной способностью к люминесценции. Органические лиганды, способные образовы­вать люминесцирующие комплексы со слабо люминесцирующими неорганическими соединениями, часто используются в люминес­центном анализе. Именно это обстоятельств привлекло внимание исследователей после предложения С.И. Вавилова в конце 40-х годов XX века использовать люминесценцию при анализе химиче­ских веществ.

В настоящее время, понятие люминесценции применяется не только к видимому участку спектра, но также для длинноволнового инфракрасного и коротковолнового ультрафиолетового диапазонов, включая рентгеновское излучение.

Люминесцентное свечение тел принято де­лить на следующие виды:

1) фотолюминесценция – свечение под действием света (видимого и УФ-диапазона). Она, в свою очередь, делится на флуоресценцию (время жизни 10^-9–10~⁶ с) и фосфоресценцию (10^-3– 10 с);

2) хемилюминесценция – свечение, использующее энергию химиче­ских реакций;

3) катодолюминесценция – вызвана облучением быстрыми электро­нами (катодными лучами);

4) сонолюминесценция – люминесценция, вызванная звуком высо­кой частоты;[4]