通过Alq3∶CsF复合阴极缓冲层来优化CuPc/C60有机小分子太阳能电池的性能。 当Alq3∶CsF厚度为5 nm, CsF的掺杂比例为4% 时, 加入复合阴极缓冲层器件较Alq3阴极缓冲层器件的能量转化效率提高了49%, 到达0.76%, 并且在室温、 大气的条件下, 器件的稳定性也得到了保持, 与未加阴极缓冲层的器件相比, 半衰期提高了6倍, 达到9.8 h。 通过紫外-可见吸收、 外量子效率和单载流子传输器件等研究了器件效率改善的主要原因是掺入CsF后, 调节界面能级, 改善了Alq3的电子传输特性, 提高了器件的短路电流和填充因子。 比较分析复合阴极缓冲层器件于空气中放置不同的时间的电流电压曲线, 表明Alq3∶CsF可以保持Alq3的良好稳定性, 可以很好地阻挡氧气与水分的扩散, 提高器件的寿命。

以二氧化钛改性8-羟基喹啉铝复合材料(TiO2-Alq3)为发光层制备了有机电致发光器件(OLED)。在器件未封装条件下, 复合材料TiO2-Alq3制备的器件较纯Alq3制备的器件抗老化性能有所提高。通过化学计量比调控, 当钛酸四丁酯与硫酸铝的投料比为1∶10时制备的复合材料TiO2-Alq3可获得抗老化性能最优的OLED器件。在空气中老化48 h后, 该器件亮度仍保持在起始亮度的89.7%, 电流效率保持在起始值的76.6%, 而纯Alq3制备的OLED器件在同样测试条件下已失活。

通过选择高效窄带隙聚合物给体材料PTB7与电子受体材料PC71BM作为聚合物太阳电池的活性层, 采用Glass/ITO/poly(ethylenedioxythiophene)∶polystyrene sulphonate (PEDOT∶PSS)/PTB7∶PC71BM/electron extraction layer (EEL)/Al的器件结构研究了不同EEL对器件性能及光稳定性的影响。通过采用小分子有机材料Alq3与低功函数碱金属Ca作为EEL, 发现由于Ca的活泼金属特性及不稳定性, 以Ca作为EEL的聚合物太阳电池的初始效率在3d之后就下降了60%;而以Alq3作为EEL的器件在空气中放置一个月之后其初始效率仅下降30%。此外, 以Alq3作为EEL的器件光伏效率完全比得上传统器件中以Ca作为EEL的光伏器件。研究结果表明, Alq3是一种潜在的长寿命聚合物太阳电池的EEL材料。

基于光学天线原理，通过实验和数值计算研究了三角形银纳米颗粒膜对八羟基喹啉铝(Alq3)发光的猝灭。Alq3发光猝灭是由于光子能量与三角形银纳米颗粒的面内电四极子发生能量共振耦合。实验中，猝灭因子为0.25~0.5。三角形银纳米颗粒密度增加形成较多二聚体和三聚体等，使近场电场场强增加，激发效率增加，导致猝灭因子减小。数值模拟得到三角形银纳米颗粒对Alq3的平均猝灭因子为0.44，与实验结果基本一致。研究结果为基于三角形银纳米颗粒的分子传感、表面等离子体光学成像等应用提供了有价值的参考。

本文通过湿法化学还原法合成了平均粒径为4.42 nm、标准差为0.98 nm的球形银纳米颗粒, 并研究了在不同反应时间后获得的银纳米颗粒对PVP和Alq3的荧光猝灭效应。通过深入研究发现, PVP的荧光猝灭效应主要由于其分子链上的酮基与Ag颗粒之间发生了静电吸附, 进而导致处在激发态的PVP分子与银颗粒之间产生电子或者能量转移（即非辐射弛豫）, 猝灭了PVP的荧光发光; 而Alq3的荧光猝灭效应则主要归因于银纳米颗粒的欧姆损耗。通过采用时域有限差分法进行模拟发现, 溶液中随机分布的银纳米颗粒, 不仅能够吸收激发电磁波, 削弱激发场强度, 而且能够吸收荧光分子辐射的电磁波, 进而猝灭了Alq3分子的荧光效应。这些研究成果将有利于了解金属纳米颗粒与PVP及Alq3分子荧光发光之间的关系, 为调控荧光发光提供指导。

通过共蒸镀掺杂的方法, 分别用氧化石墨烯和NPB掺杂作为空穴传输层以及氧化石墨烯和Alq3掺杂作为电子传输层和发光层, 制备了两种不同的有机电致发光器件。器件性能测试结果表明: 相对于未掺杂的参比器件, 氧化石墨烯与NPB共蒸镀掺杂的器件性能降低, 与Alq3共蒸镀掺杂的器件性能提高。其中, 氧化石墨烯掺杂量为Alq3的10%时, 器件发光亮度为掺杂前的1.2倍, 电流效率为掺杂前的2倍。这一工作为进一步提高OLED性能提供了新的途径。

制备并研究了基于3种小分子荧光材料的白光有机电致发光器件。发光层采用红色发光材料DCJTB掺杂绿光材料Alq3构成混合发光层, 与OXD-7构成的蓝色发光层形成异质结的结构, 并以NPB为空穴注入层。通过改变结构参数详细研究了发射光谱及其色坐标的电场依赖性。通过分析载流子注入/传输特性, 控制激子的复合区域等措施得到了色坐标稳定性好、光谱丰富的高性能白光电致发光器件。经过优化的器件结构可以覆盖更大的可见光区域, 当电压从9 V增加到13 V时, 色坐标仅从CIE(x,y)=(0.364, 0.314)偏移到CIE(x,y)=(0.332, 0.291), 具有较好的色稳定性。

在非正弦波(方波)的驱动下，观察到了OLED中Alq3的电致发光现象。在高段方波驱动下，Alq3中的电子向阳极移动;在低段方波驱动下，Alq3中的电子向阴极移动。当方波的周期是电子穿过Alq3中所用时间的2倍时，Alq3中的电致发光现象完全消失。由此，可以计算出Alq3中的电子迁移率，得到的结果和文献的报道值相吻合。对Alq3中电子迁移率和厚度的关系进行了研究，从而提出了一种简单易行的计算有机材料的电子迁移率的方法。

选用CuPc(酞菁酮)为供电子的材料,Alq3(8-羟基喹啉铝)为激子阻挡层,研究了结构为ITO/CuPc(20 nm)/C60(40 nm)/Alq3(x)/Ag(100 nm)的有机太阳能电池(OPV),考察了OPV性能同阻挡层Alq3厚度之间的关系。通过分析发现,OPV效率同有机功能层厚度密切相关,在标准太阳光照条件下,结构为ITO/CuPc(20 nm)/C60(40 nm)/Alq3(x)/Ag(100 nm)的器件效率随着Alq3厚度的增加先增大后变小,当厚度为0 nm时,效率为0.285%;当厚度为2.5 nm时,效率为1.13%;而当厚度为5 nm时,效率为0.569%;当厚度为10 nm时,效率则为0%。

介绍了小分子OLED器件的基本结构和制作设备,制作了两种Alq3基的小分子OLED器件.器件的结构分别为ITO/NPB(400(A))/Alq3(300(A))/Al和ITO/NPB(400(A))/Alq3(300(A))/LiF/Al,讨论了Al阴极中有无LiF对器件性能的影响,包括开启电压以及电流密度等参数.