碳量子点在掺杂OLED器件和P3HT:PC 61 BM基光伏器件中的应用研究
发布时间：2021-01-03 12:02
在近十几年中,有机光电器件的理论研究和商业化发展都得到了长足的发展。有机光电半导体材料具有原料来源广泛、制造工艺简单、低毒性等突出的优点,能够根据不同的需求应用于各种有机光电器件中。但是,有机光电器件也存在着明显的不足,例如有机发光二极管（OLED,Organic Light Emitting Diode）器件存在着性能低、寿命短、蓝色荧光材料不稳定、器件机理理论不完善等问题;有机太阳能电池（OSC,Organic Solar Cell）器件存在着光吸收弱、稳定性差、能量转换效率低等问题。基于有机光电器件的上述问题,论文主要围绕提高基于掺杂体系的有机发光二极管与P3HT:PC61BM体系的有机太阳能电池的性能而展开的。具体的研究工作如下:论文介绍了有机发光二极管和有机太阳能电池的研究现状,并分析了目前研究存在的不足之处。阐述了有机发光二极管和有机太阳能电池的工作机理和相关物理。利用微波辅助法合成了荧光材料碳量子点（CQDs,Carbon Quantum Dots）,将其成功应用于蓝、黄、红及白色有机发光二极管器件中,并对器件的光学和电学性能进行了表征。测试结果表明...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OLED屏幕的智能手机[22]
兰州大学硕士学位论文碳量子点在掺杂OLED器件和P3HT:PC61BM基光伏器件中的应用研究4实现最新一代OLED照明的普及[25]。我国同样非常重视OLED照明产业，在制定的“十二五”专项规划中也明确提出了相关OLED照明计划[26]。根据中国的照明市场估计，中国每年的照明市场需要一亿平方米左右的OLED面板，由此可知，中国的照明市场对于相关OLED企业是广阔且乐观的。图1.2为白色的OLED照明实物照片。图1.2白色OLED固态照明[27]1.3有机太阳能电池概述自然生态失衡和资源短缺是全世界迫切需要解决的两大难题。根据联合国相关的研究表明，现有的化石能源，如煤炭、石油、天然气等能源会在未来几百年中就会耗尽，所以寻找可持续发展、绿色环保的新能源已经迫在眉睫。太阳能作为可再生能源中的代表之一，非常符合人类的可持续发展的理念，其具有储量超巨大、清洁、长久等突出的优点，因此如何有效地利用太阳能是目前解决能源污染和短缺问题的关键。由于硅基太阳能电池具有原料丰富、吸收光谱宽度大、能量转换效率高等优点，目前的太阳能光伏市场主要是硅基太阳能电池[28-30]。然而，硅基太阳能电池在制造过程中需要消耗大量能源、有毒化学产品以及水资源，容易对人类和环境造成损害，并且硅基电池还存在着制造成本较高的缺点，这些因素限制了硅基太阳能电池在市场的推广和销售。因此，寻找性价比更高的太阳能技术是当前重要的目标之一[31-34]。与现有的硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池具有成本低、重量轻、原料来源广泛、易大规模制造等优点。因此，有机太阳能电池在智能穿戴、未来太阳能汽车、人工智能等领域上有着广泛的应用潜力[35-41]，图1.3为有机太阳能电池应用实例。有机太阳能电池的研发时间与无机太阳能电池的研发时间基本一致。?
傻目昭ê偷缱樱?虼怂?抢?谜飧鱿窒笾票赋隽薖PV/C60双膜结构的器件，从而提升了器件的能量转换效率，这也使得C60成为了有机太阳能电池中常用的受体材料。在1995年，Yu[8]等人首次将MEH-PPV和C60衍生物的PCBM共混制备出了高效率器件，并且第一次提出了“体异质结”的这一概念，这使得后续的器件研究很多以“体异质结”为基础展开的。随着研究人员对器件结构、材料、制造工艺的进一步研究以及创新，单结和串联结构的有机太阳能电池效率分别达到了15%[38]和17%[45]，这为有机太阳能电池的商业化铺平了道路。图1.3有机太阳能电池应用实例照片[46,47]1.4量子点概述在过去的几十年中，材料学中最引人注目的成果是半导体纳米材料的发现与合成。纳米技术主要是在分子或原子级别来研究纳米物质的化学、物理特性的技术。半导体纳米颗粒也称为量子点[48,49]（QDs，QuantumDots），是能够把激子束缚在三个维度的准零维纳米晶体，其粒径尺寸一般分布在2-100nm之间，不会大于其对应半导体材料激子的波尔半径，故量子点也称为“人造原子”。图1.4为量子点的结构示意图。量子点通常是由几十到上万个原子的组成，并且随着其粒径尺寸的减小，量子点的禁带宽度和比表面积就会增大，从而造成量子点表面裸露的原子数目增多，导致量子点的表面容易形成较多的缺陷。因此，量子点会呈现出与宏观材料不同的光、电、磁等物理特性。例如量子点具有独特的表面效应、量子限域效应、介电限域效应、库伦阻塞效应等特性[50-54]。构成量子点的材料种类非常的丰富，目前常用的量子点主要是II~V族元素构成，例如CdS、CdSe等量子点[52,55]。此外，有时根据实际的需求，研究人员还会合成出由不同半导体材
本文编号：2954947
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OLED屏幕的智能手机[22]
兰州大学硕士学位论文碳量子点在掺杂OLED器件和P3HT:PC61BM基光伏器件中的应用研究4实现最新一代OLED照明的普及[25]。我国同样非常重视OLED照明产业，在制定的“十二五”专项规划中也明确提出了相关OLED照明计划[26]。根据中国的照明市场估计，中国每年的照明市场需要一亿平方米左右的OLED面板，由此可知，中国的照明市场对于相关OLED企业是广阔且乐观的。图1.2为白色的OLED照明实物照片。图1.2白色OLED固态照明[27]1.3有机太阳能电池概述自然生态失衡和资源短缺是全世界迫切需要解决的两大难题。根据联合国相关的研究表明，现有的化石能源，如煤炭、石油、天然气等能源会在未来几百年中就会耗尽，所以寻找可持续发展、绿色环保的新能源已经迫在眉睫。太阳能作为可再生能源中的代表之一，非常符合人类的可持续发展的理念，其具有储量超巨大、清洁、长久等突出的优点，因此如何有效地利用太阳能是目前解决能源污染和短缺问题的关键。由于硅基太阳能电池具有原料丰富、吸收光谱宽度大、能量转换效率高等优点，目前的太阳能光伏市场主要是硅基太阳能电池[28-30]。然而，硅基太阳能电池在制造过程中需要消耗大量能源、有毒化学产品以及水资源，容易对人类和环境造成损害，并且硅基电池还存在着制造成本较高的缺点，这些因素限制了硅基太阳能电池在市场的推广和销售。因此，寻找性价比更高的太阳能技术是当前重要的目标之一[31-34]。与现有的硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池具有成本低、重量轻、原料来源广泛、易大规模制造等优点。因此，有机太阳能电池在智能穿戴、未来太阳能汽车、人工智能等领域上有着广泛的应用潜力[35-41]，图1.3为有机太阳能电池应用实例。有机太阳能电池的研发时间与无机太阳能电池的研发时间基本一致。?
傻目昭ê偷缱樱?虼怂?抢?谜飧鱿窒笾票赋隽薖PV/C60双膜结构的器件，从而提升了器件的能量转换效率，这也使得C60成为了有机太阳能电池中常用的受体材料。在1995年，Yu[8]等人首次将MEH-PPV和C60衍生物的PCBM共混制备出了高效率器件，并且第一次提出了“体异质结”的这一概念，这使得后续的器件研究很多以“体异质结”为基础展开的。随着研究人员对器件结构、材料、制造工艺的进一步研究以及创新，单结和串联结构的有机太阳能电池效率分别达到了15%[38]和17%[45]，这为有机太阳能电池的商业化铺平了道路。图1.3有机太阳能电池应用实例照片[46,47]1.4量子点概述在过去的几十年中，材料学中最引人注目的成果是半导体纳米材料的发现与合成。纳米技术主要是在分子或原子级别来研究纳米物质的化学、物理特性的技术。半导体纳米颗粒也称为量子点[48,49]（QDs，QuantumDots），是能够把激子束缚在三个维度的准零维纳米晶体，其粒径尺寸一般分布在2-100nm之间，不会大于其对应半导体材料激子的波尔半径，故量子点也称为“人造原子”。图1.4为量子点的结构示意图。量子点通常是由几十到上万个原子的组成，并且随着其粒径尺寸的减小，量子点的禁带宽度和比表面积就会增大，从而造成量子点表面裸露的原子数目增多，导致量子点的表面容易形成较多的缺陷。因此，量子点会呈现出与宏观材料不同的光、电、磁等物理特性。例如量子点具有独特的表面效应、量子限域效应、介电限域效应、库伦阻塞效应等特性[50-54]。构成量子点的材料种类非常的丰富，目前常用的量子点主要是II~V族元素构成，例如CdS、CdSe等量子点[52,55]。此外，有时根据实际的需求，研究人员还会合成出由不同半导体材
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