量子点与有机发光二极管的界面调控

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beichen35
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(quantum dots,QDs)为尺寸小于波尔半径的半导体纳米晶体,QDs具有发光光谱窄、发光峰可调、色纯度高以及优异的溶液加工性等特点,基于量子点的发光二极管(quantum dots light-emitting diodes,QLEDs)发展迅速。QLEDs是由厚度在纳米级别的薄膜组成的薄膜器件,载流子的注入与抽取、激子的复合、能量传递和解离等许多关键的载流子动力学过程均发生于QLEDs中各功能层薄膜的界面处。为了得到高效稳定的器件,界面的能级匹配以及界面载流子动力学的研究十分重要。为了驱动大尺寸和高分辨率的显示器,必须使用有源矩阵驱动方案。金属氧化物薄膜晶体管(metal oxide thin film transistors,MOTFT).MOTFT具有高电子迁移率、低制造成本等优点。倒装QLEDs的阴极与n型的MOTFT的漏极能够直接连接,降低了驱动像素的电压,具有n型MOTFT的QLEDs是有源矩阵驱动方案QLEDs的首选。然而,大多数倒装QLEDs是通过溶液沉积的QDs层与真空蒸镀的空穴传输层结合在一起制成的。与昂贵的真空工艺相比,溶液加工工艺的解决方案经济高效。针对全溶液加工倒装QLEDs的技术难点,着力解决poly-ethylene dioxythiophene:polystyrene sulfonate(PEDOT:PSS)无法在空穴传输材料上成膜以及空穴注入势垒较大的问题。首次采用加入双添加剂的PEDOT:PSS,在疏水性poly(9-vinlycarbazole)(PVK)层上形成光滑均匀的膜。在QDs/PVK引入了界面偶极层polyethylenimine(PEI),PEI的引入不仅形成界面偶极降低空穴注入势垒,而且PEI中的胺基作为电子供体钝化电子陷阱,抑制荧光猝灭。进一步减小启亮电压和提高了器件效率和稳定性。全溶液加工倒装RGB-QLEDs最大CE分别达到28.1 cd/A,43.1 cd/A和1.26 cd/A,最大外量子效率(external quantum efficiency,EQE)分别增加到20.6%,10.4%和2.95%,最大亮度分别达到5.06×104 cd/m2,1.21×105 cd/m2和2.96×103 cd/m2。根据目前所报道的文献,R-QLEDs的效率是全溶液加工倒装R-QLEDs中最高的EQE之一。此外,R-QLEDs的寿命T50@100 cd/m2延长至8253 h,实现了当时全溶液加工倒装R-QLEDs器件的最长寿命。探究了温度及Zn O界面接触对载流子动力学的影响,计算辐射复合速率Kr,非辐射复合速率Knr,以及QDs与氧化锌(zinc oxide,Zn O)的界面电荷转移速率Ket和界面电荷转移效率ηet。通过TRPL测试,热退火温度分别为室温下不退火,60°C,120°C,180°C,240°C量子点薄膜的τave分别为11.4 ns,11.3 ns,10.7 ns,10.5 ns和10.1 ns。随着加热温度的升高,τave逐步降低,QDs薄膜的荧光量子产率(fluorescence quantum yield,PLQY)也从44.5%下降到28.6%,Kr从3.90×107 s-1下降到2.83×107 s-1,而Knr则从4.86×107 s-1增加到7.07×107 s-1。PLQY的降低是由于Kr的减少和Knr的增加。结果表明随着热退火温度的提高,表面的缺陷增多降低Kr增加了Knr,导致荧光量子效率的降低。当QDs与Zn O接触后,不同热退火条件下量子点τave都明显变短了。随着温度增加到240°C,τave从8.5 ns下降到7.2 ns,τave的降低是由于辐射复合寿命的减少而非辐射复合寿命增加。进一步测试出quartz/QDs/Zn O量子点薄膜的PLQY,PLQY从32.5%下降至18.9%。并计算出Ket和ηet,Ket从3.06×107 s-1增加到3.99×107 s-1et从25.7%增加到28.7%。结果表明QDs/Zn O存在着自发的电荷转移,并且随着热退火温度的升高,Ket和ηet的增加引起更多的非辐射复合或陷阱态的荧光发射,降低了激子的利用率,导致QLEDs器件效率降低。RG-QLEDs的效率和寿命已基本满足商业化运用,但B-QLEDs的效率虽然已有部分文献报道较高的效率,但整体效率水平较低,并且Cd基量子点对环境不友好。如何实现高效稳定的蓝光有机发光二极(organic light emitting diodes,OLEDs)仍然具有重要的研究意义。基于此,我们首次使用极性溶剂对OLEDs的发光层进行溶液蒸汽处理,显著提高了器件的性能。之前已经有相关文献研究了溶液蒸汽处理,但使用的溶剂被用来重新溶解功能层以引起形态变化实现提高器件性能的目的。通过甲醇溶液蒸汽处理蓝光发光聚合物(poly[(dibenzo-thiophene-S,S-dioxide)-co-(dioctyl-2,7-fluorene)],PFSO),发光效率从3.8 cd/A提高到6.0 cd/A,启亮电压从3.4 V降低到2.8 V。详细的探究了器件性能提升的机制,器件性能提高的原因是:甲醇溶液蒸汽处理在有机/金属界面形成了界面偶极,从而降低电子注入势垒提高了电子注入,平衡了电子空穴电流密度。
其他文献
水泥是重要的基础建设材料,在“十三五”规划中,国家对水泥行业的生产效率以及环保标准提出了更高的要求。在水泥的生产过程中,水泥生料的质量直接决定了水泥成品的质量,而目
环境和能源是人类社会发展的两大核心问题,开发更高性能的新型二次电池新体系,实现在大规模储能、新能源汽车、现代化国防军事等领域的应用是当前的研究热点。锂硫电池比传统
在很多工程应用中,振动控制主要采用被动材料的来隔离能量和噪声。超材料通过产生负质量密度和模量提供了一个非常有效的低频隔振途径。然而,共振机理本质限制了这样的振动控
化肥的过量施用、盲目施用,是制约我国农业绿色发展的重要因素之一。如何破解这一难题成为当前社会各界关注的焦点。测土配方施肥技术,作为一项“缺什么用什么,缺多少用多少
唑环类化合物通常具有较高的生成焓和密度,是含能材料设计的常用母环,硼氢类化合物还原能力强,在二元液体推进剂当中也具有很大的应用潜力。我们结合两者的优点,发展了能量高
近年来,空间目标的数量随着空间技术的发展而急剧增长,空间环境日趋复杂,对空间目标进行有效的监视、跟踪和识别,具有重要的军事和经济效益。逆合成孔径雷达(ISAR)可用于对空间
本文针对双循环圆液力缓速器,基于三维流场数值计算、充放油系统理论建模、近似模型与台架试验等方法,建立了液力缓速器轮腔全流道与充放油系统集成计算模型。分析了充放油系
雷达目标自适应检测技术具有良好的杂波抑制和目标检测能力,已成为现代雷达信号处理中的重要研究方向。经典的自适应检测方法通常假设目标信号在同一距离单元内,杂波为均匀高
海洋生物大多生活于水环境中,面临比陆地环境更严重的环境胁迫,这些环境胁迫包括生物胁迫(寄生虫、细菌、真菌以及病毒)及非生物胁迫(重金属、有机和无机污染等)。筛选当地物种作
提高晶体硅电池光电转换效率,关键在于如何实现对太阳光的高效吸收和增强光生伏特效应。如何提高晶体硅电池的吸光率、增强其光生伏特效应、降低生产成本是晶体硅电池领域的