论文部分内容阅读
胶体量子点（Colloidal quantum dots,QDs）由于其高色纯度、发射波长可调、高光致发光量子产率（Photoluminescence quantum yield,PLQY）和优异的内在稳定性等优点,已经引起了平板显示领域的广泛关注。近年来,基于量子点的电致发光器件在效率和寿命方面虽然取得了一定的进展,但是目前量子点发光二极管（Quantum dot light-emitting diode,QLED）中存在的电子注入大于空穴注入的问题仍未得到较好的解决,这也制约了器件的商业化进程。相比无机材料而言,有机材料种类繁多,多采用溶液加工制备,成膜性更好。因此,针对载流子注入不平衡的问题,本论文将主要引入具有深HOMO能级的2,6-bis（3-（9H-Carbazol-9-yl）phenyl）pyridine（26DCz PPy）和具有两亲性的poly[（9,9-bis（3’-（（N,Ndimethyl）-N-ethylammonium）-propyl）-2,7-fluorene）-alt-2,7-（9,9-dioctylfluorene）]dibromide（PFN-Br）这两种有机材料,从提升空穴传输和阻挡过多的电子传输两个方面对载流子平衡进行调控。首先,本文在常用的作为QLED器件的聚合物空穴传输材料poly[（9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl）-co-（4,4′-（N-（p-butylphenyl））-diphenylamine）]（TFB）中,引入具有深HOMO能级的小分子空穴传输材料26DCz PPy进行不同比例共掺杂,制备了基于Cd Se量子点材料的红光QLED器件,器件结构为ITO/poly（3,4-ethylenedioxythiophene）:poly（styrenesulfonate）（PEDOT:PSS）/TFB:26DCz PPy/QD/Zn O/Al。研究发现,当TFB:26DCz PPy掺杂比例为7:3（质量比）时,器件的最大亮度达到了153605cd/m~2,相比于标准器件（仅TFB作空穴传输层（Hole transport layer,HTL））有21%的提升;器件的最大电流效率(CEmax)为19.3 cd/A,与标准器件（15.4 cd/A）相比,提升了25%;而器件的开启电压则从1.8V降到了1.6V,这也使得器件的最大功率效率(PEmax)由18.8 lm/W增加至26.8 lm/W,提升了42%之多;更为重要的是,器件的T50寿命由14.5 h提升至56.4 h,是标准器件寿命的4倍。本文通过对薄膜形貌、材料能级以及单载流子器件进行表征分析发现,器件性能提升原因主要归咎为共混后的薄膜粗糙度减小,有利于界面接触,提高电流注入;同时有机26DCz PPy材料较深的HOMO能级结合具有高迁移率的TFB材料作为空穴传输层,极大地提升了器件的空穴注入效率,提高了空穴注入电流,使得器件内部的载流子注入更加平衡,从而也减缓了由电子注入过多所引发的非辐射复合以及器件工作电压过大等因素带来的不利影响。其次,水/醇溶性有机材料PFN-Br是一种两亲性界面材料,不仅可以形成界面偶极层,还可以使薄膜表面更加均匀平整。因此针对红光QLED器件电子传输层（Electron transport layer,ETL）,在电子传输材料Zn O中,引入有机聚合物材料PFN-Br,来研究该材料对QLED器件性能的影响。制备了器件结构为ITO/PEDOT:PSS/PVK/QD/ETL/Al的四种不同电子传输层的QLED器件,其中ETL分别为Zn O、Zn O/PFN-Br、PFN-Br以及PFN-Br/Zn O。研究发现,当电子传输层结构为PFN-Br/Zn O时,优化后器件的CEmax为26.7 cd/A,比标准器件（ETL为Zn O）性能提升了接近50%,不仅如此,器件的亮度和功率效率均有所提升,而采用其他两种类型的电子传输层的器件性能,相对于标准器件均有所下降。PFN-Br/Zn O作为ETL,器件性能提升的主要原因是由于在QDs层和Zn O层之间插入PFN-Br薄层,既可以作为一个物理缓冲层保护QDs层免受电子传输层Zn O的影响,也可作为界面偶极层来提升QDs的能带,在促进空穴注入的同时也更好地阻挡了过多的电子注入,而且PFN-Br的引入还会使得QDs薄膜的表面平整性更好,从而大大提升了器件的性能。进一步的,本文也对PFN-Br掺杂Zn O作为QLED器件的ETL进行了性能研究。在Zn O:PFN-Br=100:2（质量比）时,器件的CEmax为19.7 cd/A,相比于标准器件的CEmax（18.3 cd/A）,提升幅度略小,而且基于Zn O:PFN-Br器件的亮度和功率效率提升也不大。这表明PFN-Br作为掺杂剂对器件性能提升的贡献不大,这可能与PFN-Br本身过低的电子迁移率和能带结构以及无法形成界面偶极子有关,仍需进行更深入的研究。