二氧化锡作为电子传输层在量子点发光二极管中的应用

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hjm19840220
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
当代显示技术对发光二极管(LED)提出了更高要求,需具备高亮度、高发射效率、高色纯度、广色域、波长可调、可溶液加工、低工艺成本及高稳定性等特点。量子点发光二极管(QD-LED)和钙钛矿发光二极管(PeLED)正是满足这些显示技术要求的二极管。目前,CdSe基QD-LED外量子效率(EQE)已突破20%,PeLED性能亦取得长足发展。同时,大部分高效率的QD-LED均以ZnO纳米粒子薄膜为电子传输层(ETL),但ZnO化学稳定性差,易导致器件性能在长时间工作后衰减。与ZnO带隙类似的高稳定性N型半导体材料SnO2有望代替ZnO,解决ZnO化学稳定性差的难题。然而,本体SnO2的导带位置低于ZnO,其能带结构与高效率的发光层不匹配。尽管商业水溶性SnO2纳米粒子的能带位置与发光层匹配,但是水溶液在ITO导电玻璃表面浸润性差,难以制备高质量SnO2薄膜。针对SnO2在QD-LED和PeLED中面临的科学问题,本论文工作首先利用溶剂热法合成了具有量子尺寸效应的SnO2纳米晶,成功提高了其导带位置,使其能带位置与发光层匹配;此外,利用有机配体改性商业化的SnO2纳米粒子水溶液,并成功将其分散于有机相,解决了成膜性难题,具体研究内容和结果如下:1.提出溶剂热法制备了具有量子尺寸效应的SnO2纳米晶,作为ETL应用于QD-LED。本研究通过溶剂热法制备了平均粒径为3.7 nm的SnO2纳米粒子,小于其波尔激子直径,SnO2纳米粒子的带隙从本体的3.5 eV扩大到4.1 eV。同时导带位置从-4.50 eV上移到-3.84 eV,高于ZnO纳米粒子的导带位置,有利于电子注入量子点发光层。基于SnO2纳米粒子薄膜制备的QD-LED器件,在没有任何保护和封装的情况下,最大电流效率、最大亮度和最大功率功率效率,分别为11.8 cd·A-1、12846 cd·m-2和6.23 lm·W-1。器件的稳定性优于基于ZnO作为ETL 的 QD-LED 器件。2.提出将量子尺寸的SnO2作为ETL应用至PeLED,其中PeLED的钙钛矿薄膜发光层基于可溶性前驱体一步旋涂工艺制备。本研究将Cs2CO3、PbO和CH3NH3X (X=Cl,Br,I)等固体组分溶于正丁胺/正丁酸离子液体中,制备了CsPbX3前驱体溶液。该溶液能够原位旋涂于具有ITO导电玻璃表面,经退火形成致密的CsPbX3纳米晶薄膜。丁酸作为封端配体修饰CsPbX3纳米晶体的表面,能够减少表面缺陷。该高质量、多色可调CsPbX3纳米晶体薄膜的蓝光、绿光和红光PLQY分别为15.6%、11.7%和8.3%,实现了波长在可见光范围内的连续可调。使用蓝光钙钛矿材料薄膜与SnO2薄膜组装QD-LED器件,最大亮度可达12.6 cd·m-2。3.提出有机配体改性商业水溶性SnO2纳米粒子,解决了商业化SnO2纳米粒子水溶液难以制备高质量薄膜的难题,并将其应用至QD-LED。本研究将SnO2纳米粒子水溶液进行乙酸处理,旨在减少SnO2表面-OH基团,抑制-OH对器件性能的影响。同时,通过乙醇胺对纳米粒子进行包覆,制备了SnO2纳米粒子的乙醇溶液,提高了该溶液在ITO导电玻璃表面的浸润性、并获得了高质量SnO2薄膜,制备的ETL薄膜,具有比ZnO薄膜更好的电子传输能力、更高的载流子迁移率以及对量子点更弱的猝灭效应。其作为ETL所组成的倒置镉基QD-LED的最大亮度、最大电流效率、最大功率效率和EQE分别为14555 cd·m-2,19.83 cd·A-1,12.46 lm·W-1 和 15.69%。4.采用双配体协同改性商业水溶性SnO2纳米粒子,设计了正丁酸/一正丁胺(BA)、异辛酸/异辛胺(IA)和油酸/油胺(OA)双配体包覆的SnO2纳米粒子。研究表明,SnO2表面的配体不仅能够减少SnO2纳米粒子表面的缺陷,而且还能够优化其与发光层界面。三种双配体包覆的SnO2薄膜作为ETL,可应用于正置结构的全无机镉基QD-LED,其中SnO2-BA基ETL的QD-LED最大亮度、最大电流效率和最大功率效率分别为13916 cd·m-2、7.0 cd·A-1和2.7 lm·W-1。本论文工作系统研究了溶剂热法制备SnO2纳米晶及有机配体改性商业水溶性SnO2纳米粒子,制备出了高质量的SnO2薄膜,并将其作为ETL成功应用在QD-LED和PeLED。该系列研究不仅解决了本体SnO2难以作为QD-LED和PeLED电子传输层的问题,也解决了商业化水溶性SnO2纳米粒子难以成膜的难题。本论文成果为SnO2纳米粒子在QD-LED和PeLED中的应用提供了新的解决方案,为制备高稳定性的QD-LED和PeLED提供了新思路。
其他文献
由于空间条件的限制,埋地管道与高压输电线路或电气化铁路在许多地方并行或交叉铺设,使得埋地管道受到交流电(Alternating Current,AC)干扰的风险日益增大。AC腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀已成为埋地管道腐蚀失效的重要形式,并引起各国研究者的广泛研究。然而,在研究过程中常常会忽略多因素之间的相互作用,针对交流电和微生物共同作用下埋地管线钢应力腐蚀行为的研究少有报道。本文通过建立AC腐蚀模
高温超导体在超导态时具有零电阻性,且超导体陶瓷材料具有低导热系数。聚变堆超导磁体采用高温超导电流引线进行电力传输将显著降低其低温系统的热负荷,降低装置运行费用。中国聚变工程试验堆(CFETR)装置的100kA高温超导电流引线是目前世界上最大载流的高温超导电流引线,具有高载流、低漏热、长失冷安全时间等特性。本文介绍CFETR高温超导电流引线的优化设计与研究,主要内容包括:(1)调研国内外万安级大载流
论文评价一直是科学计量学领域的一个重要研究内容。近年来学术论文一直以惊人的数量增长,如何有效的评估学术论文成为一个关键问题。学术评价往往在评价科研绩效以及分配学术资源等方面具有重大意义。通过更加细致和全面的评价指标,有利于提高我国科研人员的学术实力,为一些重大科研工作推荐优秀人才。目前比较受关注的评价指标,如同行评议、影响因子和引用计数等存在许多局限性,忽视了对论文本身的关注。引用计数并不能全面而
图像是人类获取信息的重要途径,基于深度神经网络的自动化图像理解算法取得了飞速发展,并且在智能监控、自动驾驶、智慧医疗等领域发挥了重要作用。然而基于深度学习的图像模型通常需要大量、高质量的标注数据进行强监督训练,这在实际场景中难以满足。在数量的角度上,在某些领域收集以及标注大量数据成本较高,比如珍稀动植物数据的收集、医疗图像数据的标注等。在质量的角度上,标注数据的分布不均、标注错误已经训练和测试场景
随着人们对高温合金性能需求的日益提高,传统强化方式已经很难满足新型高温合金的设计要求。利用缺陷调控合金力学性能的方法逐渐被人们关注,纳米孪晶由于其特殊的低能结构,在起强化作用的同时,高温下也表现出了良好的热稳定性,这使得纳米孪晶结构具有了成为高温合金强化手段的潜力。因此,本研究旨在将纳米孪晶与高温合金相结合,期望利用界面调控合金性能,实现材料的持续发展。本文将依托自主研发的新型Ni-Co基变形高温
聚变堆以及第四代先进裂变堆候选材料核结构钢—铁素体/马氏体(Ferritic/Martensitic,F/M)钢会经受高达14 MeV的中子辐照。高能中子辐照不仅会造成严重的离位损伤,还会与基体元素发生(n,α)、(n,p)嬗变反应产生大量的氦和氢等嬗变元素。氦在金属中的溶解度很低,容易聚集在材料缺陷如空洞、位错和晶界等处,形成纳米尺寸的氦泡。氦泡通常会导致结构钢的机械性能降级,如加剧其辐照硬化、
随着信息技术的发展,人们对具备优异柔性的新型压力传感器的需求愈加迫切。传统的基于硅基材料的刚性压力传感器,无法满足在特定使用环境下对形变的要求,因此在柔性电子器件领域的应用有较大的局限性。柔性压力传感器由于其高柔性、可延展性和便携性等优点在健康监测、可穿戴器件、电子皮肤和人体运动监测等领域都展现了广阔的应用前景。近些年来柔性压力传感器的研究取得了很大的进展,但诸多柔性压力传感器仍然存在制备过程繁琐
磁场普遍存在于宇宙各个层次的等离子体中,磁能的释放过程构成了太阳以及恒星上丰富多彩的各类活动。理解磁能释放过程不仅有助于我们认识太阳活动,提升空间天气预报的水平,也有助于我们对于磁场重联这一基本物理过程的理解。太阳活动过程中所产生辐射的准周期调制是理解磁能释放过程的一个重要切入点,本论文利用多波段高分辨率观测研究了两类不同尺度太阳活动中的准周期调制过程:其中一项是耀斑的准周期脉动,另一类是米粒尺度
碳纳米管因其独特的一维管状结构和优异的物理化学性质,而具有广阔的应用前景。碳纳米管独特的电学性质(金属性或半导体性)与其手性结构紧密相关。为实现碳纳米管在电子器件中的应用,必须对其手性结构和导电属性进行精细控制。近年来,以钴(Co)基高熔点合金(如Co-W)为催化剂在单壁碳纳米管的结构控制制备研究中取得了显著进展,实现了高达97%的单一手性富集。然而,这类催化剂生长碳纳米管的机理仍不明晰,如催化剂
自锂离子电池商业化以来,其凭借多方面优势,得到广泛应用。尤其是随着新能源汽车及储能产业的快速发展,锂离子电池的使用规模也迅速扩大。然而,锂离子电池在滥用条件下会触发极端的热灾害,即所谓的“热失控”。热失控过程中,产生的大量热会传递至相邻电池,进而造成热失控传播,形成大规模的电池火灾、爆炸事故。对于新能源汽车等新兴产业而言,热失控灾害事故造成了严重的负面影响,不利于产业的进一步发展。然而,目前仍缺少