结构优化对量子点发光二极管性能的影响研究
本文关键词: 配体交换 量子点 发光二极管 氧化钼 出处:《河南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:胶体量子点(colloidal quantum dots,简称CQDs)相对于有机发光染料和无机荧光粉具有显著优势,如其本身具有的较宽的吸收范围、高的荧光量子效率、优异的光学和化学稳定性、窄的发射带宽、发射波长简单可调等出色光学特性,使得其在光电、光伏和生物标记等领域具有广泛的应用空间,尤其是在发光二极管方面的应用,量子点发光二极管将会引领显示屏和固态照明行业新一代产品的开发。现有量子点基的发光二极管(QLEDs)多采用溶液中直接合成出来的包覆长链有机配体的量子点作为发光层,遗憾的是这些长链配体一方面形成有机绝缘层降低导电能力、增大电荷注入势垒,另一方面还会增大量子点与电荷传输材料间距,降低激子能量转移的效率,以上两个方面均不利于QLEDs性能的提高。此外,QLEDs一般采用有机半导体材料PEDOT:PSS作为空穴注入层,这种材料虽然导电能力很好但易吸湿氧化、稳定性差且可以腐蚀ITO电极,极大地影响了器件的寿命。本论文则针对以上所述的两方面问题开展了研究。针对量子点表面包覆长链配体对QLEDs性能的影响问题,我们选取高荧光量子产率(QY)的蓝色Zn Cd Se/Zn Se/Zn Se S/Zn S核壳量子点,使用短链的正辛硫醇(OT)配体通过配体交换替换掉量子点表面原有的长链油酸(OA)配体,利用傅里叶红外光谱仪、透射电镜(TEM)和动态光散射仪(DLS)验证配体交换结果。然后把交换成功后的量子点作为发光层构建了QLEDs并进行了测试。器件表现出了较佳的性能,最大亮度为11600 cd/m2、峰值电流效率为2.38 cd/A、最高外量子效率(external quantum efficiency,EQE)为4.6%,并且电致光谱(EL)随着电压的升高并没有出现红移和半峰宽(FWHM)变宽的现象,EL与荧光光谱(PL)也具有较好的匹配性。针对有机半导体材料PEDOT:PSS作为空穴注入材料存在的问题,我们引入了导电性好、性质较为稳定的氧化钼(Mo O3)作为空穴注入层。我们通过溶液法合成出来了尺寸分布较窄、分散性较好的Mo O3纳米颗粒,使用了X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和TEM对Mo O3样品进行了表征。接下来我们使用Mo O3作为空穴注入层构建了QLED。通过测试发现,相对于传统单纯使用PEDOT:PSS作为空穴注入层的对比器件,以Mo O3作为空穴注入层的QLED的亮度、效率等均有一定程度的改善,最大亮度达到21160 cd/m2、电流效率为2.45 cd/A、开启电压为2.2 V。此外,器件在连续通电测试下具有较好的稳定性且相对对比器件寿命提高了四倍以上。
[Abstract]:Colloidal quantum Dots (CQDs) have significant advantages over organic luminescent dyes and inorganic phosphors, such as their wide absorption range, high fluorescence quantum efficiency, excellent optical and chemical stability, narrow emission bandwidth. The excellent optical properties, such as simple and adjustable emission wavelength, make it have a wide range of applications in the fields of photoelectricity, photovoltaic and biomarker, especially in the field of light-emitting diodes. Quantum dot light emitting diodes (QDDs) will lead the development of a new generation of products in the field of display screen and solid-state lighting. The existing QD-based LEDs often use quantum dots coated with long chain organic ligands directly in solution as the luminescent layer. Unfortunately, on the one hand, these long-chain ligands form an organic insulating layer to reduce the conductivity and increase the charge injection barrier, on the other hand, they also increase the distance between the quantum dots and the charge transport materials, and reduce the efficiency of exciton energy transfer. The above two aspects are not conducive to the improvement of QLEDs performance. In addition, the organic semiconductor material PEDOT:PSS is generally used as the hole implantation layer. Although the material has good conductivity, it is easy to absorb moisture and oxidize, and its stability is poor and can corrode the ITO electrode. The lifetime of the device is greatly affected. In this paper, two problems mentioned above are studied. The effect of long chain ligand coated on the surface of quantum dots on the performance of QLEDs is discussed. The blue Zn CD Se/Zn Se/Zn se / Zn S core-shell quantum dots with high fluorescence quantum yield (QYY) were selected. The short chain n-octylmercaptan (OTO) ligand was used to replace the original long chain oleic acid (OAC) ligand on the surface of quantum dots by ligand exchange, and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used. Transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering (DLS) were used to verify the ligand exchange results. Then QLEDs was constructed and tested by using the successfully exchanged quantum dots as the luminescent layer. The maximum luminance is 11600 CD / m ~ 2, the peak current efficiency is 2.38 CD / A, the external quantum efficiency EQE is 4.6, and the electroluminescence spectrum (ELL) is not red shift and half peak width FWHM broadening with the increase of voltage. Good matching. In view of the problem of the organic semiconductor material PEDOT:PSS as the hole injection material, Moo _ 3 nanoparticles with narrow size distribution and good dispersion were synthesized by solution method. The samples of MoO3 were characterized by X-ray powder diffractometer (XRDX) and TEM. Then we used MoO3 as a hole injection layer to construct QLED. Compared with the conventional contrast devices using PEDOT:PSS as the hole injection layer, the brightness and efficiency of the QLED implanted with MoO3 as the hole implantation layer have been improved to some extent. The maximum brightness is 21160 cd/ m2, the current efficiency is 2.45 cd/ / A, the opening voltage is 2.2V. The device has good stability under continuous electrification test and the relative lifetime of the device is increased by more than four times.
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN312.8;O471.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;一种高亮度、长寿命黄色发光二极管[J];国外信息显示;1973年01期
2 R.L.L.Anderson;一种“玻璃-结晶半导体”发光二极管[J];国外发光与电光;1976年01期
3 ;高亮度绿色发光二极管[J];国外发光与电光;1976年03期
4 ;发光二极管摸拟式仪表[J];国外发光与电光;1976年03期
5 ;绿色发光二极管亮度大幅度提高[J];国外发光与电光;1977年01期
6 ;廉价发光二极管钟表上市[J];国外发光与电光;1977年01期
7 ;第二次发光二极管会议[J];国外发光与电光;1977年02期
8 新名达彦 ,山口隆夫 ,黑田朔郎 ,张富文;发光二极管电视、符号显示[J];国外发光与电光;1979年03期
9 李兴年;发光二极管在测井中的应用[J];测井技术;1982年03期
10 陶洪;发光二极管在物理实验中的应用[J];物理实验;1984年06期
相关会议论文 前10条
1 莫晓亮;沟黑登志子;Claire Heck;谷垣宣孝;平贺隆;;利用真空喷雾法在聚合物发光二极管中制备双层和梯度结构[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年
2 邵介圣;彭海洲;梁子冲;;新型发光二极管的性能和在交通信号灯中的应用[A];海峡两岸第七届照明科技与营销研讨会专题报告文集[C];2000年
3 杨有良;李光生;;发光二极管航标灯的设计探讨[A];中国航海学会航标专业委员会沿海、内河航标学组联合年会学术交流论文集[C];2003年
4 王卓;刘昌龙;吕依颖;张晓东;尹立军;;基于位错工程的硅基发光二极管研究进展[A];第一届中国核技术及应用研究学术研讨会摘要文集[C];2006年
5 方志烈;;超高亮发光二极管及其应用的现况与展望[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年
6 欧阳征标;李景镇;朱骏;张登国;孙一翎;;高效率光子晶体发光二极管的研究[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年
7 蔡伟智;;半导体照明光源——发光二极管失效机理探讨[A];2007年中国(厦门)LED照明与装饰论坛暨城市夜景建设研讨会论文集[C];2007年
8 陈哲艮;;太阳能发光二极管照明[A];中国长三角照明科技论坛论文集[C];2004年
9 许振军;;发光二极管吸湿问题探讨[A];中国长三角照明科技论坛论文集[C];2006年
10 王瑗;潘葳;李向亭;;基于发光二极管的普朗克常数的测量[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
相关重要报纸文章 前10条
1 蒋瑛;利用发光二极管种植蔬菜[N];甘肃经济日报;2000年
2 钟鹤;发光二极管,照亮中国市场[N];广东建设报;2006年
3 唐元恺;发光二极管正在照亮中国市场[N];中国高新技术产业导报;2006年
4 蓝建中;日本可杀菌发光二极管研制成功[N];中国食品报;2010年
5 武汉 余俊芳;新型发光二极管[N];电子报;2010年
6 本报驻美国记者 毛黎;发光二极管点亮光明前程[N];科技日报;2010年
7 肖舒;俄罗斯发光二极管灯产量激增[N];远东经贸导报;2010年
8 记者 张建琛 通讯员 李静;我科研人员破解深紫外线发光二极管应用难题[N];科技日报;2013年
9 张巍巍;彩色高效硅基发光二极管问世[N];中国能源报;2013年
10 吉林 王维平 王宏大;巧用发光二极管三例[N];电子报;2007年
相关博士学位论文 前10条
1 何素明;光谱法发光二极管结温测定技术的研究及应用[D];湘潭大学;2014年
2 聂海;聚合物半导体发光二极管的研究[D];电子科技大学;2006年
3 赵佳;利用金属—介质纳米结构增强LED发光的FDTD数值模拟研究[D];山东大学;2011年
4 余磊;平衡载流子的注入与传输实现高性能聚合物发光二极管[D];华南理工大学;2014年
5 郭洪辉;一维纳米ZnO及其复合材料的发光二极管[D];厦门大学;2009年
6 蒋大鹏;白光LED及相关照明器件工艺技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
7 黄艳;新型聚对苯乙炔(PPV)衍生物的合成及其在发光二极管和太阳电池中的应用研究[D];四川大学;2005年
8 莫小明;低维ZnO异质结发光二极管研究[D];武汉大学;2014年
9 于新刚;GaN基功率型LED器件及汽车前照灯散热研究[D];清华大学;2008年
10 龙兴明;InGaN/GaN发光二极管的数学物理模型和特性及最优驱动电流研究[D];重庆大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 梁舰;溶液法在制备高效有机小分子发光二极管中的研究[D];苏州大学;2015年
2 郭苑;倒装LED封装及其散热研究[D];南昌大学;2015年
3 魏璇;GeSn发光二极管研究[D];西安电子科技大学;2014年
4 陈涛;结构优化对量子点发光二极管性能的影响研究[D];河南大学;2015年
5 李杨;发光二极管正向电学特性[D];天津大学;2012年
6 赵盼盼;发光二极管的光色自动检测系统[D];吉林大学;2007年
7 王建浦;新型(艹北)聚酰亚胺发光二极管的研究[D];浙江大学;2003年
8 杨亦红;发光二极管特征参数分析及其测试技术研究[D];浙江大学;2004年
9 李坤;新型阵列式发光二极管的关键工艺研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 刘伟;氮化镓基发光二极管抗静电性能改进的研究[D];西安电子科技大学;2013年
,本文编号:1547190
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1547190.html