Właściwości optyczne i elektryczne cienkich warstw organicznych i nieorganicznych wykorzystywanych w strukturach OLED i PV
[ 1 ] Instytut Badań Materiałowych i Inżynierii Kwantowej, Wydział Fizyki Technicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
polish
PL W rozprawie zaprezentowano wyniki badań cienkich warstw materiałów stosowanych w mikroelektronice organicznej otrzymywanych metodą termicznego naparowywania i wirowania (spin-coating). Wpływ grubości warstwy, struktury i ułożenia krystalitów badany był metodami spektroskopii Ramana, dyfrakcji rentgenowskiej i SEM. Właściwości elektryczne syntetyzowanych warstw były określane metodami stało i zmiennoprądowymi, a ich właściwości optyczne charakteryzowano metodami optycznymi takimi jak fotoluminescencja i spektroskopia Ramana. Do badań wykorzystane zostały takie materiały jak CuPc, Alq3 i ZnO. Każdy z tych materiałów pełni inną funkcję w budowie urządzeń wykorzystywanych w optoelektronice, dlatego konieczne jest sprawdzenie w jaki sposób rodzaj materiału oraz grubość poszczególnych warstw wpływa na ich właściwości optyczne, elektryczne i strukturalne. Wykorzystanie spektroskopii ramanowskiej pozwoliło na zobrazowanie zmian strukturalnych zachodzących na powierzchni próbek w zależności od parametrów technologicznych procesu. Jak wynika z przeprowadzonych badań, zarówno obróbka termiczna, jak i proces osadzania warstw wpływają na ich właściwości strukturalne, optyczne i elektryczne. Otrzymane wyniki ukierunkowały dalsze badania dotyczące wpływu zmian strukturalnych na wyżej wymienione właściwości osadzanych warstw. Pomiary dyfrakcyjne, pozwoliły na określenie podstawowych parametrów strukturalnych sieci krystalicznej. Dla ftalocyjaniny miedzi zmiany strukturalne odzwierciedlone są zarówno w intensywności jak i przesunięciu refleksu (200). W przypadku CuPc obserwowana jest również zmiana wielkości ziarna, w zależności od formy krystalicznej jaką przyjmuje. W przypadku tlenku cynku nie obserwujemy przesuwania położenia refleksów (100), (002), (101), a zmienia się jedynie jego intensywność w zależności od temperatury wygrzewania struktury. Badania ramanowskie dla CuPc wykazały, że w wyniku obróbki termicznej obserwujemy zmianę intensywności charakterystycznych linii ramanowskich, co wskazuje na zmianę formy krystalicznej warstwy. 10 Podobna sytuacja jest widoczna w przypadku warstw tlenku cynku, gdzie w zależności od temperatury wygrzewania zaobserwowano zmianę intensywność linii E2 w widmie ramanowskim. W przypadku tlenku cynku następuje przesunięcie maksimum widma luminescencji w zakresie ultrafioletu w kierunku niższych energii oraz zmniejszenie jego intensywności z jednoczesnym zwiększeniem intensywności luminescencji w zakresie czerwonym. W przypadku próbek Alq3 następuje zmiana intensywności luminescencji poszczególnych warstw, w zależności od długości fali wzbudzającej i grubości warstw. Obróbka termiczna i sposób nanoszenia warstw na podłoże krzemowe również wpływa na własności elektryczne badanych warstw. Dla materiałów, w których nośnikami ładunku są zarówno dziury jak i elektrony zostały wykonane pomiary stało i zmiennoprądowe, pozwalające na określenie takich parametrów jak przewodnictwo i przenikalność elektryczna.
EN The dissertation presents the results of research on thin layers of materials used in organic microelectronics obtained by thermal vapor deposition and spin-coating. The influence of the thickness of the layer, structure, and arrangement of the crystallites was studied by Raman spectroscopy, X-ray diffraction, SEM. The conductivity of the layers was determined by DC and AC methods. The optical properties of the layers in turn by optical methods such as luminescence. Selected materials, such as CuPc, Tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum and zinc oxide were used for the tests. Each of these materials have a different function in the construction of devices used in optoelectronics (electron transporting layer, an emission layer, hole transporting layer), therefore it is necessary to check how the structure and thickness of individual layers affect the properties and behavior of the structure. Performing the Raman spectroscopy imaging of the obtained structures allowed to show the changing surface structure of samples obtained in the technological process. Thermal treatment as well as the process of deposition of layers, what show the conducted researchresults, affect the structural, optical and electrical properties of the layers. The results of the measurements directed further studies on the effect of structural changes on the optical and electrical properties of deposited layers. The diffraction measurements carried out allowed to determine the basic parameters of the crystal lattice. For copper phthalocyanine, the observed change in the crystal structure affects the intensity and the shift of the reflex location. In the case of CuPc, in change of grain size is also visible depending on the crystal adopted form. In the case of zinc oxide, we do not observe the shift of the reflex location, but only its intensity changes depending on the temperature of the structure annealing. For the tested materials (CuPc) were made Raman scatter spectra measurements , in which the position of Raman peaks were changed after heat treatment. This indicates a change in the crystalline form of the layer. A similar situation can be observed in the case of zinc oxide layers, depending on the temperature of annealing, we observe the shift of the E2 peak in the Raman spectra. In the case of zinc oxide, we observe the shift of the luminescence peak in the ultraviolet range and the 12 reduction of its intensity, with simultaneous increase of the luminescence intensity in the red range. In the case of Alq3 measurements, the change in intensity of individual layers depending on the excitation wavelength also depends on the thickness of the layers. The influence of thermal treatment, as well as the method of applying layers on Si and glass substrates, also affects the electrical properties of the tested layers. DC and AC measurements were made for the materials transporting holes and electrons to determine the dielectric constant and conductivity.
135
DrOIN 2043
Przewód doktorski na starych zasadach
no permission to download file
archive
Beata Derkowska-Zielińska
Toruń, Polska
17.04.2019
polish
no permission to download file
archive
Tomasz Runka
Poznań, Polska
17.05.2019
polish
no permission to download file
archive
dissertation
Poznań, Polska
20.09.2019
Rada Wydziału Fizyki Technicznej Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: inżynieria materiałowa