掺杂型钙钛矿量子点及界面修饰在LEDs中的应用研究

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全无机钙钛矿量子点作为一种性能优越的半导体纳米材料,具有高于90%的荧光量子产率,窄的半峰宽和从紫外到近红外光区内可调节的发射光谱,上述优点使其在显示和照明领域有着极为广泛的应用前景。随着钙钛矿量子点及器件制备工艺愈发成熟,材料与器件性能均呈现爆炸式突破,但仍难以满足应用需求。本文以提升钙钛矿量子点材料性能与器件效率为目标,以离子掺杂与界面修饰为解决途径,设计实验,最终获得较为理想的成果。(1)利用镧系元素具有强自旋耦合效应来抑制Cl-的缺失,以此有效的提升材料的光电性能。DFT计算表明镧部分的取代了铅元素,有效的抑制了缺陷态形成,进而增加了激子的辐射复合率。通过变温荧光及光谱拟合,掺杂体系的钙钛矿量子点获得了更高的载流子温度与激子结合能。通过对热注入法工艺优化,使用La Cl3作为掺杂离子源,最终在La3+掺杂量为5.43%的条件下,在443~500 nm范围内,获得了荧光量子产率为84.3%的蓝光钙钛矿量子点。在电致发光器件方面,镧元素的掺杂有利于抑制离子迁移效应,并分别在480 nm与489 nm处获得了2.17与3.25%的外量子效率。(2)以Zn2+掺杂改变Cs Pb Br3本征能级结构来实现蓝光发射。使用低温反应,通过富Br-盐溶液后处理的方式,制备了具有极性离子壳层的钙钛矿量子点。在发射波长为456 nm处,荧光量子效率可以达到98.93%。随后,通过Si O2包覆的方式,成功制备了蓝光荧光粉。同时,制备非掺杂体系Cs Pb Br3的绿光荧光粉,再结合KSF红色荧光粉,制备了具备暖白光发射的器件。在电致发光器件方面,利用PVK与TPBi存在激基复合物发射的特性,结合Zn2+掺杂Cs Pb Br3 PQDs,构建了单量子点层的白光器件。通过对器件结构的调整,首次实现了冷白光与暖白光的调节。(3)使用胺类小分子,通过简易的自组装方式,以界面修饰技术修饰空穴传输层。经修饰后,量子点薄膜展现出了增强的荧光强度和降低的荧光猝灭特性。同时,由于小分子辅助成膜的特性,可以降低发光层的针孔结构,增强薄膜平整度,降低器件漏电流,有效的提升绿光电致发光器件的性能和稳定性。器件的亮度达到78634 cd/m~2,外量子效率为8.90%,初始亮度为1000 cd/m~2的情况下,T50为16.8 min。
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