高功函AZO透明电极在量子点发光二极管中的应用

发布时间：2020-07-24 06:46

【摘要】：量子点发光二极管(Quantum dot light emitting diodes,QLED)由于其在可见光范围内发射波长可调、窄半峰宽、高亮度、可溶液法制备等优势受到极大的关注,其在下一代平板显示和固态照明等领域显示了极大的应用潜力。常规的QLED器件构筑中最常采用的阳极材料是锡掺杂氧化铟(ITO),由于其原材料稀缺且有毒,使生产成本极大提高,也限制大规模的制备,因此人们逐渐开始关注其它的透明导电薄膜。除银纳米线、石墨烯、碳纳米管等适用于柔性器件的电极外,透明导电氧化物(TCO)薄膜同样也引起了人们极大的兴趣。在这些TCO中,铝掺杂氧化锌(AZO)凭借功函数高、原材料廉价、无毒等优势,逐渐脱颖而出。但这种具有高功函的AZO导电薄膜作为电极构筑QLED器件时,本身存在的表面粗糙度偏大会产生较大的漏电流,影响器件性能。本论文的研究工作主要是采用磁控溅射的方法制备AZO透明导电薄膜作为阳极构筑QLED器件。通过调控溅射压强提高AZO薄膜的平整度,进而降低整个器件的漏电流。另外,AZO薄膜具有的高功函会降低空穴注入势垒,有利于提高空穴的注入效率,使器件中载流子注入更加平衡。详细的研究工作可分为以下三个方面:(1)通过磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌透明导电薄膜首先通过研究不同溅射功率对AZO薄膜的结晶性、形貌和光电性质的影响,结果表明当溅射功率为125 W时,AZO薄膜具有高透过率、高导电性,满足作为透明电极的需求。在此功率下,探究溅射压强对AZO薄膜表面形貌和光电性质等的影响。结果表明随着溅射压强的变化(2.5 mTorr-0.5 mTorr),薄膜的结晶性和导电性变化不明显:薄膜的方阻均低于20Ω/□,晶粒沿(002)方向择优取向生长。同时AZO薄膜的表面粗糙度从5.25 nm降低到2.32 nm,且AZO薄膜的功函数为5.03 eV左右。(2)AZO透明导电薄膜作为阳极在绿色QLED器件中的应用不同溅射功率制备的AZO薄膜作为阳极构筑QLED器件,实验结果表明,当AZO薄膜溅射功率为125 W时器件性能最佳,更大溅射功率制备的AZO薄膜会引起器件较大的漏电流,进而引起器件效率的下降。不同溅射压强制备的AZO薄膜构筑的QLED器件实验结果表明:当AZO薄膜的溅射压强为1.0 mTorr时,器件性能最佳,优化后器件的最大亮度为102500 cd/m~2、最大电流效率为51.75 cd/A、最大外部量子效率(EQE_(max))为12.94%;且器件重复性良好。结合不同溅射压强下AZO/PEDOT:PSS层和AZO/PEDOT:PSS/TFB层薄膜的成膜性,单载流子器件J-V特性曲线分析:相比于其他条件,当AZO薄膜溅射压强为1.0 mTorr时,器件中电子-空穴注入更平衡。(3)V_2O_5作为空穴注入材料在绿色QLED器件中的应用在QLED器件中引入无机金属氧化物V_2O_5,首先设计具有三种不同空穴注入层结构的器件:V_2O_5、V_2O_5/PEDOT:PSS和V_2O_5-PEDOT:PSS。结合V_2O_5和PEDOT:PSS能级位置,V_2O_5-PEDOT:PSS混合空穴注入层构筑的器件空穴注入势垒最低,器件效率最佳。在此基础上,优化V_2O_5-PEDOT:PSS层的混合比例、紫外臭氧时间、厚度以及其它各功能层的厚度后,器件最大亮度、电流效率、EQE_(max)分别达到98300 cd/m~2、55.53 cd/A、13.85%。引入V_2O_5后器件的寿命相对于标准器件提高了3倍左右,达到9051 h,并且器件重复性良好。同时,由于V_2O_5的引入也解决了基于AZO电极QLED器件中空穴注入效率过高而造成的载流子不平衡的问题。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8
【图文】：

图 1-1 (a) QLED 器件结构示意图；(b) QLED 器件的工作机制图[23]1.2.2 QLED 的发展历程自从 1994 年首次构筑硒化镉(CdSe)量子点发光二极管以来[1]，QLED 器件得到发展。目前，关于 QLED 器件的研究方向包括很多，如：量子点合成方法、结

但开创了无机电子传输材料的研ian 等人[16]第一次将无机金属氧化物氧,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐)和 P过溶液法构筑了红、绿、蓝(R、G、B)三色-2 所示。RGB 三色 QLED 器件的亮度同8000 cd/m2、4200 cd/m2。由于 ZnO 纳米大的提升。此后，ZnO 纳米颗粒被广泛机、有机-无机杂化 CTL 器件，结果表能得到了迅速的发展。这种有机-无机杂定性和有机空穴传输材料相对较好的成

1-3 (a) 多种空穴传输材料 QLED 器件能级结构示意图[52]；(b) WO3/PEDOT:PSS 作为空穴传输QLED 能级结构示意图[53]为了提高空穴注入、传输效率，除上述构筑阶梯化空穴注入势垒，提高空穴注入外，也有科研工作者引入电极修饰材料，调控 ITO 电极功函数，以实现载流子注入。2017 年，Liang 团队[55]在器件中引入电极修饰材料乙氧基化聚乙烯亚

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本文编号：2768470