基于稀土配合物NdQ及PbS量子点的近红外电致发光器件的研究

摘要

近红外波段（800-1600nm）在光纤通信，生物和传感器等方面有重要的应用，将电致发光器件的发光波长扩展到近红外波段具有重要的意义。稀土离子配合物能够获得窄的发射峰，在近红外波段可以实现高的发光效率。窄带隙半导体量子点材料也因其量子尺寸调节，性能稳定，可溶液处理等特性吸引了很多研究人员的关注。本论文主要研究基于稀土配合物NdQ和PbS量子点的近红外电致发光器件。
　　 (1)采用NdCl3的水溶液与8-羟基喹啉的甲醇溶液在室温下反应合成了稀土配合物NdQ，分析了其光学性质和机制。将NdQ与聚合物PVP混合制备了稀土杂化材料，由于使NdQ分子结构更加刚性化，配体吸收能量可以高效地传递给Nd3+，因此增强了Nd3+的荧光发射强度。
　　 (2)制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/PVK/NdQ/Al的近红外OLED，结果显示在905、1064、1340nm处均观察到荧光发射，分别对应于Nd3+的4F3/2→4I9/2，4F3/2→4I11/2，4F3/2→4I13/2能级跃迁。讨论了两种功能层对器件Ⅰ-Ⅴ曲线和EL光谱的影响，PEDOT∶PSS高的导电性降低了器件的串联电阻，增大了器件的工作电流;PVK与PEDOT∶PSS共同降低了空穴的注入势垒，实现了NdQ发光层区域的载流子的注入平衡并改善了器件的发射强度。此外，PVK有效降低了ITO电极表面粗糙度，也是提高器件性能的原因之一。
　　 (3)制备了结构为ITO/PVK∶NPB/NdQ/Al的双发光层白光有机电致发光器件，通过PVK∶NPB层的蓝光与NdQ层的橙色光混合实现了很好的白光发射。
　　 (4)PbS纳米晶是一种重要半导体材料，在太阳能电池和光探测器等领域的应用备受关注。我们以不同粒径的PbS量子点薄膜作为波长转换膜，形成了简单结构的PbSQDs/Glass/ITO/PVK∶NPB/Al的近红外电致发光器件，正向电场下获得900-1600nm范围可调节峰值的近红外光发射。当以单独的PbS量子点作为有源层时，在可见光区获得了发射波长随电压变化的器件，借助合成量子点中间产物的PL谱分析认为器件在可见区域发射来自pb2+能级跃迁。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 OLED简介

1．1．1 OLED发展

1．1．2 OLED常见结构

1．1．3 OLED发光过程

1．2 基于稀土有机配合物的近红外OLED的研究进展

1．3．1 稀土近红外OLED介绍

1．3．2 基于稀土配合物的近红外OLED研究进展

1．4 量子点LED

1．3．1 量子点简介

1．3．2 量子点LED结构分类

1．4 基于无机量子点的近红外LED的研究进展

1．5 本文的主要研究内容

第二章 稀土配合物8羟基喹啉钕(NdQ)的合成及发光性能研究

1．1 Neodymium tris-(8-hydroxyquinoline)(NdQ)的合成与表征

1．1．1 NdQ的合成

1．1．2 NdQ的表征

1．2 NdQ的光致发光研究

1．3 稀土配合物的发光原理

1．4 NdQ杂化材料的研究

1．3．1 实验

1．3．2 结果与讨论

1．4 本章总结

第二章 基于NdQ电致发光器件的结构设计，制备与性能

1．1 实验仪器及材料介绍

1．1．1 实验仪器

1．1．2 实验材料

1．2 PVK空穴传输层厚度对近红外器件性能的影响

1．3．1 引言

1．3．2 实验

1．3．3 结果与讨论

1．4 PEDOT：PSS和PVK功能层对NdQ近红外发光二极管性能的影响

1．3．1 引言

1．3．2 实验

1．3．3 结果与讨论

1．4 具有双发光层结构的白光OLED的研究

1．3．1 引言

1．3．2 实验

1．3．3 结果与讨论

1．4 本章总结

第二章 PbS量子点在LED器件中的应用

1．1 利用PbS量子点波长转换膜实现近红外电致发光

1．1．1 引言

1．1．2 实验

1．1．3 结果与讨论

1．2 基于PbS量子点LED的制备及特性表征

1．3．1 引言

1．3．2 实验

1．3．3 结果与讨论

1．4 本章总结

第二章 总结与展望

1．1 全文总结

1．2 工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢