柔性无机电致发光器件及其在智能纺织品上的应用进展

柔性无机电致发光器件具有发光效率高、响应速度快、制备成本低、发光稳定等特点,可以实现柔性显示、智能传感等功能,在智能手机、电子皮肤、智能可穿戴等领域有着广泛的应用前景。而纺织材料的柔性、可穿戴性及成熟的加工技术使其成为柔性电致发光器件的优良载体。柔性无机电致发光器件主要包括硫化锌柔性电致发光器件、钙钛矿基柔性电致发光器件和其他无机发光材料基柔性电致发光器件,其与纺织材料的结合方法主要包括印刷、涂层、层压及编织等。因此,文章从无机电致发光材料出发,对其发展历程、设计思路、制备方法、发光原理及其在纺织品上的应用及存在的问题和面临的挑战进行综述,并对基于电致发光技术的智能可穿戴纺织品应用及发展展开讨论,以更好地推进智能纺织品的发展。

维生素C添加剂改善纯红锡基钙钛矿电致发光性能

铅基钙钛矿发光二极管(PeLED)具有发光可调、高亮度、高效率、宽色域、低成本、可溶液加工等优点,有望应用于固态照明、超高清显示和光通讯等领域。然而,铅基钙钛矿的毒性较大,对人体和环境均有危害,不符合可持续发展理念。纯红二维苯乙基碘化锡(PEA_(2)SnI_(4))钙钛矿具有超高色纯度、超宽色域(接近Rec.2020标准)、环境友好等优势,有望成为下一代显示用红色发光材料。但是,与铅基钙钛矿相比,锡基钙钛矿薄膜的生长速度较快,导致其薄膜的质量较差,并且Sn^(2+)离子容易氧化成Sn^(4+),产生非辐射复合。基于PEA_(2)SnI_(4)制备的纯红光PeLED的发光性能较差,远落后于铅基PeLED器件。本文发现了一种维生素C多功能添加剂,可降低锡基钙钛矿结晶,从而改善薄膜质量。同时,维生素C的还原性可有效抑制Sn^(2+)氧化成Sn^(4+)。因此,维生素C的添加显著降低了锡基钙钛矿薄膜的陷阱密度并抑制了非辐射复合率。添加剂的协同作用显著提升了纯红光PeLED的发光性能,其最大亮度由67.6 cd/m^(2)提高至513.6 cd/m^(2),最大外量子效率由0.2%提高至0.68%。该研究工作表明了基于PEA_(2)SnI_(4)的纯红光PeLED在显示领域的潜在应用价值,也为设计与制备高效锡基钙钛矿发光材料与器件提供了思路。

碳点基电致发光器件研究进展

荧光碳点(CDs)具有原料广泛、无毒无污染、发光颜色可调、低成本和生物相容性等优异特点,在发光领域具有广阔的应用前景。近年来,基于CDs的电致发光器件已经取得了不错的成就。本文总结了基于CDs的电致发光器件的最新进展,并且重点论述了合成高效CDs和调控器件结构以获得高性能器件的可行性策略。此外,结合CDs在电致发光器件应用中的发展现状以及未来需求分析,本文对实现高性能CDs基电致发光器件进行了展望。

基于准二维钙钛矿的窄线宽红光电致发光器件性能研究

金属卤化物钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有宽色域和高色纯度,在照明和显示方面有着广阔的应用前景。英国伦敦大学研究团队发表于Scientific Reports的一项开创性研究发现,每天只需暴露在红光下3 min,就能显著缓解视力下降。而钙钛矿的光谱可调性及较高的色纯度都为护眼红光PeLEDs的实现提供了保障。与以往的界面工程、配体工程等不同,本文从结构优化的角度来提升准二维钙钛矿红光PeLEDs的外量子效率(EQE),即结合微腔结构实现线宽更窄的红光电致发光器件。结果表明,将分布式布拉格反射镜(DBR)与PeLEDs相结合,设计并制备的基于微腔结构的高性能PeLEDs在窄化PeLED的电致发光(EL)半高全宽的基础上实现了EQE成倍增长,最大EQE能达到11.26%。相较于同条件下制备的参比器件,具有微腔结构的PeLED器件EL线宽窄化到参比器件的1/3,仅为11 nm。

Mn^(2+)掺杂准二维钙钛矿(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)的制备及其电致发光性能

制备了具有高荧光量子产率(photoluminescence quantum yield,PLQY)的Mn^(2+)掺杂准二维钙钛矿(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)(PEA为苯乙胺,y为Pb^(2+)占Mn^(2+)和Pb^(2+)总含量的物质的量分数)薄膜。宽带隙的(PEA)_(2)PbBr_(4)作为给体,掺杂杂质Mn^(2+)作为受体,构筑了双发射的激发态传递系统。通过调控Mn^(2+)掺杂的不同比例对(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)的发光性能和薄膜形貌的影响,发现当前驱体溶液中Mn^(2+)与Pb^(2+)的物质的量之比为1∶4时,薄膜有着最高的PLQY和最低的表面粗糙度。利用飞秒瞬态吸收(transient absorption,TA)光谱,追踪其动力学过程,发现主客体之间的激发态传递是通过电荷转移来实现的。为了研究材料的电致发光特性,我们将(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)作为活性层,加工得到了发光二极管(light emitting diodes,LEDs)。在室温下,器件发出明亮的橙色,其最高的发光强度为0.21 cd·m^(-2),外量子效率(external quantum efficiency,EQE)为0.0025%。

喷墨打印量子点电致发光显示关键材料与技术的前世与今生

胶体半导体量子点因其独特的纳米级传输效应、自发光特性以及与大面积工业印刷工艺兼容的流变学属性而备受学术界和工业界的关注。喷墨打印作为一种新兴技术,有望实现新一代可印刷、大面积、高性能图案化量子点发光二极管(QLED)。然而,目前喷墨打印QLED的制备过程存在墨水配方不当造成的界面侵蚀以及成膜后发光效率降低等问题,导致其性能与旋涂器件存在较大差距。本文首先概述了量子点显示技术的基本概念及发展现状,分析了三种喷墨打印技术的分类、原理及其优缺点。然后介绍了含镉、含铅和无铅无镉三类量子点,分析了它们在喷墨打印QLED中的研究进展,接着重点介绍了利用喷墨打印实现高性能QLED的几种典型策略,最后展望了喷墨打印QLED的发展趋势和美好前景。

咔唑基D-A-D型蓝色荧光材料的合成及电致发光性质研究

有机发光二极管(OLED)具有自发光、响应快、柔性可卷曲等优点,广泛应用于显示和固态照明等领域,然而高效的蓝光尤其深蓝光材料十分缺乏。咔唑因具有良好的热稳定性、空穴传输能力,同时结构易修饰、易于形成稳定的无定型薄膜,常用于构建蓝色荧光材料。本文以三氟甲基苯为电子受体,并以咔唑、3,6-二叔丁基咔唑为电子给体,设计合成了D-A-D型分子:CzCF_(3)Ph和BuCzCF_(3)Ph。通过改变给体强度,研究电子给体给出电子的能力对材料光电性质的影响。通过理论计算与光物理相关实验证明CzCF_(3)Ph、BuCzCF_(3)Ph属于传统的荧光材料,制备的OLED电致发光波长分别为442和436 nm;最大外量子效率分别为2.2%和1.8%,对应的最大电流效率分别为2.0和1.2 cd A^(-1);最大亮度分别为114和128 lm W^(-1)。色坐标分别为(0.16,0.09)和(0.16,0.07),接近国家电视标准委员会规定的纯蓝光CIE(0.14,0.08)。本文为蓝光材料的设计提供设计思路。

平行电极式电致发光纱线的构筑成型及其水上救援可穿戴应用

为了开发一种结构简单、高光亮的交流电致发光器件,采用硫化锌掺杂铜(ZnS:Cu)电致发光复合材料作为发光层,导电镀银纱线作为柔性电极,设计了一种平行电极式电致发光纱线。同时研究了电致发光颗粒含量对发光纱线的表面形貌、发光性能、耐摩擦性能、发光稳定性能等的影响。结果表明:所制备的电致发光纱线在电压和频分别为700 V和8 kHz时的最大光亮度达到161.71 cd/m^(2),同时随着频率的逐渐增大,发光波长可从513 nm变化到453 nm,具有出色的发光稳定性能、耐摩擦性能和力学性能。此外,发光纱线可在水下工作稳定,水下光亮度保持率保持在100%±2%,具有水上应急救援警示的应用潜力。该研究结果可为新型交流电致发光纱线的制备提供新思路,制备的电致发光纱线在视觉交互和环境示警方面具有一定的应用前景。

基于电致发光技术的女式智能夜跑服设计

针对城市夜跑运动存在的安全性问题,文章从夜跑运动的安全隐患、夜跑服现状入手,分析了电致发光技术对解决夜跑运动安全性的可行性。其次,阐述基于智能电致发光技术的女式智能夜跑服设计,从其外观设计及功能分区、色彩、面料测试、结构实现、电子系统设计等方面进行梳理。最后,结合智能夜跑服的功能性评价,完善具有时尚美观性与警示保护功能的智能发光夜跑服,为此类具有安全保护性产品的开发提供有效的方法借鉴。

氧化镍空穴材料在Ⅱ-Ⅵ族量子点电致发光器件中的应用进展

鉴于高效发光的Ⅱ-Ⅵ族量子点(Ⅱ-ⅥQD)电致发光(EL)器件已达到基本的商用需求,器件长期性能(寿命)受到了更多的重视。Ⅱ-ⅥQD EL器件中PEDOT:PSS材料易吸湿、易腐蚀ITO电极,这对器件寿命及商业应用潜力存在负面影响。采用高稳定性的NiO代替PEDOT:PSS可避免材料对器件稳定性产生影响。本文系统综述了NiO空穴材料在Ⅱ-ⅥQD EL器件中的研究进展,重点归纳了NiO薄膜的不同制备方法、掺杂和界面特性对器件性能的影响,最后对基于金属氧化物空穴功能层的Ⅱ-ⅥQD EL器件的研究趋势进行了展望,以期为制备在材料与器件层面稳定、高效的电致发光器件提供借鉴。

基于cycleGAN的太阳电池电致发光图像数据增强方法

针对光伏组件电致发光缺陷自动识别研究中训练用图像不足以及生成图像质量不佳的问题,采用cycleGAN生成了太阳电池EL缺陷图像,并与DCGAN生成的图像进行了综合性对比。将拍摄到的EL图像进行分类和数据增强形成训练集。接着采用训练集对cycleGAN与DCGAN进行训练。最后,从生成图像的有效性、相似性和多样性3个角度对比了两个模型所生成的图像。实验结果表明,cycleGAN所生成的图像中,有效图像的占比显著高于DCGAN。与真实拍摄的图像相比,cycleGAN所生成图像的感官相似性极高,难以通过人眼分辨。cycleGAN所生成图像的FID指标显著低于DCGAN。采用cycleGAN生成图像训练的分类模型对真实拍摄图像的准确率达到93.45%,当训练集中混入少量真实拍摄图像时,该准确率提升至98.26%,显著高于DCGAN。cycleGAN生成图像的平均MS-SSIM指标显著低于DCGAN。采用cycleGAN进行太阳电池EL图像的数据增强是一种行之有效的方法,在有效性、相似性和多样性3方面显著优于DCGAN。

光伏用电致发光缺陷检测仪成像系统性能评估方法

为提高电致发光缺陷检测仪成像系统性能评估过程中线对图像判别的准确率与重复性,文中参考相关标准,采用专用算法实现对线对图像的自动识别,并与人眼判别结果进行比较。同时建立模型,采用蒙特卡洛法评估算法判别线对图像的不确定度的方法,分析空间分辨率测试板加工误差、图像倾斜角度、图像灰度均匀度三个影响因素对算法判别的影响。结果表明,相对于人眼判别,采用算法判别的准确率和重复性较好,准确率达98%,重复性达100%。针对示例,采用蒙特卡洛法评定的算法判别不确定度结果为0.0387lp/mm。总体来说,相对于人眼判别,采用算法进行判别能在很大程度上提高电致发光缺陷检测仪成像系统性能评估过程中线对图像判别的准确率与重复性。

界面调控对柔性量子点电致发光器件性能的影响

近年来,柔性显示技术引起了人们的广泛关注,尤其在折叠手机、可穿戴电子等领域,柔性显示屏幕更是不可或缺。量子点发光二极管(Quantum dot light emitting diodes,QLEDs)因具有高色纯度、高效率、高稳定性等特点而在柔性显示领域展现了独特的优势。本文首先介绍了柔性量子点发光二极管(flex-QLEDs)及其近期进展,然后讨论了器件结构及界面调控对发光性能的影响。在多层异质结构的flex-QLEDs的基础上,总结了三种界面调控方法:阳极界面调控、阴极界面调控、发光层调控。调控聚焦于降低表面粗糙度、增强界面结合力、优化各层能级。最后,对目前flex-QLEDs的性能进行了比较与总结,并对未来面临的挑战和机遇进行了展望。

高电场下ZnS:Cu 复合涂层的电致发光机理

输变电设备安装运行过程中不可避免产生各种绝缘缺陷,将电致发光材料引入绝缘系统,能够直观显示高电场区,进而实现绝缘缺陷的自检测。该文针对ZnS:Cu复合涂层在高电场下的电致发光机制进行研究,利用棒–板结构电极在变压器油与空气中的不同特点,通过发光分布、放电电流与表面电荷等特性的观测,分别考察在无放电和有放电情况下的电致发光特征。结果表明,ZnS:Cu复合涂层的电致发光来源于无放电时的电荷极化发光与高电场下的气体放电诱导发光,其中电荷极化发光分布与电场强度密切相关;放电起始后,气体放电沉积在涂层表面的正负电荷向ZnS:Cu迁移形成激子,进而以辐射跃迁的方式产生发光。实验获得了ZnS:Cu复合涂层的基本发光机制,对在电场分布定性表征与绝缘缺陷自诊断中的应用具有指导意义。

薄膜电致发光器件的光功率耗散特性

针对薄膜型电致发光器件中的光损耗限制器件外部量子效率问题,提出结合多层薄膜结构和经典电磁学理论,研究薄膜型电致发光器件的光功率耗散特性.分别讨论了发光层的折射率以及器件结构对器件光功率耗散特性的影响.结果表明:使用高折射率的发光层,可以显著降低器件中表面等离极化激元引起的光损耗;由于不存在波导和衬底模式,顶发射器件结构在光取出效率方面上具有优势.

一种新型的稀土有机电致发光材料:Tb(asprin)_3phen

文报道了乙酰水杨酸为第一配体 ,邻菲罗啉为第二配体的铽配合物这种新型电致发光材料 ,并通过引入导电高分子材料PVK来改善配合物的成膜性和导电性 ,使其可应用于电致发光器件的发光层。我们制备了单层电致发光器件ITO/PVK :Tb(asprin) 3phen/Al,并对其电致发光性能进行了研究。结果表明该配合物具有很好的光致发光性能和电致发光性能。通过测量材料的激发谱和发射谱 ,我们初步探讨了器件的电致发光机理 ,认为是PVK及Tb(asprin) 3phen激发态的载流子被Tb3 +俘获并与符号相反的载流子在Tb3 +中心上复合 。

面向显示应用的胶体量子点电致发光二极管:进展与挑战

胶体量子点(Quantum dots,QDs)具有发光波长易调谐、窄发射、高效率等优点,且相应的量子点发光二极管(Quantum dots light emitting diodes,QLEDs)具有可溶液处理、低成本的制造工艺,有利于实现下一代广色域、高对比度、大面积和柔性显示。然而,基于QLED的显示应用还存在器件性能和图案化技术等方面的挑战。随着材料和器件的优化,QLED显示研究得到了进一步的发展。本文首先介绍了面向显示应用的QDs和QLED的发展历程,然后说明QLED在显示应用方面的挑战和研究进展,最后总结全文并展望显示领域的发展方向。

面向量子点电致发光二极管的蓝光InP和ZnSe量子点研究现状

作为传统显示器强有力的竞争者之一,量子点发光二极管(QLED)在显示领域备受关注。然而,高性能蓝光QLED器件的发光材料中通常含有镉或铅,这两类重金属有毒元素对人体健康和生态环境不利,也阻碍了QLED器件的规模化商用进程。因此,高质量无镉无铅型蓝光量子点材料的研发成为推动新型显示产业发展的动力和业界迫切追求的目标。历经数十年发展,InP和ZnSe等无镉无铅量子点材料的蓝光发射性能已取得较大进步,随着合成策略及蓝光材料的进一步优化改进,环境友好型蓝光量子点发光二极管器件性能有望追上传统红、绿光量子点器件的步伐。本文分别从合成优化手段、表面包覆策略、核壳结构类型、发光性能参数等方面进行汇总,系统综述了当前无镉无铅型蓝光InP和ZnSe量子点材料的研究进展,指出了QLED蓝光材料未来的发展方向。

无机电致发光材料的制备方法与研究现状

较系统地阐述无机电致发光材料的类型、发光原理及器件构成,以及无机薄膜电致发光材料的制备方法、研究的最新进展及今后的发展趋势。

深蓝光发射碳点的改性及在电致发光器件中的应用

深蓝色电致发光二极管(LED)在显示和照明领域中发挥着至关重要的作用。然而,目前报道的蓝色发光二极管的发射波长仅能达到460~480 nm,难以实现更短波长的发射。柠檬酸和尿素体系碳点作为一种荧光可调的发光材料,在深蓝发光方面具有优势。然而,柠檬酸尿素体系碳点是由富含亲水性官能团的小分子作为前驱体合成,因此,合成的碳点为亲水性碳点,严重限制了其在电致发光器件中应用。在此,本工作提出了一种以柠檬酸和尿素为前驱体,油胺为表面改性剂,一锅法合成疏水性碳点的方法,通过油胺中的氨基与碳点表面的羧基进行酰胺化反应,使油胺的长链烷烃包覆在碳点表面,实现疏水性碳点的可控合成,保持了碳点的深蓝光发射,并将其成功应用于电致发光器件。