镉系量子点材料的制备及其发光二极管结构优化

量子点(QDs)纳米晶体具备出众的窄半峰宽,且尺寸和发光波长易调节等优点,成为纳米材料领域的新星,而量子点电致发光二极管(QLED)的应用也随之得到研究人员的关注。文章的研究通过材料配比的设计,调节CdZnS-QDs的尺寸和发光波长,使其在CdSe-QDs基QLED中辅助器件的性能提升,最终能得到光致发光波长在425~455 nm的蓝紫色CdZnS-QDs。使用宽带隙的CdZnS-QDs作为器件的无机插入层材料,能够对CdSe-QDs作为发光层的QLED的能带匹配、激子传递和界面修饰等进行优化。通过对比实验探索最佳的QDs合成策略,精确控制QDs的发光峰位,并将得到的结晶性强且尺寸均匀的量子点制备CdSe-QDs基电致发光器件,在发光层与无机电子传输层之间插入制备的CdZnS-QDs,得到的器件在电流密度为1000 mA/cm^(2)时,亮度从227188 cd/m^(2)提升到313775 cd/m^(2),最大的电流效率达到38.1 Cd/A。该方法可以为QLED结构的设计提供新的思路。

氢氟酸处理InP/GaP/ZnS量子点的光学性能及其发光二极管应用

采用氢氟酸(HF)原位注入法制备了InP/GaP/ZnS量子点。通过紫外/可见/近红外光谱、光致发光光谱、透射电镜、球差校正透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试手段分析了HF对InP量子点的发光性能影响。实验结果表明,HF刻蚀减少了量子点表面氧化缺陷状态,有效控制了InP核表面的氧化,并且原子配体形式的F-钝化了量子点表面的悬挂键,显著提升了量子点的光学性能。HF处理的InP/GaP/ZnS量子点具有最佳的发光性能,PLQY高达96%。此外,用HF处理InP/GaP/ZnS量子点制备的发光二极管,其发光的电流效率为6.63 cd/A,最佳外量子效率(EQE)为3.83%。

量子点发光二极管传输层研究进展

量子点发光二极管(QLED)凭借着色纯度好、半最大发射带宽窄、无机成分寿命长、合成工艺简单等优点,在显示和固态照明等领域表现出广泛的应用潜力。近年来,QLED的性能提升迅速,有取代有机发光二极管(OLED)的趋势。QLED的传输层材料的选择对提高器件的载流子注入起到了至关重要的作用。传输层的化学性质及其界面也会对器件的稳定性和寿命产生影响。本文总结了QLED传输层的研究现状,分析了制约QLED性能的因素,介绍了其性能改进的方向方法,并展望了QLED的未来发展。

自浸润式纳米压印耦合实现量子点发光二极管性能提升

胶体量子点材料因其优良的窄发射光谱、可调发射波长、高发光效率和优异的稳定性而被广泛研究,且同时具有溶液可加工性使得量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diode,QLED)具有广泛的适用性和应用。然而,器件自身存在的基底模式导致QLED器件大量光子被限制在内部无法利用。本文基于纳米压印工艺同时利用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)材料本身的表面结合能开发出溶剂自浸润式纳米压印工艺,对压力依赖度低的同时简化了工艺流程,制备出高质量周期性的1.3,1,0.5μm三种尺寸的微纳结构图案层,对红、绿、蓝三色QLED器件进行耦合实现光提取。在这种情况下,1.3μm微纳结构耦合绿光QLED器件亮度达到715069 cd·m^(-2),最大外量子效率(External quantum efficiency,EQE)和电流效率分别提升至12.5%和57.3 cd·A^(-1);1μm尺寸耦合的蓝光QLED器件各电学性能提升接近200%;0.5μm尺寸耦合红光QLED器件EQE也从17.3%提升至20.5%。并通过角分布测试,证明微纳结构不会对QLED器件发光强度造成影响,仍然接近朗伯体发射。本工作提出的溶剂自浸润式纳米压印工艺及QLED光提取方法,为QLED的性能提升提供了一条简单有效的途径。

LiCl掺杂PEDOT∶PSS提高蓝光量子点发光二极管的性能

基于全溶液制备的量子点发光二极管(QLEDs)通常存在电子-空穴注入不平衡的问题,严重地限制了蓝光QLEDs器件性能的提升。本文研究了不同浓度的金属卤化物(Li Cl)掺杂对聚(乙烯二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)薄膜的形貌、导电率、透光性以及所制备QLEDs器件性能的影响规律。实验结果表明,Li Cl的掺杂浓度(质量分数)为2%时蓝光QLED器件性能的提升效果最佳,这主要归因于Li Cl掺杂后的PEDOT∶PSS薄膜导电率和透光性的增强以及器件中空穴注入效率的提高。相较于未掺杂的PEDOT∶PSS基QLED器件,基于Li Cl掺杂的蓝光QLED器件的最大亮度、峰值电流效率、峰值功率效率和峰值外量子效率分别从5 083 cd·m^(-2)、0.91 cd·A^(-1)、0.59 lm·W^(-1)和2.31%提升到7 451 cd·m^(-2)、1.38 cd·A^(-1)、0.89 lm·W^(-1)和3.51%。结果表明,采用Li Cl掺杂PEDOT∶PSS空穴注入层是提高蓝光QLED性能的一种有效策略。

2-己基癸酸改性的全溶液制备的CsPbBr_(3)量子点发光二极管

钙钛矿量子点发光二极管是极具发展潜力的新型显示技术。全无机CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点具有优异的光电性能,然而合成CsPbX3量子点时往往需要油酸(OA)和油胺(OAm)等配体的参与,这些配体和量子点之间的动态结合方式使其极易从量子点表面脱落,进而引发量子点的不稳定性现象。此外,油酸油胺的绝缘特性会阻碍发光二极管中载流子的传输并恶化器件性能。鉴于此,本文以CsPbBr_(3)量子点为研究对象,采用短链配体2-己基癸酸(DA)部分取代长链OA配体,系统探究了不同DA/OA摩尔比对CsPbBr_(3)量子点光学性能的影响。结果表明,经DA修饰的CsPbBr_(3)量子点表现出高达88.64%的光致发光量子产率。随后,将优化后的CsPbBr_(3)量子点应用到全溶液制备的发光二极管中,器件的最高亮度和最大外量子效率分别从9 cd·m^(-2)和0.04%提升至155 cd·m^(-2)和0.14%。接着,通过优化钙钛矿发光层和空穴传输层之间的能级匹配,进一步将器件的亮度和外量子效率提升至436 cd·m^(-2)和0.20%。

ZnSe基蓝光量子点的中间壳层结构调控及其发光性能研究

ZnSe作为一种不含重金属的宽带隙量子点(QDs),近年来在蓝光量子点及其发光二极管器件领域受到广泛关注。然而,ZnSe基核壳结构蓝光量子点的核壳界面处通常存在较大的晶格失配,易于形成缺陷态捕获载流子,从而影响其光学性能。本文通过将均质的单层ZnSeS合金层替换为具有组分渐变结构的ZnSeS合金层,合成了具有径向方向Se/S浓度渐变梯度的ZnSeS合金中间壳层的ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnS量子点,并利用X射线衍射谱、稳态光致发光光谱、时间分辨发光光谱、透射电镜和电致发光测试等表征手段研究了不同合金中间壳层对量子点结构、形貌和光学性能的影响。结果表明,所合成的具有组分梯度ZnSeS壳层的量子点的发射波长均为深蓝色(444.5 nm),发射线宽窄(<18 nm),尺寸均一,具有闪锌矿结构,结晶度高;随着ZnSeS合金中间壳层沿量子点径向方向组分渐变平滑度的不断提高,量子点的荧光量子效率(PLQY)和色纯度等光学性质依次改善,其中通过S原子扩散形成的具有线性缓变ZnSeS壳层的量子点具有最窄的发射线宽(15.8 nm)和最高的PLQY(20.7%)。利用这种具有最优荧光性能的量子点作为发光材料制备的发光二极管器件的最大外量子效率为1.8%,最高亮度为750 cd/m^(2)。本研究提出的量子点合成方案和结构优化策略有助于促进高质量无毒蓝光ZnSe基核/壳量子点的发展。

褶皱衍射光栅提升绿光量子点发光二极管的光耦合输出效率

为了解决绿光量子点发光二极管(QLED)基底模式陷入光问题,首先通过在柔性聚二甲基硅氧烷基底上蒸镀铝层,自发形成了准周期褶皱结构。这种简单、有效的方法可以制作大面积的褶皱结构,所制作的褶皱结构具有随机取向和宽周期分布的特点。然后,将褶皱结构作为外结构引入到QLED中,构筑了高效的绿光QLED。与参考QLED相比,褶皱QLED的外量子效率(EQE)从12.09%增加到16.06%,提升了32.8%;最大亮度从184600cd·m^(-2)增加到226500cd·m^(-2),在不改变发光峰位的情况下实现了基底模式陷入光的高效提取,为提升绿光QLED性能提供了一种新的选择。

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。

适用于喷墨打印制备发光二极管的ZnO量子点配体研究

喷墨打印工艺具有无接触、材料利用率高、成本较低,以及可图案化等优势,是制备全彩量子点显示的关键技术.迁移率高、材料稳定性好的ZnO量子点薄膜作为电子传输层一直是制备量子点发光二极管的重要材料.然而,在ZnO薄膜干燥的过程中,存在ZnO量子点团聚的问题,破坏了ZnO薄膜的形貌和厚度均一性,进而劣化了器件的发光性能.通常在ZnO量子点合成后需要加入配体乙醇胺来将其稳定分散.但是研究发现,当ZnO量子点在空气中干燥成膜时,其与乙醇胺配体连接的化学键容易断裂,使ZnO量子点之间发生聚集.同时氧含量随着时间不断上升,表明外界的水氧结合在薄膜表面,进一步加剧了ZnO量子点之间的团聚.通过使用结合更加紧密的乙二胺四乙酸配体可有效地改善该现象,制备出形貌良好、厚度均匀的ZnO薄膜,进而制备出高效稳定的喷墨打印量子点发光二极管.

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。

利用ZnCl_(2)原位钝化电子传输层提高量子点发光二极管性能

在量子点发光二极管(QLED)中,电子-空穴注入不平衡和量子点层/电子传输层间界面的荧光猝灭限制着QLED效率的提升。基于此,采用金属卤化物(ZnCl_(2))原位处理电子传输层方法来减少氧化锌(ZnO)电子传输层的氧空位,同时有效钝化其表面不饱和键,因此在一定程度上实现抑制量子点/电子传输层界面的荧光猝灭和提高QLED中的电子-空穴注入平衡的目的,最终得到了高亮度、高效率的QLED。原位钝化处理后的ZnO基QLED的最大亮度、峰值电流效率、峰值功率效率和峰值外量子效率(EQE)分别从未处理QLED的176800 cd/m^(2)、9.86 cd/A、8.38 lm/W和7.42%提高到219200 cd/m^(2)、15.14 cd/A、12.66 lm/W和11.65%。结果表明,ZnCl_(2)原位钝化ZnO电子传输层对QLED性能的提升起到重要的作用。

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。

基于有机-无机混合配体置换的蓝光量子点发光二极管性能

相较于红光和绿光量子点发光二极管(QLED),制备高效蓝光QLED仍然具有挑战性。比较研究了有机配体(辛硫醇,OT)、无机配体(ZnCl_(2))和有机-无机混合配体(OT和ZnCl_(2))置换原始油酸配体对量子点(QD)的光致和电致发光性能的影响规律及机制。实验结果表明,有机-无机混合配体置换对蓝光QLED的发光性能的提升效果最佳,ZnCl_(2)配体次之,辛硫醇配体最小,这主要归因于三种配体置换后量子点表面缺陷钝化以及量子点价带顶能级上移程度方面的差异。相较于原始油酸配体置换QLED,基于有机-无机混合配体置换量子点蓝光QLED的峰值功率效率和最高外量子效率分别约提高了2.08倍和1.89倍,最高亮度从2413 cd/m^(2)提高到了6994 cd/m^(2)。该研究为调控量子点表面化学性质和提高蓝光QLED性能提供了一种有效策略。

Ti_(3)C_(2)T_(x)掺杂PEDOT:PSS提升蓝色量子点发光二极管性能

空穴注入效率低是制约蓝色量子点发光二极管(QLEDs)性能的关键因素。通过提升PEDOT:PSS的电导率来增加器件的空穴注入效率是提升蓝色QLEDs性能的重要方向。由于二维材料碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))具有较高的导电性、丰富的表面官能团及良好的亲水性等优点,有望通过掺杂提高PEDOT:PSS的电导率。本文采用HCl/LiF刻蚀法制备了单层Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片,并将其掺杂到PEDOT:PSS中制备了蓝色QLEDs器件。结果表明,当Ti_(3)C_(2)T_(x)的掺杂量为0.1%时,器件的最大外量子效率和电流效率分别达到15.2%和14.42 cd·A^(-1),与参比器件的9.09%和7.68 cd·A^(-1)相比,分别提高了67%和87%。Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对蓝色QLEDs器件性能提升有两个作用,一方面诱导PEDOT的构型从苯态到喹啉态转变,形成紧密堆积的大尺寸PEDOT纳米晶,并将这些导电纳米晶连接起来,构筑了新的电荷传输通道,提高了复合层的电导率;另一方面,通过掺杂实现了PEDOT:PSS功函数的调节,提升了蓝色QLEDs器件的空穴注入效率。

利用热致延迟荧光材料提高InP/ZnS无镉量子点发光二极管的性能

充分利用三重态激子是提高发光器件效率的重要途径.磷光材料和热致延迟荧光材料(thermally activated delayed fluorescence, TADF)均可以实现对三重态激子的利用.然而,目前在量子点发光二极管中,采用TADF材料来实现对三重态激子的利用进而提高发光效率的工作还很少.本文采用了TADF材料4,5-二(9-咔唑基)-邻苯二腈(2CzPN)掺杂聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)(1:5)作为空穴传输层(hole transporting layer, HTL),制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PVK:2CzPN/InP/ZnS QDs/ZnO/Al的量子点发光器件.结果表明, 2CzPN的引入可以提升器件的空穴传输效率,使注入的电子和空穴趋于平衡;同时,通过2CzPN中的反系间窜越过程实现了对三重态激子的利用,并通过HTL和量子点InP/ZnS之间的F?rster能量转移过程提高了InP/ZnS无镉量子点发光二极管的效率,使其最大发光亮度达到513 cd/m2.相比未掺杂控制器件的最大发光亮度(407 cd/m2),实现了26%的增长.同时,使得最大电流效率较未掺杂控制器件提高了4倍,增加到1.6 cd/A.

溴基钙钛矿量子点发光二极管的制备及性能优化

为了研究量子点发光层薄膜厚度对钙钛矿量子点发光二极管(perovskite quantum dot lightemitting diodes,PeLED)电-光转换效率的影响,采用配体辅助再沉淀法(ligand assisted reprecipitation,LARP)室温合成铯铅溴(CsPbBr_(3))钙钛矿量子点,并用其制备出稳定绿光发射的PeLED.通过比较不同发光层厚度CsPbBr_(3)PeLEDs的发光效率,获得量子点发光层的最佳膜厚为43.2 nm.采用CsPbBr_(3)作为PeLED发光层时的器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)较低,为提高PeLED的电-光转换效率,用FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)量子点替代CsPbBr_(3)作为发光层,并选用聚乙烯基咔唑(polyvinylcarbazole,PVK)、聚[(N,N'-(4-正丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺)-ALT-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)](poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(4,4'-(N-(4-butylphenyl)))],TFB)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzi,Poly-TPD)和聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-triMethylphenyl)aMine,PTAA])等4种不同的空穴传输层.光致发光光谱和电学性能测试结果表明,空穴传输层为TFB时,FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)PeLED由于具有较高的空穴迁移率,EQE最高可达4.2%.实验结果证明TFB适于作为FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)PeLED的空穴传输层材料.

喷墨打印镉基绿光量子点发光二极管及其界面

喷墨打印镉基量子点发光二极管(QLEDs)有望应用于大尺寸全彩显示面板且具有材料利用率高的特点而广受关注。但目前喷墨打印器件效率远低于旋涂制备的同结构器件,针对这一问题,本文研究了在PVK空穴传输层上喷墨打印绿光量子点器件及量子点墨水溶剂对传输层界面的影响。研究发现,喷墨打印过程中的层间互溶是影响器件效率的关键,在采用正交溶剂结合喷墨工艺优化实现了高质量的膜层与界面后,获得了6.3%的喷墨印刷绿光QLEDs外量子效率。

调控空穴传输层的分子取向提高量子点发光二极管稳定性策略

量子点发光二极管是当前研究的重要方向,QLED因其良好的性能受到了广泛的关注,而其寿命与效率也成为了当前制约其发展的问题。QLED的稳定性主要取决于载流子注入稳定性和电荷平衡。通过调控空穴传输层的分子取向的方式调节载流子与电荷平衡,一定程度上提升了QLED的稳定性。

无镉无铅环保型蓝光量子点及其发光二极管器件

量子点及其发光二极管器件在显示领域展现出极大的潜力。然而,研究较为成熟的镉系量子点和钙钛矿纳米晶由于含有镉和铅等元素,对环境和人类健康有着较大威胁,限制了其更大规模的应用,无镉无铅量子点及其发光二极管器件显示出更大的潜力。目前,红光和绿光的研究进展较快,而蓝光的报道较少,器件性能也明显落后。本文总结了以磷化铟(InP)、硒化锌(ZnSe)和卤化铜基钙钛矿(Cs3Cu2I5)为代表的几种无镉无铅蓝光量子点材料及其发光二极管器件的研究进展,分别从材料的结构设计、制备工艺以及器件的结构优化、性能表征等方面进行了总结和分析,并对未来无镉无铅环保型蓝光量子点及其发光二极管器件的发展进行了展望,从材料和器件两方面分别提出了可以继续探索和发展的方向。