基于纳米金属氧化物量子点发光二极管的制备及其光电特性的研究

摘要

量子点发光二极管(QLED)是将量子点材料作为发光层制备的一种电致发光器件。QLED具有色彩饱和度高、稳定性好和可湿法制备等优点。目前大量的工作主要是研究用无机材料代替有机材料作为传输层材料，以此来克服一直以来有机材料的缺点。和有机材料相比，无机材料作为电子传输层热稳定性较好，并受水和氧气的影响较小。
　　本论文的研究目的是制备无机纳米金属氧化物材料氧化锌(ZnO)颗粒、二氧化钛(TiO2)和氧化镍(NiO)并将它们代替有机材料作为QLED的传输层，从而提高QLED器件的发光能效和光电稳定性。首先，回顾了金属氧化物纳米材料的制备方法和QLED的发展历程、QLED器件的发光原理和发展现状;接着，介绍了纳米ZnO、TiO2和NiO具体制备过程，研究不同材料和制备工艺条件对QLED器件特性的影响;最后，在最佳工艺条件下制备了两种新型QLED器件，并对其发光特性进行了研究。本论文主要研究成果如下:
　　(1)研究了量子点层厚度对QLED器件光电特性的影响。在实验室条件下，以红光量子点作为发光层，TiO2作为电子传输层材料，制备了不同量子点层厚度的QLED器件。研究发现，当量子点层的厚度为30 nm时，QLED器件的开启电压最低，为5.5 V，均匀性、稳定性在实验条件下也达到最优。
　　(2)研究了不同电子传输层材料对QLED器件光电特性的影响。研究发现，纳米ZnO作为电子传输层制备器件的开启电压为2.9 V，电压较低时发光峰位为595 nm，电压较高时，QLED器件的发光峰位为430 nm和595 nm。纳米TiO2作为电子传输层制备的器件的开启电压为5.2 V，电压较低时发光峰位为595 nm，电压较高时QLED器件的发光峰位为470 nm和595 nm。相比之下，纳米TiO2作为电子传输层的器件稳定性和发光均匀性会更好。
　　(3)发光颜色可调QLED器件的制备。将纳米ZnO和TiO2溶液体积比为1∶1混合溶液作为QLED器件的电子传输层，电压较低时发光峰位为595 nm，电压较高时QLED器件的发光峰位为430 nm，470 nm和595 nm，且随着电压的变化发光颜色可以调制。
　　(4)研究了温度对NiO薄膜性能的影响和纯无机QLED器件的制备。研究了温度对NiO薄膜的厚度、电阻、粗糙度和吸收光谱的影响，实验证明基底加热温度为300℃时，薄膜的各方面特性最好。同时，将纳米NiO作为空穴传输层，TiO2作为电子传输层制备全无机QLED器件，研究了TiO2层厚度对器件光电特性的影响，当厚度为12nm时，器件的光电特性达到最优，此时开启电压为4.2V。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 纳米材料的概述

1．3 金属氧化物纳米材料的制备和特点

1．3．1 金属氧化物纳米材料的制备与表征

1．3．2 金属氧化物纳米材料的特点及应用

1．4 量子点发光二极管器件的研究及其发展现状

1．4．1 量子点的概述和优点

1．4．2 量子点发光二极管发光原理

1．4．3 量子点发光二极管的研究现状

1．4．4 量子点发光二极管的优点

1．5 本论文的主要研究内容

第二章 金属氧化物纳米ZnO、TiO2和NiO的制备及表征

2．1 试验药品和仪器

2．2 电子传输层材料的制备和表征

2．2．1 纳米ZnO溶液的制备

2．2．2 纳米ZnO颗粒的表征

2．2．3 纳米TiO2前驱溶液的制备

2．2．4 纳米TiO2的表征

2．2．5 纳米ZnO和TiO2前驱溶液体积比为1：1混合溶液的制备

2．2．6 纳米ZnO和TiO2前驱溶液体积比为1：1混合溶液的表征

2．3 空穴传输层材料的制备和表征

2．3．1 纳米NiO前驱溶液的制备

2．3．2 纳米NiO的表征

2．4 本章小结

第三章 基于ZnO和TiO2量子点发光二极管器件的制备和光电特性的研究

3．1 试验药品和仪器

3．2 量子点发光二极管器件的制备和相关工艺参数的研究

3．2．1 量子点发光二极管器件的制备过程

3．2．2 量子点层厚度对量子点发光二极管器件光电特性的影响

3．3 大尺寸量子点发光二极管器件的制备和光电特性的研究

3．3．1 大尺寸量子点发光二极管器件的制备

3．3．2 大尺寸量子点发光二极管器件光电特性的研究

3．4 基于ZnO和TiO2量子点发光二极管器件的制备和光电特性的比较

3．4．1 基于ZnO和TiO2量子点发光二极管器件的制备

3．4．2 基于ZnO和TiO2量子点发光二极管器件光电特性的比较

3．5 发光颜色可调量子点发光二极管器件的制备和光电特性的研究

3．5．1 发光颜色可调量子点发光二极管器件的制备

3．5．2 发光颜色可调量子点发光二极管器件光电特性的研究

3．6 本章小结

第四章 基于NiO量子点发光二极管器件的制备和光电特性的研究

4．1 纳米NiO薄膜的制备

4．1．1 NiO薄膜的制备工艺

4．1．2 纳米NiO薄膜制备的影响因素

4．2 纯无机量子点发光二极管器件的制备和光电特性的研究

4．2．1 纯无机量子点发光二极管器件的制备

4．2．2 纯无机量子点发光二极管器件光电特性的研究

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 前景与展望

致谢

参考文献

作者简介