【摘要】：量子點發(fā)光二極管(QLEDs)具有色純度高、主動式自發(fā)光、可溶液加工、制備工藝簡單等特性,符合下一代廣色域、超高清和柔性顯示的要求,在過去幾十年間引起了科研人員的廣泛研究。QLEDs的器件性能在近幾年也得到了巨大提升,例如QLED器件的外量子效率(EQE)已經突破21%、器件的最大亮度已超過460000 cd/m2、器件電流效率達到100 cd/A等。但是,還有很多關于QLEDs的基礎問題沒有解決,例如在無機量子點的合成和器件組裝方面還有很多優(yōu)化措施、QLEDs的長期穩(wěn)定性問題等。本論文主要圍繞在空氣氛圍下制備無機量子點和組裝QLED器件展開,旨在簡化制備流程、降低器件成本,具體內容如下:1.我們提出了一種在空氣氛圍下制備出薄殼層的CdSe/ZnxCd1-xS核殼結構量子點的方法,我們使用鏈長較短的叔十二硫醇作為配體、低沸點的二甲苯作為反應溶劑,在較低溫度(90℃-115℃)下制備出了光致熒光量子產率(PLQY)最高可達82%的高質量薄殼層核殼結構量子點。通過這種低溫空氣氛圍的方法,可以在CdSe核量子點外生長ZnS殼層、CdS殼層、合金ZnxCd1-xS等不同殼層。我們用所合成的量子點在空氣氛圍下組裝器件,獲得了最高電流效率為12.5 cd/A的QLED紅光器件。2.發(fā)展了一種在室溫空氣氛圍下宏量合成高質量的CsPbX3(X=Cl,Br,I)無機鈣鈦礦量子點的方法。通過這種方法,我們可以使用不同鏈長的有機酸作為配體,在低沸點有機溶劑甲苯中制備出PLQY可達80%的CsPbBr3量子點,這種在室溫空氣氛圍的制備方法可以很容易的放大到宏觀大量制備。通過陰離子取代的方式,用氯離子和碘離子取代CsPbBr3量子點中的溴離子可實現(xiàn)量子點的熒光發(fā)射波長在440 nm-682 nm范圍內連續(xù)可調。3.使用四正辛基溴化銨作為相轉換催化劑成功地將溴化鉛溶解于甲苯中,提出了一種使用單一非極性溶劑甲苯在室溫空氣氛圍下制備高質量CsPbBr3和CH3NH3PbBr3鈣鈦礦量子點的方法,這種方法能夠避免使用對鈣鈦礦量子點有降解作用的極性溶劑,顯著地提高了量子點的制備產率,所合成鈣鈦礦量子點的PLQY可以高達80%-90%,我們還成功的將所合成的CsPbBr3量子點應用于QLED器件中。4.通過對QLED器件結構的研究,我們簡化了傳統(tǒng)QLEDs的器件結構,用一層超薄的氫氧化鎂絕緣層取代了傳統(tǒng)器件中的空穴傳輸層,發(fā)展了一種在空氣氛圍下組裝無空穴傳輸層的QLEDs的方法。這一層薄的絕緣層不僅能緩解ITO電極對量子點的熒光淬滅,更重要的是它還可以作為空穴阻擋層來平衡載流子注入,減少器件的漏電流。最終,我們在空氣氛圍下組裝了全無機材料無空穴傳輸層的QLED器件并且獲得了最低開啟電壓為1.6 V,最高亮度為2930 cd/m2,最佳電流效率為1.08 cd/A。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN312.8;O413
【圖文】：

逡逑圖１．１ａ給出了邋ＱＬＥＤ顯示器件的結構原理圖。與傳統(tǒng)的液晶顯示（圖１．１ｂ）相逡逑比優(yōu)勢特別明顯，ＱＬＥＤ顯示器件結構簡單、能耗相對較低、顯色響應時間快、逡逑高的色彩對比度和廣的顯色視角等，圖１．１ｃ給出了紅、綠、藍三種不同顏色的逡逑ＱＬＥＤ器件的電致發(fā)光光譜圖。另外，由于無機量子點可以通過溶液加工處理，逡逑ＱＬＥＤ顯示可以很容易的做到大面積顯示、超高清顯示和柔性顯示等，在未來照逡逑明和顯示領域具有非常大的應用潛力，近幾年來引起了科研者們的極大研宄興趣。逡逑如圖ｌ．ｌｄ所示，ＱＬＥＤ顯示的色純度遠遠高于ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、Ｑ－ＬＣＤ等［１Ｇ］。目逡逑前ＱＬＥＤ器件的最高外量子效率己經超過２１％、器件亮度超過４６００００邋ｃｄ／ｍ２、器逡逑件電流效率超過１００邋ｃｄ／Ａ以及器件的工作壽命接近１０００００小時，并且其具有能逡逑耗低、可溶液加工、成本低廉和可制備柔性器件等特點

，逡逑一般表現(xiàn)為球形或者類球形，其球形直徑一般在２邋ｎｍ－４０ｎｍ范圍內。量子點本逡逑質上仍然屬于半導體，其導電性能介于導體與絕緣體之間，半導體都具有能帶，逡逑即導帶、價帶、費米能級、帶隙等，其費米能級處于倒帶與價帶之間，量子點與逡逑普通半導體一樣，同樣具有Ｐ型和Ｎ型之分。逡逑量子點是納米量級的半導體，當給量子點施加一個電場或者激發(fā)光，量子點逡逑會發(fā)出特定顏色的光。正常狀態(tài)時半導體中的電子都是會趨向于呆在能量比較低逡逑的價帶位置，如果受到光子的脈沖激發(fā)，呆在能量比較低的價帶的電子就會吸收逡逑光子的能量，越過帶隙，到達能量相對比較高的導帶，當脈沖過去以后，電子會逡逑從能量高的導帶回到能量低的價帶，當電子從導帶躍遷回價帶的時候就會發(fā)出特逡逑定頻率的光，發(fā)出光的頻率取決于半導體顆粒的帶隙大小，因此通過調節(jié)量子點逡逑半導體的帶隙就能調節(jié)量子點所發(fā)出光的顏色。當然組成納米晶的材料不同也會逡逑影響著所發(fā)出光的顏色，如圖１．２所示。無機量子點表面一般都具有配體包覆，逡逑配體的作用是在合成過程中限制粒子長大和鈍化表面缺陷，提高量子點的抗氧化逡逑能力和化學穩(wěn)定性，常見的量子點的有機配體包括：油酸、油胺、烷基硫醇、三逡逑辛基磷、三辛基氧磷等。逡逑

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本文編號：2718655