薄膜電致發(fā)光電輸運(yùn)信息的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、本文針對解析能帶模型精度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)信息。 詳細(xì)描述了傳統(tǒng)解析能帶模型的建立過程，通過計(jì)算能帶的態(tài)密度、散射率，并把計(jì)算結(jié)果與全導(dǎo)帶模型計(jì)算結(jié)果相比較，分析了傳統(tǒng)解析能帶模型的優(yōu)缺點(diǎn)。進(jìn)一步模擬討論了碰撞離化對輸運(yùn)過程中電流倍增和能量分布的影響。 利用擴(kuò)展法，對ZnS傳統(tǒng)解析能帶模型進(jìn)行了改進(jìn)，解決了解析能帶模型中不能包含具有較復(fù)雜能谷的高能導(dǎo)帶的瓶頸

2、。通過計(jì)算改進(jìn)解析能帶模型的態(tài)密度和散射率，并與公認(rèn)的ZnS精確模型(全導(dǎo)帶模型)的文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果相比較，證明了改進(jìn)模型的精度高、速度快、實(shí)用性好。對改進(jìn)的解析模型，利用蒙特卡羅方法編寫了ZnS中電子的輸運(yùn)模擬程序，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果相對比，驗(yàn)證了程序的正確性。 在上述研究基礎(chǔ)上，模擬了ZnS中的電輸運(yùn)過程?？疾祀娸斶\(yùn)的時間特性，顯示輸運(yùn)過程都經(jīng)歷瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個過程，外加場強(qiáng)越高，對應(yīng)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(yùn)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(shí)現(xiàn)發(fā)光的主要過程。進(jìn)一步模擬論證了高場下，分層優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)中，ZnS等半導(dǎo)體材料對電子的加速作用；論證了分層優(yōu)化結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)器件，如果電子經(jīng)過加速層加速，進(jìn)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(qiáng)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(guān)于亮度二次躍升現(xiàn)象論證中，首先簡單計(jì)算文獻(xiàn)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(shè)發(fā)光層初始能量為8eV，分別得到分層優(yōu)化結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(qiáng)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(jié)構(gòu)器件的優(yōu)勢?？傊?，分層優(yōu)化結(jié)構(gòu)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(yīng)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(qiáng)度下，用SiO2作加速層比用ZnS等半導(dǎo)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(yùn)信息，為進(jìn)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(shù)據(jù)。所提出的研究方法，特別是擴(kuò)展法對半導(dǎo)體材料具有普適性，對整個半導(dǎo)體輸運(yùn)過程的研究具有很高的參考價值和實(shí)用價值。