基于石墨烯电极的量子点发光二极管的性能研究
发布时间：2019-09-22 17:59
【摘要】：完美的石墨烯由sp2杂化的碳原子以蜂巢晶格形成单原子层结构。作为目前最理想的二维纳米材料，石墨烯具有优良的导电性、极高的透光性、优异的柔韧性、延展性和良好的稳定性。作为透明电极，石墨烯的应用领域包括太阳能电池、发光二极管器件、液晶面板、触摸屏等。虽然氧化铟锡（ITO）透明电极材料已经有了规模化的应用，但是其原材料价格不断上涨，薄膜表面的平整度不高，不同工艺条件的功函数不稳定，质脆不适宜于柔性器件等，这些因素迫使研究人员寻找新的替代材料。而非ITO透明电极材料如ZnO、PEDOT：PSS、碳纳米管等存在其他的问题，石墨烯作为一种新兴的透明电极材料，具备成本低廉、化学性稳定、透光性高等优点，得到了越来越多的关注。胶质量子点具有独特的光学性质：光稳定性好、发光量子产额高、发射带宽窄，在发光二极管领域得到了应用，但相关的研究主要基于ITO透明电极，而非石墨烯。本文对基于石墨烯透明电极的量子点发光二极管做了初步的研究。 首先，通过比较三种典型的石墨烯制备方法，实验中选择化学气相沉积法制备了石墨烯，，并对其性能进行了测试。在可见光范围内，薄膜的透射率达到了97%；拉曼光谱显示制备的石墨烯是单层薄膜，其晶格有序、品质良好；原子力显微镜测量出薄膜的表面RMS粗糙度为0.8nm。 其次，参照Yu的合成方法制备了CdSe量子点，又采用SILAR法合成了核壳结构的量子点，并对其性能进行了分析。X射线衍射图谱证实了核壳结构量子点的制备，Abs和PL光谱显示了量子点具有良好的分散性，其量子产额为50%，透射电子显微镜观察到量子点晶格条纹规则，质量高。 最后，以掺杂OA的石墨烯作为透明阳极、量子点作为发光层制备了石墨烯/PEDOT：PSS/聚TPD/量子点/ZnO/Al结构的发光二极管，又采用同样的工艺制备了以ITO作为透明阳极的器件，通过比较两者的性能（电流密度-电压-发光亮度、电流密度-电流效率-功率效率），发现采用ITO的器件表现出更高的亮度和更低的开启电压，而基于石墨烯的量子点发光二极管具有更好的电流和功率效率。可见，以石墨烯作为透明电极具有非常大的应用价值。
【图文】：
为 14000 篇（来源于 Web of Knowledge 网站），尤其在最近几年，更是呈现出指数式的上升态势。石墨烯作为现如今最理想的二维原子晶体材料，其独特的结构（由碳原子以sp2杂化形式排列构成的单原子层）和出色的性质（稳定的狄拉克电子结构、令人惊奇的电荷迁移率、突出的量子霍尔效应、超高的机械强度和热导率，极好的抗透气性、不逊色 ITO 的透光性等）使其成为纳米科学研究和应用的标志性成果，吸引了越来越多的研究人员的关注。早在 1985 年，英国科学家 H. W. Kroto 等人在激光辐射蒸发石墨（graphite）的实验中，首次发现了富勒烯分子 C60，它是由 60 个碳原子构成的形似“足球”的分子[1]。富勒烯还包括有 C70、C86等大分子，属于碳元素的零维晶体结构。随后，1991 年，日本电气股份有限公司的 Sumio Iijima 在辨别电弧放电蒸发石墨的产物时，发现了一种针状碳单质—碳纳米管（CNTs）。它是由石墨层片弯曲形成的管状纳米结构，是碳的一维纳米材料[2]。直到 2004 年，来自英国的科学家安德烈 盖姆和康斯坦丁 诺沃肖罗夫从高定向热解石墨上得到了碳的二维结构“石墨烯”(graphene)[3]，至此碳元素的同素异形体完整地勾画出一副从点到线、再到面、体的画面，如图 1.1 所示。
稠环芳烃的原子晶体。 石墨烯的性质.1 石墨烯的电子结构和电学特性墨烯独特的电子结构使其具有许多不寻常的物理性质，石墨烯的六方晶系区结构示意图见图 1.2，石墨烯的晶体原胞由两个碳原子 A 和 B 构成，分三角晶格，晶格矢量1a ，2a 分别为a（23 ，3）0 ， aa（22 ，3）20 中， a0.142nm0 ，是石墨烯 C—C 的长度。还可得到相应的倒易晶格矢2π3a（1 ，3）0 ， b2 3a（1 ，3）20 整个布里渊区内，它的六个顶角是非常重要的，可以分为两种不等价的点 K时硎荆堑淖晡ǎ
本文编号：2540088
【图文】：
为 14000 篇（来源于 Web of Knowledge 网站），尤其在最近几年，更是呈现出指数式的上升态势。石墨烯作为现如今最理想的二维原子晶体材料，其独特的结构（由碳原子以sp2杂化形式排列构成的单原子层）和出色的性质（稳定的狄拉克电子结构、令人惊奇的电荷迁移率、突出的量子霍尔效应、超高的机械强度和热导率，极好的抗透气性、不逊色 ITO 的透光性等）使其成为纳米科学研究和应用的标志性成果，吸引了越来越多的研究人员的关注。早在 1985 年，英国科学家 H. W. Kroto 等人在激光辐射蒸发石墨（graphite）的实验中，首次发现了富勒烯分子 C60，它是由 60 个碳原子构成的形似“足球”的分子[1]。富勒烯还包括有 C70、C86等大分子，属于碳元素的零维晶体结构。随后，1991 年，日本电气股份有限公司的 Sumio Iijima 在辨别电弧放电蒸发石墨的产物时，发现了一种针状碳单质—碳纳米管（CNTs）。它是由石墨层片弯曲形成的管状纳米结构，是碳的一维纳米材料[2]。直到 2004 年，来自英国的科学家安德烈 盖姆和康斯坦丁 诺沃肖罗夫从高定向热解石墨上得到了碳的二维结构“石墨烯”(graphene)[3]，至此碳元素的同素异形体完整地勾画出一副从点到线、再到面、体的画面，如图 1.1 所示。
稠环芳烃的原子晶体。 石墨烯的性质.1 石墨烯的电子结构和电学特性墨烯独特的电子结构使其具有许多不寻常的物理性质，石墨烯的六方晶系区结构示意图见图 1.2，石墨烯的晶体原胞由两个碳原子 A 和 B 构成，分三角晶格，晶格矢量1a ，2a 分别为a（23 ，3）0 ， aa（22 ，3）20 中， a0.142nm0 ，是石墨烯 C—C 的长度。还可得到相应的倒易晶格矢2π3a（1 ，3）0 ， b2 3a（1 ，3）20 整个布里渊区内，它的六个顶角是非常重要的，可以分为两种不等价的点 K时硎荆堑淖晡ǎ
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