【摘 要】
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伴随着5G时代的临近,人工智能与可穿戴设备发展逐步成熟,现代社会向高度信息化、智能化的方向发展,人们对光电显示器件高性能与安全性的要求也越来越高。无机电致发光器件(EL)具有全固态、柔性化、冷光源、易加工等优势,是一种理想的平面发光器件。但是研究几十年来,发光亮度低、缺少可靠的红色荧光体、发光色度受驱动电源影响较大等问题仍然存在。而量子点作为新兴的半导体材料,特别是核壳结构量子点,具有吸收光谱宽、
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伴随着5G时代的临近,人工智能与可穿戴设备发展逐步成熟,现代社会向高度信息化、智能化的方向发展,人们对光电显示器件高性能与安全性的要求也越来越高。无机电致发光器件(EL)具有全固态、柔性化、冷光源、易加工等优势,是一种理想的平面发光器件。但是研究几十年来,发光亮度低、缺少可靠的红色荧光体、发光色度受驱动电源影响较大等问题仍然存在。而量子点作为新兴的半导体材料,特别是核壳结构量子点,具有吸收光谱宽、发射光谱窄、稳定性能好、量子产率高等优势,是作为光转换材料的最佳选择。本论文以色度学原理为评价依据,分别从器件结构与光转换材料两方面展开研究,通过设计白光器件结构并引入核壳结构量子点,明显提升了常规白光EL器件的发光亮度与色度学稳定性。此外通过CIE 1976 LUV颜色空间,对器件的发光颜色变化进行了准确表征与色差评价。主要研究内容如下:首先,本论文制备一种混合结构蓝绿色EL器件。相比于常规多层结构的EL器件,其致密的混合发光层结构提高了器件的介电常数,使得分布于荧光体表面的电场强度增加,混合结构EL器件的发光亮度比多层结构EL器件高出28.3%。而且当外加电场的电压、频率发生改变时,这种混合结构EL器件的发光颜色更加稳定,色差值较小。在此基础上,通过改变荧光颜料在EL器件中所处的位置,设计了五种不同结构的白光EL器件。通过对器件光、色、电学性能的研究发现,当荧光颜料的位置发生改变时,不同结构白光EL器件的发光光谱形状与发光峰位置并无明显的变化,只是整体发光强度的差异。说明荧光颜料的激发,始终是借助于荧光体Zn S发射出的蓝绿色光而形成的远程辐射能量传递,从而激发其光致发光的过程。当红色荧光颜料RTS-4外涂覆于混合结构电致发光部分的外侧时,荧光颜料具有最高的下转换效率。同时,白光EL器件实现了最高的发光亮度与颜色稳定性。其次,本论文通过合成Cd Se/Zn S量子点材料作为红色光转换材料,替代RTS-4有机荧光颜料。量子点材料的吸收光谱更宽,而且吸光度随波长的减小而增大,与荧光体发射出的半峰宽较宽的蓝绿色光更加匹配,获得荧光体辐射能量传递的效率更高。因此,将量子点外涂覆于混合结构电致发光部分外侧时,所制备的白光EL器件发光亮度更高。而且当驱动电源的频率、电压变化时,其颜色转换指数始终可以稳定在60%以上,色差值更小。在这里,本论文提出了“颜色转换指数”经验参考式,综合考虑到光转换效率与人眼视觉效果。定义为光转换材料被激发后所发射荧光的视觉功率与光转换材料所吸收的激发视觉功率之比,实现了在蓝绿色光转换型白光EL器件中,对红色光转换材料颜色转换效果的定量评价。最后,基于CIE 1976 LUV均匀颜色空间,对论文中所制备的无机电致发光器件发光颜色进行了再次表征与分析,更加地准确直观地表示出EL器件发光颜色的变化过程。此外,还可以对不同EL器件的发光颜色带给人眼色彩感觉上的差别,进行定量的色差计算。
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