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近年来,有机半导体分子在发光器件、场效应管、光伏电池等方面的应用取得了长足的进步,显示出了广阔的应用前景。就有机发光器件(OrganicLight-Emitting Devices,OLEDs)来说,它以其广视角、低功耗、高亮度、薄面板和高效率等突出优点而有望成为新一代显示技术的宠儿,但他在发光效率、使用寿命和稳定性等方面仍面临着重大考验,许多相关的机理问题仍没有解决。
OLED的典型结构为:金属/多层有机功能层/ITO/玻璃基。其中有机/金属和有机/有机等界面特性对器件的性能有着巨大的影响。例如一个有序的有机/金属界面有助于改善器件的载流子注入效率和迁移率;有时在有机层和金属之间引入适当的绝缘层,形成金属/氧化物/有机界面能提高发光效率。在制造有机发光器件时,通常是通过有机分子在金属表面外延生长的方式来形成有机/金属界面,而有机薄膜的有序程度及界面特性,与有机分子第一吸附单层的有序性有关。因此,研究有机分子在金属表面的自组装生长结构对认清有机发光器件发光机理,改善器件发光效率等性能以及延长使用寿命有着重要意义。
本文首先介绍了OLED的结构和有机发光材料的分类,阐述有机电致发光的发光原理和发光效率,回顾OLED的研究发展历程,并分析有机电致发光研究所面临的问题和科研意义。接着本文着重介绍了实验中所使用的工具,扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscopy,STM),对其工作原理、扫描模式和重要结构进行了详述。最后,本文主要展示了研究工作与结果,我们利用STM的手段对并四苯(tetracene)分子在Cu(110)-(2×1)O重构表面的自组装生长行为和吸附结构进行了研究。
实验结果表明,在一个分子单层的覆盖度下,并四苯分子以平躺方式吸附在cu(110)-(2×1)O重构表面上,且有序排列。其分子长轴沿[001]方向,即Cu-O链方向,也是原子密堆方向。而与在Cu(110)表面的生长不同,分子排列显示了长程的波浪状结构,这种结构的产生,很可能是由于相邻并四苯分子间H原子相互排斥而引起分子在[001]方向上侧移,形成C-H键的交错嵌合排列而形成。