高效荧光CdSe量子点的制备及LED器件性能研究

发布时间：2020-09-01 17:04

　　半导体量子点由于具有量子尺寸效应、隧道效应等特性而呈现出与体材料完全不同的光致发光以及电致发光性能;并且应用到如发光二极管、生物标记成像、激光器和单光子源等诸多领域。量子点在环境中往往会导致氧化并且载流子会困在表面,导致光致发光量子效率的减少。通常会在核心周围生长壳层以减少表面缺陷从而提高荧光性能。本论文使用低毒性的十八烯作为合成时的反应溶剂,利用热注射法制备不同性能的量子点,通过在量子点表面包覆壳层、制备合金等系列手段,得到高质量的红光量子点。并以制备出的合金量子点作为发光层制备了QLED,探索了制备QLED的最佳工艺条件。主要内容如下:(1)以CdO和Se作为前驱体,采用热注射法制备高质量红光CdSe量子点。取样20s、40s、1min、2min、3min和5min样品对应的发射峰分别为602nm、628nm、633nm、645nm、657nm和651nm。CdSe量子点生长时间从20s至3min,粒径从3.79nm增大到了5.66nm左右。合成的量子点平均寿命为27.7ns,比传统荧光材料寿命要长。但是CdSe量子点表面存在明显缺陷,需在表面包覆壳层等手段提升其荧光性能。(2)以CdSe为原料,外加S粉和乙酸锌作为包覆材料,合成了CdSe/ZnS量子点。得到不同取样时间的样品发射峰从642nm红移到了647nm,半高宽为33nm。XRD衍射结果分析表明在CdSe外边包覆了ZnSe壳层,HRTEM表明颗粒近似为球形且分散性良好,粒径为6.98nm左右,同一生长时间包覆前和包覆后量子点红移10nm。吸收光谱中未出现ZnS单独纳米晶体的特征吸收峰,这也说明了ZnS很好的在CdSe核表面进行外延生长。改变Cd/Zn比例的CdSe/ZnS发射光谱出现红移。(3)以CdO、乙酸锌、Se和S作为前驱体,十八烯和油酸作为溶剂,在高温下注入Se和S前驱体,得到合金性质的CdZnSeS量子点。HRTEM表明颗粒近似为球形且分散性良好,合金量子点生长时间从1min至10min,粒径从5.23nm增大到了7.09nm左右,发射峰波长范围从649nm逐渐红移到了660nm。由不同Cd/Zn比例的XRD图可以清楚地看出,当Cd/Zn比例不断增加,合金成分中ZnSe、ZnS逐渐增多。结合样品发射光谱可和紫外可见吸收光谱可以得到,合金结构量子点发射峰出现红移。(4)以热注射法合成的CdZnSeS纳米颗粒作为发光层材料,制作ITO/PEDOT/TFB/CdZnSeS量子点/ZnO/Al结构的量子点电致发光器件。通过对每层的浓度和转速的调节,并对器件亮度、电流密度、外量子效率(EQE)、电流效率等一系列参数分析找到了器件性能最优各层的最佳浓度与转速。
【学位单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN312.8;TB383.1
【部分图文】：

器件结构

性在生物体内部会腐蚀细胞，有毒的离子会被释放，点可用于生命科学和医学的广泛应用，在如何降低点之一[41]。光二极管的结构和发光机理管（OLED）与量子点发光二极管(QLED)相比不同的发光层，优点是结构简单，反应快，功耗低[42]。发光层其对环境要求极高，尤其对空气中的水和氧命。近年来，QLED 被科学家们广泛的关注并研究代显示器的主力[43, 44]。QLED 在颜色纯度、稳定性D 技术技术相比有许多优势，但效率水平仍然不及术问题[45]。管的结构

发光原理

河北大学硕士专业学位论文 QLED 的发光机理些年来，研究人员在如何提高 QLED 的性能方面取得了重大突破。例如改进器件结构以及不断提高材料质量，QLED 的外部量子效率(EQE)已经红、绿、蓝两色 LED，使其能够接近实际应用。虽然 QLED 的性能得到但一些基本的过程如光发射机制、激子复合区仍不清楚，一般来说，QL两种解释，即直接电荷重组和 F rster 共振能量转移。在直接电荷复合的情空穴注入发光层后，会形成激子，随后会通过光子的发射重新进行组合[4r 机制，首先在电荷传输层上形成激子，然后通过偶极耦合的方式将激子能点层[49]。然而，在使用 ZnO 粒子的结构中，直接电荷复合被推测为主导但是没有直接证据支持这种推测，所以目前还不清楚是哪种机制主导了光发

制备流程,量子点

做 Se 的前驱体溶液，油酸作为 CdO 的配体生成油酸镉，用来作为 Cd 的研究合成的 CdSe 光学性能[63]。最后对量子点进行表征并做了详细的分析dSe 量子点的合成e 前驱体的制备过程：在烧瓶中加入 0.316g Se 粉，4ml TOP 溶液，在 80小时，得到澄清、透明、均一的前驱体溶液备用。dSe 量子点的合成过程：在另一个斜四口烧瓶中加入 0.0514g CdO，5m，10ml ODE 作为溶剂，在氮气氛围下加热伴随着剧烈的搅拌，溶液逐渐均一溶液。温度加热至280℃时将Se前驱体快速注入，此时温度降至260℃反应时间多次取样，利用正己烷和甲醇将样品离心洗涤三次，最后将其放干燥箱中进行干燥，收集固体粉末用于后期的测试。最后将得到的 CdSe溶剂中备用，用于光谱的测量。本实验在反应时间 20s、40s、1 min、2 min、得不同尺寸 CdSe 量子点。

【参考文献】