基于Cu-In-Zn-S半导体纳米晶的白光电致发光二极管性能研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wobuwanlebuxingma
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
白光电致发光二极管(White light-emitting diode,WLED)因为其光线柔和,色温可调,节能环保,可大面积制备以及可应用在柔性基底上等特点被视为下一代固态光源最具竞争力的候选者。当前,基于有机发光层和胶体半导体纳米晶的WLED受到了广泛关注。但是,前者大多采用真空蒸镀的方式制备原型器件,不利于大面积和柔性基底上的制备;而后者虽然解决了溶液制备的问题,但又受限于大部分半导体纳米晶含有对环境产生破坏的重金属元素。为了解决上述问题,本论文选用多元铜基硫族半导体纳米晶与不同类型的蓝光材料混合作为发光层构筑高显色指数(Color rendering index,CRI)的WLED。多元铜基硫族半导体纳米晶具有低毒性、发光光谱较宽以及制备工艺简单等优点,在构筑环保型高显色指数的WLED领域具有潜在的应用前景。本论文围绕着基于黄光Cu-In-Zn-S(CIZS)/ZnS纳米晶和不同蓝光材料混合体系的WLED性能开展研究,采用全溶液处理的方法构筑了显色指数高、电致发光(Electroluminescence,EL)光谱稳定且效率滚降较低的白光电致发光器件。具体的研究内容如下:1、采用全溶液法构筑了基于黄光CIZS/ZnS纳米晶和具有空穴传输特性的聚合物TFB的双发光层结构的WLED,其中CIZS/ZnS被夹在两层TFB之间形成了类“三明治”结构。该结构使得分别作为空穴传输层和发光层的两层TFB不接触,避免了激子复合发生在作为空穴传输层的TFB中,同时也有效抑制了载流子隧穿猝灭现象。通过有效调控第二层TFB的厚度,使得载流子复合发生在CIZS/ZnS层和第二层TFB中,最终得到了CRI高达91,色坐标为(0.33,0.33)的WLED器件。并且,该器件的最高亮度可达680 cd/m~2,启亮电压仅为2.2 V。更为重要的是,器件的EL光谱在不同工作电压下都较为稳定,色坐标几乎保持不变。该工作通过双发光层的设计得到了不同工作电压下光谱稳定的WLED,为基于CIZS/ZnS纳米晶的WLED构筑提供了新的思路。2、为了得到性能更高的WLED,选择具有良好溶液处理特性的聚芴蓝光材料PODPF与黄光CIZS/ZnS纳米晶的混合物作为发光层构筑WLED。通过调控混合发光层的比例,得到了色坐标为(0.31,0.34),显色指数为85的WLED器件,器件的最高亮度为1495 cd/m~2,峰值EQE可达0.14%。之后,为了更好的提高混合层薄膜的平滑度,使用含氧侧链修饰的PC9O4代替PODPF,并在此基础之上优化载流子传输层,选择Poly-TPD作为空穴传输层和Zn O-Mg作为电子传输层构筑了基于PC9O4和CIZS/ZnS纳米晶混合层作为发光层的WLED,最终该器件最高亮度达到2154 cd/m~2,而峰值EQE提升到1.03%。3、为了解决有机物和纳米晶混合薄膜出现聚集而使得WLED器件效率滚降较大的问题,选择具有聚集诱导发光效应(Aggregation-induced emission,AIE)的小分子TPE-4Cl与CIZS/ZnS纳米晶混合,并将其作为发光层构筑了WLED。该器件的色坐标为(0.30,0.33),显色指数为87,器件的最大亮度为265 cd/m~2。由于TPE-4Cl的引入解决了聚集猝灭问题,器件在不同工作电压下的EL光谱表现稳定,同时器件也表现出较低的效率滚降。之后,为了进一步提升WLED的性能,使用双TPE基蓝光性能更好的BTPE来替代TPE-4Cl,采用全溶液法构筑了相同载流子传输层结构的WLED,通过调控发光层混合比例,得到了不同色温的多种白光器件,其中暖白光器件的亮度达到了3502 cd/m~2,平衡白光器件的最大亮度达到1100 cd/m~2。并且这些白光器件都展示出了极低的效率滚降。该工作通过AIE分子的引入,有效解决了CIZS/ZnS纳米晶在制备薄膜过程中因为聚集猝灭而导致器件效率滚降大的问题,并且首次采用全溶液法构筑了基于AIE材料和无镉纳米晶混合层作为发光层的WLED器件,为基于CIZS/ZnS纳米晶的WLED提供了新的白光构筑思路。4、为了探索基于全无机发光层的WLED器件,采用蓝光Cu-Ga-Zn-S(CGZS)/ZnS与黄光CIZS/ZnS纳米晶混合作为发光层构筑了WLED。当CGZS/ZnS:CIZS/ZnS的质量比为25:1时,并通过进一步优化使得器件的色坐标为(0.30,0.32),显色指数值高达93,最大亮度达到1062 cd/m~2,最大EQE为1.15%。值得一提的是,该器件表现出很低的效率滚降,当器件亮度在500 cd/m~2时其EQE仍保持在1.09%。该工作展示了以全无机多元铜基纳米晶作为发光层的WLED器件在高电流密度和高亮度下依然具有较高的发光效率,表明了无机纳米晶在WLED器件方面的优势,为后续进一步优化基于全无机发光层的无镉WLED奠定了基础。
其他文献
近些年我国城市地下空间不断向规模化、网络化、深层化、智能化方向发展,现代隧道修建技术与智能装备研发技术得到了长足进步,由于受到我国人口结构变化、施工效率、成本控制等因素影响,愈发倡导“机械代人”,实现少人化甚至无人化作业,同时也愈发重视隧道支护结构的标准化、工厂化及装配化,采用机械化装配的方式实现快速支护,严格控制围岩变形。在城市地下轨道交通建设中,涌现出了众多大断面及超大断面、近接或下穿既有结构
学位
近年来,我国兰新客专等多条无砟轨道线路的掺水泥路基填料在硫酸盐侵蚀下发生了膨胀变形问题,引起了轨道结构持续上拱、偏移等病害,严重影响了线路的运营。目前对硫酸盐侵蚀水泥基材料的研究多针对混凝土进行,缺少关于硫酸盐侵蚀掺水泥路基填料的相关研究,二者在材料组成、侵蚀方式、变形规律等方面均存在明显差异。基于此,本文采用室内宏微观试验、理论分析和计算相结合的方法,针对掺水泥路基填料在硫酸盐侵蚀下的膨胀发生条
学位
随着铁路运输向高速重载的方向发展,对制动材料的要求也越来越高,现有铸钢及锻钢制动材料的性能已接近极限,亟需开发具有稳定摩擦系数、高耐磨性的新型制动材料。本文在探究TiC-钢体系润湿性及其影响因素的基础上,采用有机泡沫浸渍成形-无压烧结工艺制备了TiC(Ti)和TiC-Ti B2多孔陶瓷预制体,分析了Ti的添加方式以及Ti B2含量对TiC多孔陶瓷的物相、微观结构、形成机理及力学性能的影响;再以多孔
学位
能源危机和环境保护的双重压力助推了电动汽车和电池储能系统的快速发展,锂离子电池作为电动汽车和电池储能系统的主流动力源,通常要配备电池管理系统(BMS)来保证可靠稳定运行。因此,BMS的高效精准测试就变得十分重要。由于采用实际电池测试BMS存在可重复性差、耗时长、需要外围设备多、有安全隐患等问题,亟需开发具有各种功能的电池模拟器,即本研究中涉及的“虚拟电池”。然而,现有电池模型精度低、计算量大、适用
学位
近年来,水环境中出现越来越多的新兴污染物,它们很难被传统生物方法去除,残留在水体中的这些污染物会危害生态系统和人体健康。电化学高级氧化技术(electrochemical advanced oxidation processes,EAOPs)因其高效、易于操作等优点受到广泛重视,但其在处理难降解有机物过程存在矿化效率低,处理效果不稳定等问题,同时,在处理含氯盐有机废水过程中还存在生成有毒副产物问题
学位
随着特高压直流输电工程的迅猛发展,电网动态无功不足、电压稳定裕度小、转动惯量水平低等问题凸显。作为一种动态无功补偿设备,我国研制的新型调相机具有容量大、瞬时无功支撑能力强、暂态无功响应快、能提供惯量等优点,在特高压交直流混联系统中应用前景广阔。在此背景下,本文对受端调相机配置、调相机失磁保护及调相机接入后交流保护定值优化问题进行研究,内容如下:(1)针对受端调相机配置方法缺少理论支撑的问题,以系统
学位
制动盘是轨道车辆盘形制动系统中的重要元件,其在服役中存在摩擦面热斑、裂纹等问题,危害制动盘的服役安全。开展高铁制动盘服役损伤及其演化机制研究,对深入了解服役制动盘的损伤形式及演化规律、保障制动盘安全服役具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以我国高速列车轮装铸钢制动盘为研究对象,通过现场调研、试验研究和仿真分析,研究了制动盘微观组织演变规律、摩擦面裂纹起裂机制、盘体材料力学性能变化、盘体残余应力和
学位
框架结构是由梁板柱组成,多应用于工业与民用的建筑结构。由于框架结构能有效节约下部空间,有利于车场整体布局的优化,北京丰台站首次提出将框架结构应用于铁路双层车场,包含高架高速车场和地面普速车场。框架结构车场具有体积大、梁柱连接节点受力复杂等特点,结构的应力和变形对温度、不均匀沉降、列车荷载等复杂荷载较为敏感,进一步引起上方轨道结构的几何形位和应力发生复杂变化。然而,框架结构作为新型的铁路高架车场缺乏
学位
近年来,监控摄像设备在交通枢纽、学校等人流量较大的公共场所大量安装部署,构成了大规模分布式的视频监控系统网络。视频监控联网带来了海量的监控数据,对数据进行分析尤为重要。行人再识别(Person Re-identification,Person Re-ID)利用计算机视觉技术,对出现在跨视域多摄像头监控网络中的目标行人进行匹配,从而达到对特定目标轨迹跟踪的目的。作为智能视频分析中的重要一环,其在智能
学位
随着我国城市化水平的不断提高以及产业结构的持续调整,建筑能耗在能源消费总量中的份额逐年提升,以智能楼宇(Intelligent Buildings,IBs)为代表的终端用能单元具有巨大的节能减排潜力。而主动配电网(Active Distribution Network,ADN)可以整合以建筑集群为载体的分布式能源(Distributed Energy Resources,DERs),并使其参与配电
学位