【摘 要】
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半导体量子点(QDs)因其独特的光电性能,在照明和显示领域具有广阔的应用前景。以量子点为关键材料构筑的量子点发光二极管(QLEDs)具有色纯度高、色彩稳定性好、色域宽广、寿命长等优势,有望成为下一代主流的显示与照明技术。QLEDs器件的常用制备方式是以溶液转移为基础的印刷方法。基于溶液转移的印刷法包括旋涂法、转印法、刮涂法、LB技术以及喷墨打印法等,这些方法在薄膜材料的制备上各具优势,但存在仪器设
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半导体量子点(QDs)因其独特的光电性能,在照明和显示领域具有广阔的应用前景。以量子点为关键材料构筑的量子点发光二极管(QLEDs)具有色纯度高、色彩稳定性好、色域宽广、寿命长等优势,有望成为下一代主流的显示与照明技术。QLEDs器件的常用制备方式是以溶液转移为基础的印刷方法。基于溶液转移的印刷法包括旋涂法、转印法、刮涂法、LB技术以及喷墨打印法等,这些方法在薄膜材料的制备上各具优势,但存在仪器设备成本高昂、浪费原材料、难以实现高质量量子点薄膜的大面积可控制备等问题。目前尚缺乏理想的大面积均匀薄膜结构可控组装技术,导致QLEDs器件的高性能和大面积难以兼得,是当前领域面临的关键问题。根据课题组前期对纤维诱导溶液转移的研究,构建了由毛细管与纤维组成的二维纤维液桥体系,实现了对溶液的可控转移,获得了5 cm×5 cm均匀的大面积量子点薄膜。但纤维的弹性限制其扩大,难以实现更大面积的薄膜制备。在诱导过程中溶液液桥形态对成膜的影响至关重要,而刚性可以改善液桥形态。基于此,本工作通过使用刚性玻璃毛细管代替柔性尼龙纤维,在更大尺寸上形成更稳定的液桥形态,解决了柔性纤维受重力作用导致液桥形态发生变化的问题,实现了大面积高质量薄膜的制备。设计基于稳定液桥构筑的大面积薄膜印刷体系,并将其应用到QLEDs器件的构筑中,实现大面积QLEDs器件的制备。本文的主要研究内容如下:(1)在第二章中设计新型液桥印刷装置,基于对溶液液桥的形状改善,建立了更加稳定的液桥印刷体系,突破了对薄膜构筑面积的限制,通过三维移动轴控制液桥的形成和牵引,诱导溶液在基底上铺展形成薄膜。并通过精确调控量子点溶液浓度和印刷速度,获得印刷量子点薄膜的最佳实验参数,得到了大面积、高均匀程度、超平滑的高质量量子点薄膜,最大薄膜面积可达到9 cm×9 cm。(2)在上一章的基础上,第三章将构筑的高质量量子点薄膜应用到QLEDs器件中,同时发现通过对印刷次数的控制可以有效调节量子点薄膜的厚度,从而得到具有良好发光特性的QLEDs器件。并将印刷方法扩展到QLEDs器件中的空穴注入层、空穴传输层以及电子传输层,探索其他功能层薄膜的印刷条件,获得了均匀平整的高质量薄膜。将其整合到QLEDs器件中,获得了发光面积为1.5 cm×1.5 cm的红、绿、蓝量子点发光器件,对应的器件最大亮度分别为6875 cd/m~2,15790 cd/m~2,1193 cd/m~2,最大外量子效率分别为11.6%,9%,4.4%,在大面积量子点发光二极管制备领域处于较高水平。另外还构筑了有效发光面积为3 cm×3 cm的红、绿、蓝大面积QLEDs展示器件。实现了大面积与高性能的兼具,为QLEDs的商业化应用提供了新的思路。(3)在第三章基础上,我们成功制备了大面积单色QLEDs器件。第四章中利用多层叠加的印刷方式构筑了复色量子点薄膜,所获得的颜色满足色光加色法。并将叠加印刷的复色薄膜应用到QLEDs器件中,实现了复色器件的构筑。接下来,通过调控红、绿、蓝三色量子点薄膜的叠放顺序,将薄膜按照绿/红/蓝的顺序构筑了发光面积为1.5 cm×1.5 cm的大面积白光QLEDs器件,其最大亮度和最大外量子效率分别为2689 cd/m~2,4.26%。为QLEDs实现白光照明提供了一种新的思路。
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