【摘要】：量子點發(fā)光材料具有發(fā)射峰窄、發(fā)光效率高、光譜可調(diào)、熒光壽命長、溶液穩(wěn)定性好等特性,非常適合用作虛擬實境(Virtual Reality簡稱VR)、車載顯示器、智能手機、平板電腦等顯示設(shè)備的發(fā)光材料。將量子點應(yīng)用于平板顯示技術(shù)即量子點發(fā)光二極管(QLED)。QLED具有高亮度、較好穩(wěn)定性、高色彩飽和度、廣色域等優(yōu)勢,在新一代顯示技術(shù)中具有強有力的競爭優(yōu)勢。第一代有機發(fā)光二極管是一種小分子有機器件,采用三明治夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成有機雙層結(jié)構(gòu)。但是高效率的OLED需要一個多層結(jié)構(gòu)來平衡載流子的傳輸,便于激子復(fù)合發(fā)光。20世紀(jì)90年代后期,有機發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜,由載流子注入層、載流子傳輸層、激子復(fù)合層以及發(fā)光層構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)的器件。多層器件可以通過真空熱蒸鍍的方法沉積得到,但這種方法也存在許多缺點,如材料利用率低、擴展性差、成本高和圖案化困難等。溶液旋涂法可以減少制造成本,經(jīng)過不斷的探索和研究,使用溶液旋涂法進(jìn)行QLED發(fā)光器件的組裝,這種方法大大簡化了加工工藝,降低了生產(chǎn)成本,便于制作大面積的發(fā)光器件,這種方法越來越得到人們的廣泛關(guān)注。根據(jù)載流子傳輸層的不同,可以將量子點發(fā)光二極管分為無機載流子傳輸層QLED和有機載流子傳輸層QLED,雖然無機載流子傳輸層有一定的空氣穩(wěn)定性,但是空穴和電子不均衡,電子注入速率過大,而空穴注入速率小,這種載流子傳輸速率的不平衡,造成了量子點充電以及熒光淬滅。因此,選擇合適的載流子傳輸層至關(guān)重要。針對QLED存在的問題,本文開展了如下的研究工作:(1)采用溶液法制備出CH_3NH_3PbBr_3量子點,以N-N二甲基甲酰胺(DMF)做良溶劑,以CH_3NH_3Pb Br和Pb Br2做前驅(qū)體,將混合溶液注入到不良溶劑甲苯中,通過控制不良溶劑甲苯的溫度調(diào)控鈣鈦礦量子點CH_3NH_3Pb Br3納米晶的尺寸,并通過不同的表面活性劑和反應(yīng)時間的長短來控制鈣鈦礦納米晶的形貌。所合成的CH_3NH_3Pb Br3量子點的量子產(chǎn)率高達(dá)89.6%。量子點粒徑分布均勻,并且具有較高的熒光強度。(2)采用微流體法成功制備了核-殼結(jié)構(gòu)的CdSe@Zn S量子點。分別采用Cd O、TOP和Se作為前驅(qū)體,以十八烯(ODE)為溶劑,通過改變合成的工藝參數(shù)在可見光范圍內(nèi)對發(fā)光光譜進(jìn)行調(diào)控,得到高熒光壽命、高量子產(chǎn)率和具有環(huán)境穩(wěn)定性的Cd Se@Zn S量子點溶液。(3)以微流體法合成的CdSe@ZnS膠體量子點做發(fā)光層材料,采用旋涂法成功組裝ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/Cd Se@Zn S/PCBM/Li F:Al量子點發(fā)光二極管,并對整個器件做I-E性能測試。結(jié)果表明器件具有良好的發(fā)光性能。(4)采用水熱法制備了P型NiO薄膜作為空穴傳輸層,以微流體法合成的Cd Se@Zn S膠體量子點作為發(fā)光層材料,并完成了ITO/PEDOT:PSS/NiO/Cd Se@Zn S/PCBM/Li F:Al整個器件的制備,并對器件做I-E性能測試,器件明顯表現(xiàn)了出二極管的特性。
【圖文】：

圖 1-1（A）單個量子點由一個半導(dǎo)體核和表面的配體組成的原理圖（B）膠體量子點分散在載體溶劑中的數(shù)碼照片[11]Fig1-1. (A) Schematic of an individual QD consisting of an inorganic semiconductor coresurrounded by a layer of surface ligands. (B) The surface ligands stabilize the “QD ink,” asseen by a photograph of a colloidal dispersion of QDs in a carrier solvent.[11]PbS 量子點、PbSe 量子點、CdS 量子點和 CdSe 量子點等在發(fā)光二極管和太陽能電池中有廣泛的應(yīng)用。PbS 量子點和 PbSe 量子點的禁帶寬度較窄，分別為0.41ev 和 0.27ev[15,16]，其吸收光譜能夠覆蓋整個近紅外光譜。CdS 和 CdSe 量子點具有較大的禁帶寬度，帶隙值分別為 2.42ev 和 1.74ev，可以用在染料敏化太陽能電池和發(fā)光顯示器中，在可見光范圍內(nèi)具有很強的吸收[17,18]。對于多數(shù)膠體量子點發(fā)光器件來說，合成高度單分散的膠體量子點是至關(guān)重要的。膠體量子點的尺寸可以通過調(diào)節(jié)合成溫度、前驅(qū)體溶液的濃度以及合成速率來實現(xiàn)[19,20]。典型的膠體量子點的合成包括前驅(qū)體分解形成單體，單體快速成核和緩慢的晶粒生長的過程[21,22]。合成反應(yīng)是在特定的溫度下進(jìn)行的，在室溫下將前驅(qū)體溶液快速注入到熱的反應(yīng)液中，納米晶能夠?qū)崿F(xiàn)快速成核并長大。這種合成方法叫做熱注入法[23]。前驅(qū)體溶液的快速注入導(dǎo)致溶液的過飽和度瞬間

根據(jù)量子點的主要合成材料可以將其分為三類：第一類是元素半導(dǎo)體量子點，主要包括 IV 族量子點材料 Si 量子點和 Ge 量子點；第二類是化合物半導(dǎo)體量子點，主要有 III-V 族量子點材料，如 InAs、InGaAs、InGaN、GaN 量子點等，，II-VI族量子點材料，如 ZnTe、CdS、ZnO、CdSe 量子點等；第三類是異質(zhì)結(jié)量子點，是指由兩種或兩種以上的半導(dǎo)體材料組成的，如 CdS/HgS/CdS、CdSe/ZnS 量子點等。根據(jù)量子點結(jié)構(gòu)不同可以分為單一結(jié)構(gòu)量子點和核殼結(jié)構(gòu)量子點，單一結(jié)構(gòu)量子點是由由一種半導(dǎo)體材料組成，如 CdS、ZnO、InGaAs、InGaN 等量子點；對于核-殼結(jié)構(gòu)的量子點，可以根據(jù)半導(dǎo)體量子點價帶、導(dǎo)帶和價帶與導(dǎo)帶之間的本征帶隙位置不同，將其分為四類核-殼結(jié)構(gòu)量子點。如果核的帶隙比殼的帶隙大的多稱為 I-型量子點，或者相反殼的帶隙比核的帶隙大的多稱為反 I-型量子點，若核的導(dǎo)帶或價帶位于殼結(jié)構(gòu)的帶隙之間則稱為 II-型量子點，或者相反殼的導(dǎo)帶或者價帶位于核結(jié)構(gòu)的帶隙之間則稱為反 II-型量子點[31]（如圖 1-3）。I-型量子點是窄禁帶型的量子點，II 型量子點是寬禁帶型的量子點[31]。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN312.8

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