CdSe@ZnS量子点发光二极管的结构设计及其光电性能研究

摘要

量子点发光材料具有发射峰窄、发光效率高、光谱可调、荧光寿命长、溶液稳定性好等特性，非常适合用作虚拟实境（Virtual Reality简称VR）、车载显示器、智能手机、平板电脑等显示设备的发光材料。将量子点应用于平板显示技术即量子点发光二极管(QLED)。QLED具有高亮度、较好稳定性、高色彩饱和度、广色域等优势，在新一代显示技术中具有强有力的竞争优势。第一代有机发光二极管是一种小分子有机器件，采用三明治夹层结构构成有机双层结构。但是高效率的 OLED需要一个多层结构来平衡载流子的传输，便于激子复合发光。20世纪90年代后期，有机发光二极管的结构变得更加复杂，由载流子注入层、载流子传输层、激子复合层以及发光层构成多层结构的器件。多层器件可以通过真空热蒸镀的方法沉积得到，但这种方法也存在许多缺点，如材料利用率低、扩展性差、成本高和图案化困难等。溶液旋涂法可以减少制造成本，经过不断的探索和研究，使用溶液旋涂法进行 QLED发光器件的组装，这种方法大大简化了加工工艺，降低了生产成本，便于制作大面积的发光器件，这种方法越来越得到人们的广泛关注。
　　根据载流子传输层的不同，可以将量子点发光二极管分为无机载流子传输层QLED和有机载流子传输层QLED，虽然无机载流子传输层有一定的空气稳定性，但是空穴和电子不均衡，电子注入速率过大，而空穴注入速率小，这种载流子传输速率的不平衡，造成了量子点充电以及荧光淬灭。因此，选择合适的载流子传输层至关重要。
　　针对QLED存在的问题，本文开展了如下的研究工作：
　　(1)采用溶液法制备出 CH3NH3PbBr3量子点，以N-N二甲基甲酰胺（DMF）做良溶剂，以CH3NH3PbBr和PbBr2做前驱体，将混合溶液注入到不良溶剂甲苯中，通过控制不良溶剂甲苯的温度调控钙钛矿量子点 CH3NH3PbBr3纳米晶的尺寸，并通过不同的表面活性剂和反应时间的长短来控制钙钛矿纳米晶的形貌。所合成的CH3NH3PbBr3量子点的量子产率高达89.6％。量子点粒径分布均匀，并且具有较高的荧光强度。
　　(2)采用微流体法成功制备了核-壳结构的 CdSe@ZnS量子点。分别采用 CdO、TOP和Se作为前驱体，以十八烯（ODE）为溶剂，通过改变合成的工艺参数在可见光范围内对发光光谱进行调控，得到高荧光寿命、高量子产率和具有环境稳定性的 CdSe@ZnS量子点溶液。
　　(3)以微流体法合成的CdSe@ZnS胶体量子点做发光层材料，采用旋涂法成功组装ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/CdSe@ZnS/PCBM/LiF:Al量子点发光二极管，并对整个器件做I-E性能测试。结果表明器件具有良好的发光性能。
　　(4)采用水热法制备了P型NiO薄膜作为空穴传输层，以微流体法合成的 CdSe@ZnS胶体量子点作为发光层材料，并完成了ITO/PEDOT:PSS/NiO/CdSe@ZnS/PCBM/LiF:Al整个器件的制备，并对器件做I-E性能测试，器件明显表现了出二极管的特性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 量子点材料概述

1.3核-壳结构量子点的应用

1.4发光二极管的结构和发光机理

1.5 本论文的研究目的和意义

第二章 CdSe@ZnS和CH3NH3Br3量子点的制备

2.1 CdSe@ZnS和CH3NH3Br3量子点的制备方法

2.2 表征方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 基于有机载流子传输层的QLED器件组装

3.1 溶液法组装QLED发光二极管

3.2 电极及掩膜板的结构设计

3.3 QLED器件组装和性能测试

3.4 本章小结

第四章 基于NiO空穴传输层的QLED器件组装

4.1 制备NiO空穴传输层

4.2 两种不同方法制备的NiO薄膜的性能表征和分析

4.3 QLED器件组装和性能测试

4.4 本章小结

全文总结

参考文献

附录：攻读硕士期间获得成果

致谢