CdZnSe基厚壳层量子点的合成及其在白光LED的应用研究
发布时间：2021-06-10 00:52
近年来,量子点（quantum dots,QDs）因其具有发射线宽窄、色彩纯、发光波长可调等优异的光学特性,俨然已成为下一代照明和显示领域研究的热点。然而在实际应用中,大多数量子点在成膜后容易发生严重的荧光猝灭现象,导致光电子器件性能急剧降低。研究表明,厚壳层量子点能有效抑制量子点点间能量传输,保证量子点成膜后的光学性能。然而,到目前为止,传统的二元厚壳层核/壳量子点在壳层生长过程中,核壳之间较大的晶格失配度会在生长界面附近产生额外的晶格应力,进而产生晶格缺陷,最终导致量子点发生荧光猝灭。针对这一问题,本论文采用三元CdZnSe合金量子点作为发光核心,ZnSe、ZnS量子点作为壳层材料,构建厚壳层CdZnSe/ZnSe/ZnS量子点。本文研究了厚壳层CdZnSe/ZnSe/ZnS量子点的成核特性、生长规律以及壳层厚度对量子点发光性能的影响,讨论了厚壳层量子点对点间能量传输的抑制作用以及不同壳层厚度量子点对白光LED器件性能的影响。主要研究内容如下:首先,利用有机金属法合成了三元CdZnSe合金量子点发光核心,通过改变反应条件可实现CdZnSe核量子点发光波段在460-650 nm范围内...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
QLED与OLED显示效果对比[10]
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文2图1-1QLED与OLED显示效果对比[10]此外，电子/空穴很容易转移到具有较多表面缺陷态的量子点表面，此时被转移的电子或空穴就不会参与辐射复合过程而释放荧光，能量而是通过非辐射复合的方式以热能等其他形式释放，进一步导致荧光猝灭，如图1-2所示。到目前为止，量子点间的能量转移机制问题仍处于研究的热点，大量研究结果表明，通过增大相邻量子点间的间距能有效降低量子点间的相互耦合作用[21-23]。如何有效的提高量子点膜的荧光量子产率，依然是当今QLED研究的一个亟待解决的关键问题。图1-2量子点能量传输及荧光猝灭示意图
拥?近年来，研究人员提出了厚壳层的巨型量子点(giantQDs)[24-26]，其目的是为了减小量子点的点间作用，提高膜的荧光量子产率。这种量子点以窄禁带的材料如CdSe作为发光核心，以相对较宽禁带的材料如ZnSe，ZnSeS，ZnS、CdS等作为壳层。这类量子点具有I型能级结构，电子和空穴局限在核内，通过厚壳层的阻隔作用将发光核心隔离开来，可降低量子点间的耦合，进而抑制点间能量传输。例如，当量子点点间距离d大于Foster半径R0(d>R0)时，可有效抑制量子点间的荧光共振能量转移(Fluorscenceresonanceenergytransfer,FRET)，见图1-3。值得一提的是，这类量子点还有望解决量子点的荧光闪烁问题[27-28]。此外，厚壳层量子点还具有较强的稳定性，有良好的实际应用前景[29]。尽管如此，至今厚壳层的巨型量子点在室温下的量子产率仍然较低(<80%)，严重制约了此类量子点在LED器件方面的应用。以CdSe/CdS(5nm)为例，其量子产率要比CdSe/CdS(薄壳层)的低30%左右[30-31]。因此，在保证高荧光量子产率的前提下，采用厚壳层降低点间作用的研究具有重要意义。图1-3厚壳层抑制量子点间能量传输示意图研究表明，在壳层增厚的同时会带来晶格应力的增长，这样有可能对核产生过度挤压形成缺陷，进而产生大量的非辐射复合通道，降低其发光性能[32-33]，这是厚壳层量子点发光性能降低的主要原因之一。因此，需设计合适的核壳体系减小晶格应力，减小厚壳层带来的晶格缺陷。此外，俄歇复合也是量子点发光效率降低的另一主要因素。2010年George等人采用Kane的有效质量近似模型计算得出，采用平滑势阱构建核壳量子点可将俄歇复合速率降低3个数量级[34]。近期Jain课题组的理论计算结果表明，具有平滑势阱的CdSe/CdS核壳量子点有望将俄歇复合效率降低至原来的1/10000
本文编号：3221676
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
QLED与OLED显示效果对比[10]
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文2图1-1QLED与OLED显示效果对比[10]此外，电子/空穴很容易转移到具有较多表面缺陷态的量子点表面，此时被转移的电子或空穴就不会参与辐射复合过程而释放荧光，能量而是通过非辐射复合的方式以热能等其他形式释放，进一步导致荧光猝灭，如图1-2所示。到目前为止，量子点间的能量转移机制问题仍处于研究的热点，大量研究结果表明，通过增大相邻量子点间的间距能有效降低量子点间的相互耦合作用[21-23]。如何有效的提高量子点膜的荧光量子产率，依然是当今QLED研究的一个亟待解决的关键问题。图1-2量子点能量传输及荧光猝灭示意图
拥?近年来，研究人员提出了厚壳层的巨型量子点(giantQDs)[24-26]，其目的是为了减小量子点的点间作用，提高膜的荧光量子产率。这种量子点以窄禁带的材料如CdSe作为发光核心，以相对较宽禁带的材料如ZnSe，ZnSeS，ZnS、CdS等作为壳层。这类量子点具有I型能级结构，电子和空穴局限在核内，通过厚壳层的阻隔作用将发光核心隔离开来，可降低量子点间的耦合，进而抑制点间能量传输。例如，当量子点点间距离d大于Foster半径R0(d>R0)时，可有效抑制量子点间的荧光共振能量转移(Fluorscenceresonanceenergytransfer,FRET)，见图1-3。值得一提的是，这类量子点还有望解决量子点的荧光闪烁问题[27-28]。此外，厚壳层量子点还具有较强的稳定性，有良好的实际应用前景[29]。尽管如此，至今厚壳层的巨型量子点在室温下的量子产率仍然较低(<80%)，严重制约了此类量子点在LED器件方面的应用。以CdSe/CdS(5nm)为例，其量子产率要比CdSe/CdS(薄壳层)的低30%左右[30-31]。因此，在保证高荧光量子产率的前提下，采用厚壳层降低点间作用的研究具有重要意义。图1-3厚壳层抑制量子点间能量传输示意图研究表明，在壳层增厚的同时会带来晶格应力的增长，这样有可能对核产生过度挤压形成缺陷，进而产生大量的非辐射复合通道，降低其发光性能[32-33]，这是厚壳层量子点发光性能降低的主要原因之一。因此，需设计合适的核壳体系减小晶格应力，减小厚壳层带来的晶格缺陷。此外，俄歇复合也是量子点发光效率降低的另一主要因素。2010年George等人采用Kane的有效质量近似模型计算得出，采用平滑势阱构建核壳量子点可将俄歇复合速率降低3个数量级[34]。近期Jain课题组的理论计算结果表明，具有平滑势阱的CdSe/CdS核壳量子点有望将俄歇复合效率降低至原来的1/10000
本文编号：3221676
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