《金屬/介質納米結構表面等離子激元增強電致發光器件》是依託蘇州大學，由廖良生擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：金屬/介質納米結構表面等離子激元增強電致發光器件
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：廖良生
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
矽基電致發光器件和有機發光二極體（OLED）分別是矽基晶片級光互連及下一代平面顯示的核心器件，在實現高速光信息傳輸與處理技術以及信息顯示技術的跨越式發展方面具有舉足輕重的地位。如何提高電光轉換效率以及出光效率是這兩種器件遇到的一個共同問題，也是國內外研究的重點。在多種改善器件發光特性的研究中，表面等離子激元(Surface plasmon polaritons, SPP)與光子相互作用研究成為近年來的熱點。本項目將圍繞SPP的光局域增強效應，通過構築金屬/介質納米結構，調控電致發光器件中光場與SPP模式的耦合特性，來提高發光器件的電光轉換效率以及出光效率，從而在高效矽基電致發光器件以及高出光效率OLED的研究中取得突破。我們希望通過本項目的實施，力爭在基於新一代結構材料的光電子器件的研究中從物理機制、理論設計到工藝製備、測試技術等方面探索出一條具有我國自主智慧財產權的新路。
結題摘要
本項目圍繞表面等離子激元（SPP）的光局域增強效應，通過構築金屬/介質納米結構，調控電致發光器件中光場與SPP模式的耦合特性，來提高發光器件的電光轉換效率以及出光效率，從而在高效矽基電致發光器件和高效有機電致發光器件（OLED） 的研究中取得了重要研究成果。 在OLED方面，利用Au、Ag、Pt3Co等金屬納米顆粒的SPP效應，分別使OLED的發光效率獲得了25%、18%、123%的增強。同時，在OLED中採用不同方法引入微納結構，利用膠體模板技術製備了二維準周期結構，使以Alq3為發光層的綠色OLED的電流效率提高了1.6倍；同時使基於Ir配合物為發光層的紅色磷光OLED的電流效率提高了2倍以上，發光峰的電流效率增強了2.5倍。此外，通過納米壓印技術製備了納米光柵結構，並將其構築在OLED中，獲得了具有高出光提取效率的OLED。例如，我們選擇了嵌有蛾眼結構的OLED體系，結合具有多發光單元的疊層結構，從而獲得了滿意的光提取效率。使綠色磷光器件的電流效率由一般的62.3 cd/A達到了366 cd/A。 在矽基電致發光器件方面，我們成功設計並製備多種基於Au納米顆粒摻雜的富矽氮化矽薄膜的光致發光器件，經過消光及PL等相關測試，發現器件在不同發光波段都得到了不同程度的增強。通過器件工藝的合理最佳化以及合適的結構設計，器件的最大螢光增強達到五十多倍；設計製備出了ITO/SiNx/Ag/Si 的多晶矽-絕緣體-半導體(MIS)結構電致發光器件，其峰值位於574 nm，與該材料結構在沒有ITO 電極時所測得的PL 譜的峰值非常吻合。增加Ag 納米結構的器件相對於SiNx 本身，發光特性產生了很大的改善。在金屬納米顆粒局域表面電漿效應增強矽納米晶光致發光的基礎上，我們研究了矽基電致發光器件。利用金屬納米顆粒的局域表面電漿增強效應，設計並製備了CMOS工藝兼容的矽PN結構電致發光器件。研究發現，金納米顆粒能夠極大改善器件發光特性，使得器件發光效率得到顯著提高。特別是在PN結構發光器件中，金納米顆粒對光傳導模式的散射作用更加突出，使得器件的出光提取效率得到明顯增強。同時，金顆粒的引入沒有改變器件的載流子輸運特性。 綜上所述，本項目順利完成了預定的研究計畫，在基於新一代材料的光電子器件的研究中，從物理機制、理論設計到工藝製備、測試技術等方面取得了十分有意義的成果。
