基于水溶性碲化镉量子点的LED器件制备

摘要

量子点由于具有吸收范围宽、发光带窄、且通过控制其尺寸及组成可获得发光颜色覆盖整个可见光波段的各种单色光等特性，成为组装LED的新材料。目前组装LED都是基于油相量子点，这类量子点具有溶剂毒性较大，成本较高、无法批量生产等缺点。因此，以成本低廉、无毒环保、易加工的水溶性量子点为发光层搭建新型的量子点LED已经成为新的探索方向之一。本文主要基于目前量子效率较高的水溶性CdTe量子点，从电致发光和光致发光两个方面分别成功搭建了水溶性CdTe量子点LED，并提出成功搭建电致发光的水溶性量子点LED的必要因素。
　　以水溶性红光(650nm-700nm) CdTe量子点作为发光层，成功搭建了结构为ITO/PEDOT∶PSS/PVK/CdTe/ZnO/Al的水溶性红光(650nm-700nm) CdTe量子点LED。此器件的开启电压约为5V，在10V电压下，电流密度和亮度可达到92mA/cm2和58cd/m2。此器件的成功组装为水溶性CdTe量子点用于电致发光LED领域提供了工艺及参数设计的支持。
　　提出成功搭建水溶性量子点LED的必要因素有以下两个:一是必须在水溶性量子点溶液中加入一定比例的TritonⅩ-100等润湿剂，以减小水溶液的表面张力并提高水溶性量子点在疏水性空穴传输层上的成膜质量;二是必须预先除去水溶性量子点溶液中残留的杂质离子，以防止其干扰空穴和电子在量子点层复合发光。此外，实验发现水溶性量子点溶液的酸碱性虽不是决定水溶性量子点LED发光的必要因素，但较中性和碱性的量子点溶液，使用酸性量子点溶液搭建的水溶性量子点LED的电学性能会更好。该工作为成功搭建更多种类、更加高效的水溶性量子点LED提供了有效的参考数据。
　　采用冷冻干燥法制备得到了新型的量子点-无机物纳米复合材料——脱水硅酸凝胶状的水溶性CdTe量子点。此法制备的脱水硅酸凝胶不仅具有粘性和可塑性，而且其透明性极好，几乎无气泡。通过将脱水硅酸凝胶状的水溶性CdTe量子点粘附在紫外波长LED表面，并在一定条件下加热固化，可得到光致发光的水溶性CdTe量子点LED。这种新型的利用冷冻干燥法制备脱水硅酸凝胶状的水溶性CdTe量子点的方法反应速度快，无毒环保，成本低，易操作，且制备的均匀CdTe量子点脱水硅酸凝胶在紫外光激发下荧光效果好，可塑性高，烘干可固化，且稳定易存，可被广泛应用于光致发光的水溶性CdTe量子点LED领域。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2．1 量子点的基本概念

1．2．2 量子点的主要性质

1．3 量子点的合成方法

1．3．1 量子点的合成理论基础

1．3．2 有机金属法

1．3．3 水相合成法

1．4 量子点在LED领域的应用

1．4．1 光致发光的量子点LED

1．4．2 电致发光的量子点LED

1．4．3 白光量子点LED

1．5 本论文的主要研究内容及意义

第二章 红光水溶性碲化镉量子点LED的设计与组装

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂及实验设备

2．2．2 测试仪器

2．2．3 器件各层材料的准备

2．2．4 QD-LED的制备过程

2．3 器件性能表征与分析

2．3．1 器件能带结构分析

2．3．2 器件的电学性能表征与分析

2．3．3 器件SEM图像表征与分析

2．4 本章小结

第三章 成功搭建水溶性量子点LED的必要因素

3．1 引言

3．2 在量子点溶液中加入润湿剂对器件发光的影响

3．3 量子点溶液中杂质离子Cd-MPA对器件发光的影响

3．3．1 对照实验设置

3．3．2 实验结果表征与结论分析

3．4 量子点溶液的酸碱性对器件发光的影响

3．4．1 对照实验设置

3．4．2 实验结果表征与结论分析

3．5 本章小结

第四章 基于冷冻干燥法制备脱水硅酸凝胶状的水溶性碲化镉量子点LED

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 测试仪器

4．2．3 水溶性CdTe量子点的制备

4．2．4 以冷冻干燥法制备脱水凝胶状的水溶性CdTe量子点

4．2．5 脱水硅酸凝胶状的水溶性CdTe量子点在LED方面的应用

4．3 样品表征与分析

4．3．1 吸收表征

4．3．2 荧光表征

4．3．3 寿命表征

4．3．4 SEM图像

4．3．5 实验原理

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果