内部褶皱结构增强蓝光QLED器件的光耦合输出

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RichieHDD
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
量子点发光二极管(Quantum Dot Light-Emitting Diodes,QLED)因其发光波长连续可调、色纯度高、色域广、亮度高、稳定性好等优点在新一代照明与显示领域备受关注。因此,国内外对此开展了一系列的工作,包括材料合成、器件结构的优化以及界面修饰等,使器件的外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)、亮度以及寿命等参数得到明显提升。截止目前,绿光、红光QLED的效率、亮度以及寿命均已达到了商业化应用标准,寿命一般以T50为参考(即恒定电流下,以初始亮度为标准,降低到初始亮度的一半所需的时间)。然而蓝光QLED器件的各项性能还未达标。在QLED器件中,器件出光的逃逸面积与光波长相关。因此,相比于红绿QLED,蓝光QLED有更多的光陷入到器件内部,导致蓝光QLED的效率、亮度以及寿命都相对偏低。为了从整体上提高蓝光器件的性能,一个有效途径便是通过结构设计提高光的外耦合效率。我们课题组通过褶皱外结构已极大的改善了基底模式的出光损耗。但同时值得注意的是,器件中波导模式的光损耗并没有得到改善。因此,在课题组前期工作的基础上,本论文提出通过蓝光QLED器件内部褶皱结构的设计,增强了波导模式的出光耦合效率,继而进一步提高蓝光QLED的整体器件性能。研究内容从以下三个部分进行展开。(1)褶皱结构PEDOT:PSS膜层的可控制备在IPS模板的基础上进行聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane PDMS)的制备、浇筑以及固化完成,获得PDMS软膜板。通过反应离子刻蚀技术,调控刻蚀条件在PDMS软膜板上制备获得周期从900 nm-3μm,深度在10 nm-98 nm的一系列软模板,通过原子力显微镜(Atomic force microscopy AFM)对结构进行表征,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform FFT)对结构进行初始分析。利用纳米压印技术将PDMS软膜板上的微纳米褶皱结构转印到PEDOT:PSS膜层进行性能分析。结果表明,结构化PEDOT:PSS膜层在可见光范围的透过率均在87%以上,且在窄蓝光范围内透过率更接近了92%,此外,结构化后的膜层的导电性也有一定提升。(2)微纳米褶皱结构蓝光QLED器件的构筑利用纳米压印技术将不同周期的准周期褶皱结构转印到PEDOT:PSS膜层并以此作为器件空穴注入层,在此基础上构筑了蓝光QLED器件并且进行分析。结果表明,引入褶皱结构之后并未对器件造成严重的色散或谱带漂移,也未改变蓝光器件发光峰位。在褶皱结构的基础上,结构器件最大亮度相较于标准器件的8664 cd/cm~2提升到10660cd/cm~2,EQE由8.58%提升到了12.63%,效率得到了48.5%的提升。(3)利用时域有限差分法(FDTD)分析微纳米褶皱结构对QLED器件出光的影响为探究微纳米褶皱结构对器件的提升机理,通过时域有限差分法(Finite Difference Time Domain FDTD)分析,模拟偶极子光源(300-700 nm)下器件近场、远场模式下电磁场的分布强度。模拟结果中表现为光子能量在器件内部各层堆积。引入适配的微纳米褶皱结构,有效提取出陷入在蓝光QLED器件波导模式中的能量,增强了出光模式的电磁场强度,微纳米褶皱结构将器件内部能量进行再定向,让更多的光子能够出射到基底外部。综上所述,本论文在蓝光QLED器件中引入内部褶皱结构,通过制备具有褶皱结构的PEDOT:PSS膜层,将其应用到蓝光器件中,有效的实现了蓝光器件亮度与效率的同步提升(亮度提升21.4%,效率提升48.5%);且在引入褶皱结构后,未使器件产生严重的色散以及谱带漂移现象,也未曾改变蓝光器件的发光峰位。
其他文献
图像采集设备不仅广泛应用在生产、生活领域,极大的便利了人们的日常生活,而且在安防监控等领域的使用也为人民群众的财产安全提供了有力的保障。清晰的图像可以传递丰富的信息,是当今社会传递信息的重要载体之一。但是户外图像采集设备收集的图像的质量容易受到天气状况的影响,天气晴朗时获取的图像清晰,但在恶劣天气下(如雾、霾、沙尘等),图像采集设备收集到的图像容易产生颜色偏灰白、对比度下降、细节信息丢失等质量下降
学位
局域表面等离子体共振(LSPR)效应因其对光独特的响应特性受到科学家们的青睐,该效应在很多领域内都有潜在的发展前景,例如:光催化、改善传感器灵敏度、生物检测以及提高太阳能电池效率等。最近,人们对半导体纳米晶的LSPR效应越发关注,因为贵金属(金,银等)的LSPR吸收一般在可见光区,而半导体纳米晶的LSPR吸收峰主要在近红外区,为等离子体在近红外区的光学应用指引了方向。尽管目前人们对半导体纳米晶LS
学位
化石能源的消耗导致全球气候变暖和能源短缺。因此,世界各国都在积极开展能源革命,努力摆脱对化石能源的依赖。氢能具有绿色无碳、能量密度高、热值高和可再生等特点,因而受到了科研人员广泛的关注和研究。光催化技术因能利用太阳能产生氢能或有效降解环境污染物而备受关注,制备高效、稳定、经济的催化剂是光催化领域的一大挑战。钙钛矿氧化物因其丰富的元素组成和电子结构引起人们的广泛兴趣。其中,SrTiO3具有典型的钙钛
学位
近年来,随着计算机视觉领域的飞速发展,语义分割技术在工业生产中发挥着越来越重要的作用,同时也广泛应用于日常生活中的各个领域。语义分割技术为企业提高生产效率、实现工业生产智能化以在市场竞争中取得更高竞争力提供了可能。然而,语义分割网络应用广泛的同时也面临着一些较难解决的问题。全监督语义分割网络在训练时需要手工标注与样本相对应的标签,带来了高昂的的人力与时间成本,严重制约了语义分割网络的发展与应用。因
学位
泰伯效应也称周期结构自重现效应,有整数泰伯效应和分数泰伯效应,是一种近场衍射和干涉效应。泰伯效应在光学计算、光刻、光成像等领域具有重要应用。原子介质因其可重构性、参数灵活可调等特性,在空间光场调控相关研究领域被大量研究。自加速光因其无衍射、自弯曲、自加速、自愈合等特性,激发了诸多领域科研学者的研究兴趣并得到了广泛研究。值得一提的是,自加速光场的自加速行为是指光场主瓣的传输动力学特征自加速,而整个波
学位
随着水下科学探索的发展,水下摄像成为必不可少的一项工作。为稳定跟踪拍摄水下目标的影像,需要摄像装置能够在抗外部干扰的情况下同时可以随目标点的移动而调整拍摄角度。摄像稳定平台是一种能够搭载摄像装置在外部干扰下保持稳定并且能按照期望轨迹运动的装置,能够使摄像装置在其作用下完成空间三个自由度的运动,保证摄像装置能够随时调整拍摄角度以达到稳定拍摄运动目标的目的。绳驱动并联机器人是一种将绳索作为驱动单元,在
学位
卟啉分子是由众多π电子组成且高度共轭的大分子杂环有机物。卟啉及其衍生物有良好的吸光性、平面性和电子传输性。卟啉自身可以通过表面修饰和变换腔体金属来调整分子性质,且由于具有共轭结构,热稳定性也很好,可用于制造性能优异的光电器件。可是,虽然卟啉在Q波段有很强的吸收,但在Q波段和Soret波段之间的吸收却很小。而这一波段的光是太阳光谱的主要部分,对该波段的光进行充分利用可以有效提高光电转换效率。选取光学
学位
随着工业科技的发展,空气质量对人们生活的影响愈发严重,其中PM2.5的影响尤其突出。所以如何加强对PM2.5进行精准监控和精确预测,从而及时做出一系列的防治措施,已经成为一个具有深远意义的研究课题。当前生活中的常见的传统监测方式多为单点固定方式,即采用某个点数据去代表大面积区域的整体PM2.5浓度值,但实际上,一个点的数据难以描述全区域内部的PM2.5浓度分布,而且所建立的模型在对PM2.5预测时
学位
近年来,铜锌锡硫(CZTS)薄膜太阳能电池由于其组成元素储量丰富、价格低廉而受到人们的极大关注,尽管CZTS的最高光电转换效率已经达到了12.6%,但当前的效率还远远落后于CIGS薄膜太阳能电池的光电转换效率和其自身的最高理论转换效率(32%)。其中主要的原因在于CZTS纯相形成的相窗口较窄,CZTS作为一种四元半导体材料,其组成元素众多,反应过程极其复杂,反应路径难以控制,在反应过程中极易生成杂
学位
自从激光技术出现以来,非线性光学飞速发展。作为非线性光学的重要分支,三阶非线性光学的研究引起了越来越多的关注。因此研究和制备新型三阶非线性光学材料对于光通信、光信号处理和光存储等光子学领域的应用具有重要价值。二维层状材料由于其特殊的物理和电子结构,在非线性光子学的应用领域大放光彩。石墨烯作为一种典型的二维材料已经应用到众多领域。由于石墨烯的高载流子迁移率和宽带吸收等性质,科研人员致力于石墨烯在非线
学位