本文關(guān)鍵詞： 發(fā)光二極管 鈣鈦礦量子點(diǎn) 碳點(diǎn) 碳點(diǎn)發(fā)光機(jī)理 鋅銅銦硫量子點(diǎn) 聚合物點(diǎn)　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本課題來(lái)源于國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目“半導(dǎo)體納米材料制備和量子點(diǎn)光電器件”,項(xiàng)目編號(hào):61225018,國(guó)家自然科學(xué)基金“高效碳量子點(diǎn)白光LED的制備及關(guān)鍵問題的研究”,項(xiàng)目編號(hào):61475062,國(guó)家自然科學(xué)基金“高效無(wú)機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備及關(guān)鍵問題的研究”,項(xiàng)目編號(hào):61675086和國(guó)家自然科學(xué)基金,“Zn Cu In S/Zn S量子點(diǎn)LED的關(guān)鍵問題研究”,項(xiàng)目編號(hào):61106039。發(fā)光二極管(light-emitting diodes,LEDs)被廣泛應(yīng)用于照明和顯示領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展,LED的功耗不斷降低,亮度不斷提高。而量子點(diǎn)(quantum dots,QDs)作為最有前景的LED熒光粉,發(fā)展非常迅速。最近幾年,新型量子點(diǎn)材料:鈣鈦礦量子點(diǎn)和碳點(diǎn),受到人們的廣泛關(guān)注,在激光、催化、電池和生物方面都有廣泛的應(yīng)用,然而其在LED應(yīng)用上還存在著各種各樣的問題。鈣鈦礦量子點(diǎn)在效率、半峰寬、制備方法等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的鎘族量子點(diǎn),但其穩(wěn)定性較差。碳點(diǎn)雖然具有無(wú)毒、穩(wěn)定、制備方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但是存在固態(tài)淬滅問題,以及缺失紅光等問題,不利于制備高顯色指數(shù)的白光發(fā)光二極管(white light-emitting diodes,WLED)器件。本文針對(duì)以上的問題,從材料合成和器件制備角度出發(fā),對(duì)新型量子點(diǎn)的性質(zhì)進(jìn)行分析,研究出具體的解決方法,制備出高效穩(wěn)定的LED,具體成果如下:(1)通過將量子點(diǎn)包覆到二氧化硅中得到了穩(wěn)定的無(wú)機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)粉末。所制備的量子點(diǎn)/二氧化硅復(fù)合材料不僅具有高量子產(chǎn)額(quantum yield,QY),而且還具有窄的發(fā)光峰。二氧化硅基質(zhì)避免了鈣鈦礦量子點(diǎn)與空氣、水接觸,并且消除了鈣鈦礦量子點(diǎn)之間的陰離子交換反應(yīng),從而提高了鈣鈦礦量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。通過調(diào)節(jié)所制備的紅光和綠光粉末的比例,制備了色坐標(biāo)為(0.33,0.33)、發(fā)光效率為61.2 lm/W的WLED器件,并且該器件在連續(xù)工作10 h后,發(fā)光峰仍然非常穩(wěn)定。此WLED的壽命為227 h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前報(bào)道的器件壽命,以上均說明鈣鈦礦材料在顯示和照明應(yīng)用方面有了很大的進(jìn)步。(2)通過控制烷氧基硅烷的水解速率,合成出發(fā)光效率高、透明并且柔性的鈣鈦礦量子點(diǎn)/凝膠復(fù)合物。該凝膠可以長(zhǎng)期維持其構(gòu)型而不出現(xiàn)收縮現(xiàn)象,并且與量子點(diǎn)溶液、鈣鈦礦粉末相比,穩(wěn)定性得到明顯提升,尤其是在光穩(wěn)定性和極性穩(wěn)定性方面。此外,這種方法易于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)制備大尺寸的凝膠薄膜。此凝膠融合了聚合物薄膜材料的優(yōu)點(diǎn),解決了粉末態(tài)的光輸出不均勻性的問題,使其可以更方便的用于WLED。使用這些量子點(diǎn)/凝膠制備出WLED,器件表現(xiàn)出更寬的色域,在背光顯示器應(yīng)用中具有更優(yōu)異的性能。(3)利用碳點(diǎn)發(fā)光隨激發(fā)波長(zhǎng)變化的特性,通過改變碳點(diǎn)下轉(zhuǎn)換層的厚度和碳點(diǎn)在基質(zhì)中的濃度,制備出發(fā)光顏色為藍(lán)、綠、黃、紅的單色LED。單色LED器件的亮度和電流效率分別達(dá)到了11890 cd m-2和1.21 cd A-1,明顯優(yōu)于相應(yīng)的電致發(fā)光器件。同樣利用這個(gè)性質(zhì),進(jìn)一步制作了安全防偽碳點(diǎn)基浮雕圖案。(4)碳點(diǎn)無(wú)毒、穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng),但其發(fā)光主要集中在藍(lán)綠光區(qū)域,缺失紅光,導(dǎo)致WLED顯色指數(shù)較低。因此用鋅銅銦硫(zinc copper indium sulfide,ZCIS)量子點(diǎn)匹配碳點(diǎn)制作出了顯色指數(shù)高達(dá)93、無(wú)毒的WLED。調(diào)節(jié)ZCIS量子點(diǎn)和碳點(diǎn)的比例可以制備出不同色溫的高顯色指數(shù)的WLED。對(duì)其光電性能(包括顯色指數(shù),CIE色坐標(biāo)和色溫隨電流的變化)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)由于碳點(diǎn)和ZCIS量子點(diǎn)具有不同的溫度淬滅系數(shù),所制備的WLED的色坐標(biāo)在隨電流增加時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微移動(dòng),從(0.321,0.312)移到(0.351,0.32)。(5)創(chuàng)造性的提出了用水溶性聚合物對(duì)其進(jìn)行包裹的方法,用于解決水溶性碳點(diǎn)的固態(tài)淬滅問題。并且用相同的方法制備出綠色和紅色的聚合物點(diǎn)熒光粉,大幅提升了聚合物點(diǎn)的熱穩(wěn)性。將碳點(diǎn)和聚合物點(diǎn)熒光粉按比例進(jìn)行混合,制備了高顯色指數(shù)(85-96)和寬色溫變化范圍(2805-7786 K)的WLED。這三種熒光粉都只在紫外光譜區(qū)域中顯示出強(qiáng)吸收,此現(xiàn)象說明再吸收效應(yīng)較弱,同時(shí)無(wú)能量傳遞干擾。因?yàn)檫@三種顏色的熒光粉只吸收紫外光,所以制備的WLED的色溫、色坐標(biāo)等在隨電流變化時(shí),基本保持不變,即器件具有十分優(yōu)異的穩(wěn)定性。
[Abstract]:The subject is derived from the National Science Foundation for Distinguished Young Scholars , " Preparation of Semiconductor Nanomaterials and Quantum Dot Electro - optic Devices " , Project No . : 61225018 , " Study on the Preparation and Key Problems of High Efficiency Carbon Quantum Dots White LED in National Natural Science Foundation " , Project Number : 61675086 and Key Problems of National Natural Science Foundation , " Zn Cu In S / Zn S Quantum Dot LED " . The light - emitting diodes ( LEDs ) are widely used in the fields of illumination and display . With the development of science and technology , the power consumption of the LED is continuously reduced , and the brightness is continuously improved . The quantum dots / quantum dots are widely used in the fields of laser , catalysis , battery and biology . The light emission peak is still very stable . The lifetime of this WLED is 227 h , which is much higher than that reported previously . The invention provides a method for wrapping the fluorescent powder of a water - soluble carbon point by using a water - soluble polymer , which is used for solving the problem of solid quenching of a water - soluble carbon point .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN312.8

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本文編號(hào)：1501437