注入層及發(fā)光層調(diào)控構(gòu)筑ZnCdSe-ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)發(fā)光二極管.pdf

1、無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，因而被廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管、太陽能電池、激光器、生物標(biāo)記等諸多領(lǐng)域，與共聚物分子和無機(jī)染料相比，量子點(diǎn)由于具有色純度高、穩(wěn)定性好、發(fā)光顏色可調(diào)等優(yōu)越的特性而被認(rèn)為是下一代顯示和照明領(lǐng)域最具潛力的發(fā)光材料。量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLEDs）作為量子點(diǎn)的重要應(yīng)用之一，比傳統(tǒng)的有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs）及液晶顯示器（LCDs）有著更為明顯的優(yōu)勢。自從1994年報(bào)道的首次構(gòu)筑QLEDs以來，經(jīng)過多年的不斷

2、探索，QLEDs的亮度及發(fā)光效率較早期已有大幅度的提高，有望成為新一代發(fā)光顯示器件。通常，采用液相旋涂法構(gòu)筑QLEDs，其結(jié)構(gòu)為 ITO/空穴注入層（HIL）/空穴傳輸層（HTL）/量子點(diǎn)發(fā)光層/電子傳輸層（ETL）/金屬電極（如Al、Ag等），每層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)對QLEDs器件性能都有著不同程度的影響。我們常以PEDOT:PSS作為HIL，但是這種材料電導(dǎo)率較低，難以滿足高質(zhì)量 QLEDs的制備要求。另外，空穴傳輸材料對器件性能也有很大的

3、影響，在選擇時(shí)需要滿足以下兩方面的條件：一是具有合適的最高被占據(jù)分子軌道能級（HOMO），二是較高的空穴遷移率，否則，電子和空穴注入的不平衡性加劇，從而導(dǎo)致器件性能的降低。我們選擇ZnCdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)作為發(fā)光材料，ZnS殼層厚度是影響量子點(diǎn)光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的重要因素之一，殼層較薄時(shí)，量子點(diǎn)不穩(wěn)定，作為 QLEDs的發(fā)光材料時(shí)，易受周圍介質(zhì)和電場的影響，降低自身性能；殼層較厚時(shí)，不利于電荷的注入以及電荷在量子點(diǎn)之間的傳遞?；?/p>

4、以上問題本論文開展了如下工作：
　?。?）針對QLEDs中常用的HIL（PEDOT:PSS）電導(dǎo)率低的問題，通過Au納米粒子（NPs）摻雜PEDOT:PSS對器件的HIL進(jìn)行改良，研究PEDOT:PSS摻雜前后QLEDs器件性能的變化情況。在本文中，我們選擇ZnCdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)作為發(fā)光材料，以摻雜不同粒徑和不同濃度Au NPs的PEDOT:PSS作為HIL，構(gòu)筑結(jié)構(gòu)簡單的QLEDs，通過對器件的光學(xué)、電學(xué)及形貌的測試

5、來評估Au NPs的摻雜對器件性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)Au NPs的摻雜粒徑和濃度分別為22 nm和OD=0.21時(shí)，器件具有最佳性能，此時(shí) QLEDs的最大外量子效率（ηEQE）和電流效率分別為8.2％和29.1 cd/A，比未摻雜 Au NPs的器件性能提高了80%。這一成果為進(jìn)一步提高QLEDs器件性能，加速Q(mào)LEDs在照明和顯示方面的應(yīng)用提供了可能。
　?。?）核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)中殼層材料的存在不僅能夠保證高性能核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的

6、制備和穩(wěn)定存在，同時(shí)也對其在電致發(fā)光器件應(yīng)用中的載流子注入勢壘造成顯著影響。該注入勢壘主要由兩方面的因素構(gòu)成：一是電荷傳輸層與核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的殼層材料之間的能級差，此處勢壘的主要作用是影響載流子注入平衡和注入效率及 QLEDs的開啟電壓；另一個(gè)則是由核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的殼層厚度變化引起的載流子遷移路徑改變所形成的注入勢壘，該勢壘主要影響載流子的注入平衡，最終體現(xiàn)為影響器件效率的高低?；诖耍覀冞x擇Zn1-xCdxSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)

7、作為發(fā)光材料，通過選擇合適的空穴傳輸材料（TFB、poly-TPD、PVK以及有機(jī)小分子TCTA和CBP等）和核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的殼層厚度，進(jìn)一步優(yōu)化HTL、量子點(diǎn)發(fā)光層和ETL的厚度，最終我們得到：以TFB作為HTL，采用殼層厚度達(dá)到5 nm以上的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)作為發(fā)光材料，并且量子點(diǎn)發(fā)光層厚度為38 nm時(shí)，器件性能得到了顯著提高。此時(shí)，QLEDs的最大電流效率為53.4 cd/A，最大ηEQE為15.4%，并且器件的ηEQE在一個(gè)較寬