《河南大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于量子点的组分和表面配体调控构筑低效率滚降的发光二极管

张慧敏  
【摘要】:溶液法合成的胶体量子点(QDs)由于具有色纯度高、发射光谱随尺寸连续可调、荧光量子产率高、热稳定和光化学稳定性强等特点,在生物医药、光电探测、新能源和照明显示等领域均显示出巨大的应用前景。特别地,近年来,量子点这些独特的光学性质使其在发光二极管中的应用受到人们越来越多的关注。随着量子点合成技术的不断改进、器件结构的不断优化以及人们对其物理机制的深入理解,器件的性能得到了极大地提高,特别是红色和绿色有机发光二极管(QLED)的器件性能已经能够和优质的有机发光二极管(OLED)相媲美。然而,目前所报道的高性能QLED器件,其最大外量子效率(EQE)随着电流密度(J)或亮度(L)的增加出现快速下降,即通常所说的效率滚降。滚降效应限制了器件实际可达到的亮度水平,并使其产生过多的热量,导致功耗增加,降低器件的寿命,进而成为制约QLED器件走向实际应用不可忽视的因素。研究表明,引起器件出现滚降效应的主要原因是非辐射俄歇复合。引起非辐射俄歇复合的原因主要有以下两个方面:一是量子点核和壳之间积累的晶格应力过大产生的界面缺陷;二是电子和空穴注入不平衡。因此,为了抑制俄歇复合,可以采用界面势垒更加平缓的合金结构量子点,并通过对量子点发光层进行表面配体调控提高电子和空穴的注入效率和注入平衡。基于上述考虑,本论文的主要内容包括以下两个方面:(1)基于CdSe_(1-x)S_x量子点的组分调控构筑低效率滚降的QLED。由于梯度合金结构量子点具有平缓的界面势垒,能有效抑制因晶格失配产生的界面缺陷。因此,我们通过系统的组分调控来降低量子点内部的俄歇复合发生几率。实验结果表明,当S:Se=8:1时,所获得的CdSeS量子点的荧光量子产率高达91%,色纯度高(FWHM=29 nm)、稳定性好且呈现单通道荧光衰减。更重要的是,S:Se=8:1时,俄歇寿命达到150 ps,是S:Se=3:1和15:1比例的3-5倍。在此基础上,我们研究了不同组分的CdSeS量子点对器件效率滚降的影响,结果表明,S:Se=8:1时,QLED器件的最大EQE为14.3%,最高亮度为91,540 cd/m~2,且在845-38,900 cd/m~2的较高亮度范围内,其效率仍能保持在峰值效率的70%以上,在电流密度达到220 mA/cm~2时出现效率滚降。而其他S:Se比的QLED在电流密度和亮度较小时即出现效率滚降,因此,当S:Se=8:1时,器件的滚降效应能够得到一定程度的抑制。基于此种合金结构的量子点构筑的QLED器件具有高效率、高亮度、低效率滚降等优异的性质,这种优异的性能是由于通过适当调控合金量子点的组分减少了晶格失配和缺陷补偿引起的晶格应力,抑制了非辐射俄歇复合,提高了激子辐射复合的效率,从而在一定程度上抑制了器件的效率滚降。(2)基于正丙硫醇配体修饰的ZnCdSeS量子点构筑高亮度、低效率滚降的蓝色QLED。由于量子点原本的长链油酸配体在薄膜中的绝缘性会增加载流子在发光层的传输阻抗,而正丙硫醇配体的烷基链远短于油酸配体,因此能提高载流子的注入效率;而且巯基作为供电子基团与量子点键合后会使量子点的价带能级向上移动,从而降低空穴注入势垒,提高空穴的注入效率。实验结果表明,正丙硫醇配体交换过后器件的电子和空穴的注入效率均有明显提高,且空穴注入效率提高的幅度更大,特别是在电压为5-7 V时电子和空穴的注入平衡提高了1.7-4.9倍。由于电荷注入平衡得到了提高,配体交换后器件的最大亮度为52,360 cd/m~2,在亮度为1,040 cd/m~2时,器件的EQE和电流效率达到最大,分别为9.9%和11.4 cd/A。值得注意的是,在100-10,000 cd/m~2的亮度范围内,效率仍然可以保持在峰值效率的75%。此外,与配体交换前的QLED(效率滚降出现在电流密度为155 mA/cm~2时)相比,配体交换后的器件其效率滚降提升到了540 mA/cm~2。因此,短链正丙硫醇作为配体在提高电荷注入和传输的同时,增强了高电压下电荷注入的平衡性,从而抑制了激子的非辐射俄歇复合,获得了高亮度且低效率滚降的蓝色QLED器件。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB383.1;O471.1

(、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐彦乔;陈婷;王连军;江伟辉;江莞;谢志翔;;Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的制备及其在照明显示领域的应用[J];化学进展;2019年09期
2 赵辰;张哲娟;郭俊;胡强;孙卓;朴贤卿;;量子点材料的制备及应用研究进展[J];人工晶体学报;2018年12期
3 郑若彤;;碳基量子点的制备与修饰探讨[J];现代商贸工业;2019年12期
4 赵志伟;杨尊先;刘佳慧;叶冰清;郭太良;;CuInS_2/ZnS/ZnS量子点的制备与光电性能研究[J];真空科学与技术学报;2019年02期
5 姜明宵;王丹;邱云;孙晓;齐永莲;胡伟频;卜倩倩;;量子点显示及其技术趋势[J];光电子技术;2019年01期
6 王学川;白鹏霞;罗晓民;李季;;基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究[J];光谱学与光谱分析;2019年04期
7 杨焜;王春来;丁晟;刘长军;田丰;李钒;;荧光碳量子点:合成、特性及在肿瘤治疗中的应用[J];材料导报;2019年09期
8 苏叶娅;文庚;刘新儒;陈夏扬;甘静静;张正国;;量子点表面功能化及其在生物医学领域的应用研究[J];生物化工;2019年02期
9 刘久诚;魏娴;魏畅;梅时良;谭振坤;张万路;;双发射钙钛矿量子点的合成及其在健康照明中的应用[J];光源与照明;2019年02期
10 郑剑威;;无镉量子点制备技术及显示应用研究[J];中小企业管理与科技(中旬刊);2019年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 慈吉良;王超;吴敏;黄勇;;氮掺杂碳量子点的绿色制备及应用[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题H:光电功能高分子[C];2017年
2 梁相永;汪露;常智义;李帮经;张晟;;一种含量子点干凝胶的制备[A];中国化学会第十六届胶体与界面化学会议论文摘要集——第二分会:功能微纳米材料[C];2017年
3 曹佳浩;张汉杰;李东升;杨德仁;;等离激元调控硅量子点发光及能量传递[A];第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集[C];2017年
4 林泽文;林圳旭;黄锐;张毅;宋捷;李红亮;徐骏;陈坤基;;基于氮、氧修饰的高密度硅量子点的近红外光发射调控与光增益特性[A];第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集[C];2017年
5 樊春海;汪联辉;黄庆;何耀;宋世平;;几种荧光量子点的制备、修饰及生物检测方法研究[A];中国分析测试协会科学技术奖发展回顾[C];2015年
6 王进平;李春;刘卫俭;;碳量子点的合成及其在植物病原菌成像中的应用[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三分会:纳米传感新原理新方法[C];2016年
7 张豫;糜岚;熊蓉玲;陈暨耀;王培南;;水溶荧光量子点在细胞内的分布和细胞间的传输[A];上海市激光学会2009年学术年会论文集[C];2009年
8 熊焕明;;光致发光的氧化锌量子点[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
9 宋涛;逯超亮;宫晓群;杨秋花;李云红;常津;;量子点荧光编码微球的制备[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年
10 杨久敏;宫晓群;张琦;宋涛;刘铁根;李迎新;常津;;小波变换在量子点编码识别中的应用[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 曲照贵;天大首创零污染量子点合成工艺[N];中国化工报;2013年
2 记者 刘万生;中科院大连化物所 电荷掺杂量子点动力学研究取得系列新进展[N];中国科学报;2018年
3 记者 田学科;突破!量子点控制方法找到[N];科技日报;2019年
4 本报记者 卢梦琪;量子点显示离不开两大驱动力[N];中国电子报;2019年
5 记者 金朝力;量子点电视中国市场翻倍增长[N];北京商报;2017年
6 本报记者 崔爽;从量子点到量子环 改变的不只一个字[N];科技日报;2018年
7 本报记者 闵杰;再现“小阳春” 量子点电视好时光还有多少年?[N];中国电子报;2018年
8 李锋白;2018年量子点电视销售额预计突破110亿[N];中国工业报;2018年
9 本报记者 丁莹;产品升级技术焕新[N];中国质量报;2018年
10 北京商报记者 金朝力;量子点电视领跑中高端彩电市场[N];北京商报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 潘根才;稀土掺杂全无机铅卤钙钛矿量子点的光学性质及应用研究[D];吉林大学;2019年
2 陈旭;稀土掺杂纳米材料/量子点材料的荧光调控及光电应用探索[D];吉林大学;2019年
3 Khurram Usman;无机半导体纳米晶材料及其薄膜光伏器件研究[D];中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所);2018年
4 陈黎;多金属氧酸盐及其衍生物在染料/量子点敏化太阳能电池中的应用研究[D];东北师范大学;2018年
5 郭潇潇;碳化硅纳米颗粒的制备、发光性质及相变的研究[D];东南大学;2017年
6 陈振华;新型量子点纳米材料在免疫诊断领域的研发与应用[D];南方医科大学;2018年
7 崔银花;生物合成硫族纳米材料的机理、调控及应用[D];中国科学技术大学;2018年
8 杜婷;基于量子点抗猪病毒材料的体外筛选及分子机制研究[D];华中农业大学;2018年
9 卢坤媛;高效PbX量子点太阳能电池研究[D];苏州大学;2017年
10 善德(Syed Niaz Ali Shah);基于纳米量子点增强过氧化氢与亚硫酸氢根、高碘酸根与芬顿反应体系的化学发光效应研究[D];清华大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁颖;氮掺杂碳量子点设计及应用研究[D];西南科技大学;2019年
2 李丹;铯铅卤量子点的制备及其应用研究[D];上海第二工业大学;2019年
3 辛蔚;白光发射Mn:ZnSe/ZnS量子点的制备、荧光调控及LED应用[D];吉林大学;2019年
4 李东宇;钙钛矿量子点发光的局域光场调控及应用探索[D];吉林大学;2019年
5 庄兴伟;近红外胶体量子点LED及滤光片的研究[D];吉林大学;2019年
6 朱炳焱;调控空穴注入实现高性能量子点电致发光器件[D];吉林大学;2019年
7 张钟洋;量子点滤光片阵列的研究[D];吉林大学;2019年
8 尹茂军;基于量子点下转换膜的白光有机发光器件研究[D];吉林大学;2019年
9 瞿祥炜;蓝光量子点发光二极管的研究和制备[D];吉林大学;2019年
10 刘玉洁;基于量子点的毛细管电泳电化学发光系统检测胺类物质的研究[D];青岛科技大学;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026