3.3.1. Phổ quang huỳnh quang
Hiệu ứng quang huỳnh quang tăng cường trong vật liệu lai PVK+nc-MoO3 cũng đó thể hiện rất rừ rệt (hỡnh 3.13). Với năng lượng kớch thớch của chựm tia laser He-Cd (=325 nm) lờn cả hai mẫu vật liệu PVK thuần và vật liệu lai cấu trỳc nanụ PVK + nc-MoO3 (ký hiệu là PNM), cường độ phỏt xạ quang huỳnh quang của vật
liệu lai PNM tăng lờn gấp hơn 12,5 lần so với vật liệu PVK thuần. Điều này chứng tỏ, cỏc hạt nanụ MoO3 cũng cú vai trũ giống như cỏc hạt nanụ TiO2 trong tổ hợp polymer PVK. Cơ chế của hiệu ứng quang huỳnh quang tăng cường cú thể được giải thớch như sau (hỡnh 3.14): trong cấu trỳc tổ hợp polymer/ụxit đó hỡnh thành
nhiều biờn tiếp xỳc bỏn dẫn - hữu cơ, mà cỏc chất hữu cơ đúng vai trũ như cỏc chất điện ly rắn. 350 400 450 500 550 600 650 700 PVK+nc-MoO3 PVK C- ờ n g đ ộ (đ .v. t.y ) B-ớc sóng (nm)
Hỡnh 3.13. Đồ thị so sỏnh phổ quang huỳnh quang giữa vật liệu PVK thuần và vật liệu lai cấu trỳc nanụ PVK + nc-MoO3.
Khi được chiếu dọi chựm tia laser cú năng lượng lớn hơn năng lượng vựng cấm của ụxit thỡ điện tử từ vựng hoỏ trị đó nhảy lờn vựng dẫn tạo ra điện tử kớch thớch và lỗ trống ở vựng hoỏ trị. Đồng thời hàng rào Shottky trờn cỏc biờn tiếp xỳc cũng được hạ thấp xuống, đến mức đủ để cỏc điện và lỗ trống vừa sinh ra cú thể khuếch tỏn vào vựng LUMO và HOMO của PVK, làm giàu cỏc cặp điện tử - lỗ trống trong polymer. Cựng với cỏc cặp điện tử - lỗ trống (exciton) được sinh ra trong PVK bởi kớch thớch laser, chỳng tỏi hợp và phỏt xạ ra ỏnh sỏng với bước súng tương ứng hiệu năng lượng của mức LUMO và HOMO. Do số lượng exciton nhiều lờn đỏng kể, cho nờn cường độ huỳnh quang cũng tăng lờn gấp nhiều lần. Trong hiệu ứng quang huỳnh quang tăng cường của một số vật liệu tổ hợp, thớ dụ MEH- PPV+nc-TiO2 chỳng tụi cũn nhận được hiện tượng dịch đỉnh huỳnh quang về bước súng ngắn. Đối với cỏc mẫu PNM, chỳng tụi khụng quan sỏt thấy hiện tượng này.
Hỡnh 3.14. Mụ hỡnh giải thớch cơ chế của hiệu ứng tăng cường quang huỳnh quang của vật liệu PVK+nc-MoO3
3.3.2. Linh kiện OLED, đặc tuyến dũng - thế (I-V)
Mẫu để đo đặc tuyến I-V cú cấu trỳc như một OLED là Mo/nc- MoO3/PNM/Al (gọi tắt là MPAD). Ở đõy Mo thay cho dõy dẫn kim loại, nc-MoO3
cú cấu tạo thực chất là MoO3 pha nguyờn tử molipden (MoO3:Mo), giống như ITO trong điụt cấu trỳc ITO/PVK/Al (gọi tắt là IPAD). Vỡ thế nú đúng vai trũ của một anốt, mặt khỏc nú cũng cú tỏc dụng như một lớp truyền lỗ trống. PNM là lớp phỏt xạ và Al là catốt. Vỡ anốt của loại OLED này khụng trong suốt nờn lớp catốt cần được chế tạo dưới dạng màng kim loại bỏn trong suốt hoặc polymer trong suốt. OLED kiểu này được gọi là OLED phỏt quang ngược, cấu tạo của OLED ngược được trỡnh bày trờn hỡnh 3.15a. So sỏnh đặc tuyến I-V của OLED cú lớp phỏt quang là vật liệu lai (MPAD) và OLED cú lớp PVK thuần khiết (IPAD) như trờn hỡnh 3.15b cú thể nhận thấy điện ỏp mở (điện ỏp hoạt động) của điụt MPAD (bằng 1,8V) nhỏ hơn hẳn so với điện ỏp mở của điụt IPAD (bằng 5V).
a.
b.
Hỡnh 3.15. Sơ đồ cấu tạo OLED phỏt xạ ngược (a) và đồ thị so sỏnh đặc tuyến I-V giữa vật liệu PVK thuần và vật liệu lai cấu trỳc nanụ PVK+nc-MoO3 (b).
Giỏ trị dũng dũ của điụt MPAD cũng xấp xỉ bằng khụng, khi điện thế nhỏ hơn thế ngưỡng. Điều này chứng tỏ vật liệu lai cấu trỳc nanụ PVK + nc-MoO3 cú ưu điểm nổi trội hơn hẳn vật liệu PVK thuần. Kết quả này cho phộp chỳng tụi nghĩ đến một loại anốt trong suốt chế tạo từ vật liệu ụxit kim loại chuyển tiếp pha tạp kim loại chuyển tiếp như MoO3 : (Mo hoặc W) và WO3 : (W hoặc Mo).