CuOx作為空穴注入層在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中的應(yīng)用.pdf

1、在過(guò)去二十年中，為了有效利用量子點(diǎn)的高色純度，高光致發(fā)光量子產(chǎn)率和光物理穩(wěn)定性，量子點(diǎn)發(fā)光二極管已得到廣泛研究。在傳統(tǒng)的QD-LEDs器件中，作為空穴注入層材料的PEDOT:PSS，具有較高的透過(guò)率，較高的功函以及良好的載流子傳輸性能。然而，PEDOT:PSS的酸性和吸濕性極易腐蝕 ITO電極，影響器件的發(fā)光顯示性能及穩(wěn)定性。為解決該問(wèn)題，多種材料被用來(lái)替代PEDOT:PSS。其中，過(guò)渡金屬氧化物，如WO3、MoO3、NiO、CuOx和

2、V2O5等，由于具有良好的穩(wěn)定性和優(yōu)異的載流子遷移率而受到廣泛的關(guān)注。在這其中，銅的氧化物（CuOx）作為典型的p型半導(dǎo)體材料，在提高空穴注入方面具有一定優(yōu)勢(shì)，并成功的在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域得到應(yīng)用。CuOx膜的制備方法較豐富，如真空沉積法、化學(xué)合成法、溶液法等。其中溶液法制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，便于在全溶液法QD-LEDs中應(yīng)用。
　　本論文主要圍繞溶膠凝膠法制備CuOx薄膜及其在QD-LEDs器件中的應(yīng)用展開(kāi)工作。設(shè)計(jì)基于CuOx空穴

3、注入層的多種器件結(jié)構(gòu)，研究CuOx具有的空穴注入能力。進(jìn)一步設(shè)計(jì)CuOx/PEDOT:PSS疊層復(fù)合結(jié)構(gòu)，平衡器件中的載流子濃度。同時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)減少對(duì)ITO的腐蝕，增加器件的穩(wěn)定性。本論文將從以下三個(gè)方面開(kāi)展工作：
　?。?）CuOx薄膜的溶膠凝膠法制備及其表征。采用乙酰丙酮銅作為前驅(qū)體材料，氯苯為溶劑，通過(guò)溶膠凝膠法制備 CuOx薄膜。分析表明，選取不同濃度的前驅(qū)體溶液成膜，其粗糙度均相對(duì)較小，有效填補(bǔ)了ITO電極的表面缺陷，使

4、其表面光滑平整，并且具有相當(dāng)高的透過(guò)率。結(jié)構(gòu)表征顯示，CuOx薄膜的表面化學(xué)成分不是單一的，而是一價(jià)銅與二價(jià)銅的混合物，確保了CuOx為p型半導(dǎo)體，適合用作空穴注入層材料。
　?。?）以 CuOx薄膜作為空穴注入層，設(shè)計(jì)如下 QD-LEDs器件結(jié)構(gòu)：ITO/CuOx/TFB/QDs/ZnO/Al。優(yōu)化膜厚度、退火溫度、UV-O3處理時(shí)間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，不同條件下的處理能夠改變膜表面的化學(xué)組成及形貌，經(jīng)優(yōu)化可得到合適的Cu+:Cu2+比

5、例和價(jià)帶位置，提高空穴注入效率，從而提高器件的性能。最終得到最高亮度為27860 cd/m2、最大電流效率為11.34 cd/A、最大功率效率為5.74 lm/W的QD-LEDs器件。同時(shí)，通過(guò)UPS的表征發(fā)現(xiàn)：CuOx的加入，能夠影響TFB的能級(jí)位置，降低了空穴注入勢(shì)壘，使空穴注入更加方便，從而使器件性能得到提高。
　?。?）設(shè)計(jì)CuOx/PEDOT:PSS復(fù)合結(jié)構(gòu)作為空穴注入層用于QD-LEDs器件，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，提高器件性能

6、，并研究相關(guān)機(jī)理。將CuOx插入在ITO與PEDOT:PSS之間，一方面CuOx能夠填補(bǔ)ITO表面的缺陷，使得PEDOT:PSS在較為平整的表面上成膜，得到更加光滑平整的薄膜；另一方面，由于CuOx的價(jià)帶頂位于ITO與PEDOT:PSS之間，可形成“階梯化”能級(jí)，減小空穴注入勢(shì)壘，使空穴注入更加方便，進(jìn)一步提升空穴和電子在發(fā)光層的復(fù)合幾率。經(jīng)復(fù)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的器件，最高亮度可達(dá)60200 cd/m2，與標(biāo)準(zhǔn)器件相比，提高約24％。器件的電流