【摘 要】
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量子点发光二极管(Quantum Dot Light-Emitting Diodes,QLED)由于具有寿命长、成本低、色域广、能耗低等优势,有望被广泛应用于智能终端和超高清显示等领域。在其构筑过程中,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)因具有高的空穴迁移率,良好的成膜性及热稳定性,被广泛用作QLED器件中的空穴注入层(Hole Injection Layer,HIL)
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量子点发光二极管(Quantum Dot Light-Emitting Diodes,QLED)由于具有寿命长、成本低、色域广、能耗低等优势,有望被广泛应用于智能终端和超高清显示等领域。在其构筑过程中,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)因具有高的空穴迁移率,良好的成膜性及热稳定性,被广泛用作QLED器件中的空穴注入层(Hole Injection Layer,HIL)材料。然而,由于PEDOT:PSS具有吸湿性和能够腐蚀相邻ITO电极的酸性,会对QLED稳定性产生不良影响,从而导致器件寿命缩短。因此,在器件中引入具备高透过率和合适功函数的过渡金属氧化物(Transition Metal Oxides,TMOs),来隔绝或消除PEDOT:PSS负面影响的手段备受关注。前期的研究结果表明,与基于PEDOT:PSS HIL的QLED器件相比,虽然使用过渡金属氧化物构筑的器件稳定性得到了有效提高,但由于与发光层间注入势垒高,会引起载流子注入不平衡,进而造成器件效率偏低。为了解决器件中阳极稳定性和空穴注入势垒高的问题,本论文选择具有较深价带能级的p型宽带隙半导体氧化镍(NiOx)作为插层钝化阳极并提高其功函,构筑正置型绿光QLED器件。具体通过两种低温溶液法制备NiOx薄膜,并对其进行一系列的调控以提高器件的空穴传输能力,如厚度、紫外臭氧(UV-O3)处理时间、后退火温度。以此来改善空穴注入效率,促进电子-空穴注入平衡,使器件发光性能和稳定性同时提高。论文的主要工作包括以下两个部分:(1)溶液燃烧法制备NiOx构筑QLED器件以六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)作氧化剂,乙酰丙酮(CH3COCH2COCH3)为燃料,通过溶液燃烧法制备NiOx薄膜。并对NiOx薄膜的厚度、UV-O3处理时间和后退火温度等实验参数进行优化。结果表明在ITO基底上形成了透过率较高的NiOx薄膜。原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)结果表明在最优条件下制备的NiOx薄膜的粗糙度为3.55 nm。将所制备的NiOx薄膜作为插层构筑绿光QLED器件,当NiOx插层的前驱体浓度为0.5 mol/L,UV-O3处理时间为10 min,退火温度为130℃时,QLED器件性能最佳,器件的最大电流效率(CEmax)和最大外量子效率(EQEmax)分别为77.72cd/A和17.45%。构筑的QLED器件在初始亮度(L0)为100 cd/m~2时的T50寿命(即在恒定电流密度下,器件亮度降低到初始亮度的一半所需的时间)达到8600 h,是标准器件T50寿命(5280 h)的1.5倍。(2)溶胶凝胶法制备NiOx构筑QLED器件采用溶胶凝胶法,以四水合醋酸镍(Ni(CH3COO)2·4H2O)和单乙醇胺(NH2CH2CH2OH)为前驱体,以乙醇为溶剂制备NiOx薄膜,并构筑红、绿、蓝三色QLED器件。研究表明,NiOx薄膜在不同退火温度等优化条件下,都可以在ITO薄膜表面形成平整致密的薄膜。开尔文探针力显微镜(Kelvin Probe Force Microscopy,KPFM)研究结果表明经过插入NiOx层,ITO电极的功函数从4.70 eV增加到4.88 eV,有效降低了空穴的注入势垒,提高了空穴注入。当NiOx层的前驱体浓度为1:1,UV-O3处理时间为15 min,退火温度为150℃时,构筑的红、绿、蓝三色QLED器件性能最佳,与对应的标准器件相比,分别提高了31.1%、42.4%、26.8%,最终红、绿、蓝三色QLED器件的EQEmax分别为20.73%、23.04%、12.59%。同时绿光QLED器件的T50寿命大幅度提高至28640 h(L0=100 cd/m~2)。最终实现QLED器件的效率和寿命同时提高。
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