注入層及發(fā)光層調控構筑ZnCdSe-ZnS核殼結構量子點發(fā)光二極管.pdf

1、無機半導體量子點具有獨特的光學和電學性質，因而被廣泛應用于發(fā)光二極管、太陽能電池、激光器、生物標記等諸多領域，與共聚物分子和無機染料相比，量子點由于具有色純度高、穩(wěn)定性好、發(fā)光顏色可調等優(yōu)越的特性而被認為是下一代顯示和照明領域最具潛力的發(fā)光材料。量子點發(fā)光二極管（QLEDs）作為量子點的重要應用之一，比傳統(tǒng)的有機發(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年報道的首次構筑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，采用液相旋涂法構筑QLEDs，其結構為 ITO/空穴注入層（HIL）/空穴傳輸層（HTL）/量子點發(fā)光層/電子傳輸層（ETL）/金屬電極（如Al、Ag等），每層結構的性質對QLEDs器件性能都有著不同程度的影響。我們常以PEDOT:PSS作為HIL，但是這種材料電導率較低，難以滿足高質量 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，從而導致器件性能的降低。我們選擇ZnCdSe/ZnS核殼結構量子點作為發(fā)光材料，ZnS殼層厚度是影響量子點光學和電學性質的重要因素之一，殼層較薄時，量子點不穩(wěn)定，作為 QLEDs的發(fā)光材料時，易受周圍介質和電場的影響，降低自身性能；殼層較厚時，不利于電荷的注入以及電荷在量子點之間的傳遞。基于

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）電導率低的問題，通過Au納米粒子（NPs）摻雜PEDOT:PSS對器件的HIL進行改良，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核殼結構量子點作為發(fā)光材料，以摻雜不同粒徑和不同濃度Au NPs的PEDOT:PSS作為HIL，構筑結構簡單的QLEDs，通過對器件的光學、電學及形貌的測試

5、來評估Au NPs的摻雜對器件性能的影響。結果表明當Au NPs的摻雜粒徑和濃度分別為22 nm和OD=0.21時，器件具有最佳性能，此時 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%。這一成果為進一步提高QLEDs器件性能，加速QLEDs在照明和顯示方面的應用提供了可能。
　　（2）核殼結構量子點中殼層材料的存在不僅能夠保證高性能核殼結構量子點的

6、制備和穩(wěn)定存在，同時也對其在電致發(fā)光器件應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成：一是電荷傳輸層與核殼結構量子點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；另一個則是由核殼結構量子點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。基于此，我們選擇Zn1-xCdxSe/ZnS核殼結構量子點

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以及有機小分子TCTA和CBP等）和核殼結構量子點的殼層厚度，進一步優(yōu)化HTL、量子點發(fā)光層和ETL的厚度，最終我們得到：以TFB作為HTL，采用殼層厚度達到5 nm以上的核殼結構量子點作為發(fā)光材料，并且量子點發(fā)光層厚度為38 nm時，器件性能得到了顯著提高。此時，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在一個較寬