量子点及有机发光二极管电子传输层界面研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:afraidboy
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显示技术已成为人类生活不可或缺的一部分,不论是有机电致发光二极管(organic light-emitting diode,OLED),还是目前处于不断完善阶段的量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode,QLED)等显示技术,都在未来的商业应用中拥有广阔的发展前景。但在这些技术推广应用的过程中,依旧存在材料、工艺、器件结构等诸多问题亟待解决。QLED彩色显示器件需要采用可溶液加工的喷墨打印技术制备,而Zn O量子点通常用作其电子传输层(electron transport layer,ETL)材料。但Zn O量子点的粒径较小,在打印和存储过程中很容易发生团聚,影响薄膜质量,导致打印制备的QLED器件的性能降低。相比于尚未大规模投入产业化的QLED,真空蒸镀制备的OLED已广泛应用于柔性显示、小尺寸可穿戴设备、车载显示器等领域。然而车载应用领域往往对OLED显示性能要求更高,特别是OLED的热稳定性。常规器件结构的OLED寿命在高温下通常会显著衰减,已成为OLED在车载显示等恶劣环境下进一步推广的障碍之一。论文的第一部分,针对Zn O量子点在喷墨打印和干燥过程容易团聚的难题,本文通过化学合成方法在Zn O表面包覆一层厚度为0.25 nm的Mg O,一定程度上抑制了Zn O的团聚,较好地改善了Zn O的成膜厚度均匀性。通过研究Zn O量子点团聚机理,发现量子点之间的稳定性与其表面电势的大小密切相关。因此,在Zn O表面包覆一层具有较高表面电势的Mg O层,可以提高量子点之间的静电斥力从而抑制其团聚,结果表明包覆后的Zn O墨水在喷墨打印后静置干燥40 min后,依旧可以保持良好的成膜形貌,在其薄膜上旋涂发光量子点制备的QLED的最大外量子效率(external quantum efficiency,EQE)从3.68%提高到6.13%。同时,包覆Mg O外壳的Zn O薄膜的电子迁移率降低,减少了QLED器件内的电子注入,对于空穴载流子注入效率低的QLED器件而言,改善了QLED器件工作情况下电子、空穴载流子注入平衡,旋涂制备Zn O和红光QLED的最大EQE从13.1%提高到15.7%。论文的第二部分,针对OLED在车载领域的应用需求,解决其高温环境稳定性差的问题极其迫切,本文在解决企业面临的实际问题过程中,提出在ETL和Mg:Ag阴极之间插入一层金属镱(Yb)的解决方案,该方法显著提高了OLED器件的界面稳定性。研究发现,在高温(100℃)条件下,Mg:Ag电极中的Ag原子会逐渐向电子传输层和发光层中扩散,破坏界面稳定性,降低器件寿命。为了抑制电极中金属原子的扩散,采用原子半径较大且功函数较低的Yb作为Mg:Ag的阴极阻挡层。结果表明,插入厚度为1 nm的Yb层后,Ag原子的扩散被显著抑制,OLED器件在高温下寿命显著提高,插入Yb层后的OLED在85℃时红、绿、蓝(RGB)器件的T90(器件亮度衰退至初始亮度的90%所需的时间)分别从33 h,37 h,27 h提高到128 h,254 h,244 h。恒定电流下的电压漂移(ΔV)从1.18 V,1.39 V,1.27 V降低到0.12 V,0.07 V,0.05 V,为OLED器件的车载应用提供了技术参考。
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