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。

以二氢苊骨架构建的深蓝光有机电致发光材料

合成了4种在二氢苊骨架上连接咔唑或三苯胺电子给体和氰基苯电子受体的发光材料,考察了电子给体连接方式及种类对材料光电性能的影响.目标化合物的单晶结构分析结果显示,位阻导致给/受体与二氢苊骨架不共平面,从而降低了共轭程度,消除了分子间π⁃π堆积作用,分子间依靠大量的C—H…π分子间相互作用稳定,只有3CzAB存在分子内π⁃π堆积作用.4种化合物均具有非常高的热稳定性,5%热失重温度(Td,5%)高于343℃.这些材料在PMMA薄膜中的发光均为深蓝光发射(403~432 nm),光致发光效率高(0.60~0.94),荧光寿命为5.4~8.6 ns.电致发光性能测试结果表明,以三苯胺为给体的材料PaAB的电致发光性能最佳,最大亮度可达2427 cd/m,峰值电流效率、功率效率和外量子效率分别为2.43 cd/A,1.53 lm/W和1.58%,色坐标(CIEx,y)为(0.15,0.09),为深蓝光发射.

基于BCzVB的高效非掺杂蓝色有机电致发光器件

以超薄插入方式制备了基于BCzVB(1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene)的高效非掺杂蓝色有机电致发光器件.器件的结构为ITO/MoO_(3)/TAPC(1,1-bis((di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane,50 nm)/BCzVB(x nm)/CBP(4,4’-N,N’-dicarbazole-biphyenyl,20 nm)/BCzVB(x nm)/TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene,20 nm)/LiF(1.5 nm)/Al.当BCzVB厚度x为0.3 nm时,器件的最高亮度为12800 cd/cm^(2),最高外量子效率为2.1%(电流效率2.8 cd/A),CIE色坐标为(0.15,0.17).通过优化空穴注入层MoO_(3)的厚度,器件的最高亮度和外量子效率分别达到了14200 cd/cm^(2)和4.2%(电流效率为5.66 cd/A),外量子效率提升了一倍.这远超目前报道的基于BCzVB蓝色OLED的最高效率.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

主客体掺杂的电化学共聚合发光薄膜的高性能有机电致发光器件研究

电化学聚合发光薄膜虽已成功应用于有机电致发光器件中,但其发光性能仍与旋涂薄膜和蒸镀薄膜相距甚远。因此,提高电聚合发光薄膜的发光性能仍然是一个艰难的挑战。电化学共聚合是提高薄膜发光性能的有效方法。以DBTSo和TCSoC作为主体分别与TCBzC客体共聚合,共聚合后薄膜的平整性和致密性都得到了改善。DBTSo结构与TCBzC相差较大,形成的共聚合薄膜发光性能较差。TCSoC的结构与TCBzC相似,共聚合发光器件的最大发光亮度为2300cd/m^(2),最大发光效率为2.06cd/A。与TCBzC器件相比,最大亮度提高了88%,最大效率提高了1.67倍,为电化学聚合发光薄膜性能的提升提供了一个选择方案。

间隔层对有机电致发光激基复合物的影响

本论文通过构建不同结构的有机电致发光器件(OLED),深入探究了间隔层对激基复合物效率的影响。间隔层的加入可以和发光层中的材料产生界面激基复合物,较低能级的激基复合物可以有效接收来自周围发光层中的长程能量传递,增加能量利用效率。其中单间隔层有机材料为DMAC-DPS的OLED器件获得了最大功率效率、电流效率和外量子效率,分别为47.47 lm/W、45.34 cd/A和15.60%。此外在发光层中插入多层间隔层进一步探究OLED效率影响,获得的最大功率效率电流效率和外量子效率分别为48.13 lm/W、47.14 cd/A和14.32%。为排除发光层中激基复合物之间短程能量互相传递影响,将发光层中掺杂的DMAC-DPS分离出来单独放置在发光层中。该系列的前两个器件由于厚度为7 nm,含有大量的DMAC-DPS分子。淬灭会导致器件效率的降低。最大功率效率和电流效率分别为39.39 lm/W和40.74 cd/A。二元掺杂器件通过在发光层中加间隔层以增加能量利用率,在性能上十分接近三元掺杂OLED器件,为简单OLED器件提供了思路。

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。

有机电致发光器件及显示驱动研究进展

经过30多年的发展,得益于对高效有机半导体材料、新型器件结构、器件工作机理的深入理解以及产业界坚持不懈的工程探索,有机发光二极管(Organic light‑emitting diodes,OLEDs)的综合性能取得了突破性进展,并成功实现了商业化应用,OLEDs新型显示已成为新一代信息技术的先导性支柱产业。本文将从OLEDs器件角度阐述有机电致发光器件以及显示驱动的研究进展,首先结合光电器件性能提升介绍OLED的基本器件结构演变过程,随后系统性重点阐述现阶段产业上广泛使用以及极具应用前景的器件结构,包括p‑i‑n OLEDs器件结构、叠层器件结构、非掺杂器件结构,最后简述OLEDs显示驱动技术,以期为相关科研工作者提供一些有益的参考。

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.