薄膜電致發(fā)光電輸運信息的計算機模擬.pdf

1、本文針對解析能帶模型精度高、速度快的優(yōu)點，利用解析能帶模型的蒙特卡羅方法模擬研究了薄膜電致發(fā)光器件中電輸運信息。 詳細描述了傳統(tǒng)解析能帶模型的建立過程，通過計算能帶的態(tài)密度、散射率，并把計算結果與全導帶模型計算結果相比較，分析了傳統(tǒng)解析能帶模型的優(yōu)缺點。進一步模擬討論了碰撞離化對輸運過程中電流倍增和能量分布的影響。 利用擴展法，對ZnS傳統(tǒng)解析能帶模型進行了改進，解決了解析能帶模型中不能包含具有較復雜能谷的高能導帶的瓶頸

2、。通過計算改進解析能帶模型的態(tài)密度和散射率，并與公認的ZnS精確模型(全導帶模型)的文獻計算結果相比較，證明了改進模型的精度高、速度快、實用性好。對改進的解析模型，利用蒙特卡羅方法編寫了ZnS中電子的輸運模擬程序，模擬結果與文獻計算結果相對比，驗證了程序的正確性。 在上述研究基礎上，模擬了ZnS中的電輸運過程。考察電輸運的時間特性，顯示輸運過程都經歷瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個過程，外加場強越高，對應的瞬態(tài)時間會越短。在薄膜電致發(fā)光器件中，因

3、為穩(wěn)態(tài)輸運占有較大比重，穩(wěn)態(tài)過程中的電子具有的較高的能量，因此是實現(xiàn)發(fā)光的主要過程。進一步模擬論證了高場下，分層優(yōu)化器件結構中，ZnS等半導體材料對電子的加速作用；論證了分層優(yōu)化結構在一定條件下能提高器件發(fā)光效率和亮度。對于分層優(yōu)化結構器件，如果電子經過加速層加速，進入發(fā)光層后，能保證電子初始能量大于或等于一定值(對ZnS發(fā)光層，這一值可以是8eV)，這樣，隨外加電場強度的增加，分層優(yōu)化器件中的穩(wěn)態(tài)值跟傳統(tǒng)器件相比，會有一個增加、變化不

4、明顯、突變性增加的過程。在關于亮度二次躍升現(xiàn)象論證中，首先簡單計算文獻中出現(xiàn)兩次躍升時外加電場的大小(大小分別為：2MV/cm和4MV/左右)；并在此電場條件下，設發(fā)光層初始能量為8eV，分別得到分層優(yōu)化結構器件中，電子平均能量穩(wěn)態(tài)值的兩次躍升。同時模擬得到，相同場強下的傳統(tǒng)器件中，發(fā)光層中的電子平均能量穩(wěn)態(tài)值只有(場強大小為2MV/cm)第一次正常躍升，充分證明這種條件下，分層優(yōu)化結構器件的優(yōu)勢?？傊?，分層優(yōu)化結構不一定總能提高器件的

5、發(fā)光效率，只有同時滿足發(fā)光層中電子初始能量高于一定閾值，相應外加電壓大于一定值的條件時，才會發(fā)生亮度的二次躍升現(xiàn)象。并說明相同的電場強度下，用SiO2作加速層比用ZnS等半導體材料更容易出現(xiàn)躍升。 本文較全面地揭示了薄膜電致發(fā)光器件中電子輸運信息，為進一步研究電致發(fā)光中其它物理過程乃至整個電致發(fā)光過程提供了基本的數據。所提出的研究方法，特別是擴展法對半導體材料具有普適性，對整個半導體輸運過程的研究具有很高的參考價值和實用價值。