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。

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。

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%。

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。

平板显示技术的新星——量子点发光二极管

信息化时代,移动设备的屏幕技术竞争可谓是非常激烈,对于新兴的显示技术,商家们都想在移动设备上一显身手,有人会说下一代平板显示器是量子点发光二极管QLED,有人又会问OLED还没有普及,怎么又来了QLED?何为量子点?QLED如何能成为OLED的强有力的竞争对手?本文将带领您进入平板显示的奇妙世界。

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。

适用于下一代显示技术的量子点发光二极管:机遇与挑战

可溶液处理的量子点(quantum dots,QDs)由于其在可见光范围内的发射峰可调、饱和色度高以及低廉的成本等特性,在各个应用领域都受到人们的高度重视。特别是作为宽色域显示器,高质量的量子点被认为是替代液晶显示器的有力竞争者。近年来,通过在材料工程和器件结构上的巨大努力,器件性能取得了惊人的进步,使量子点发光二极管(quantum dots light emitting diode,QLED)技术有很大的机会在下一代显示屏上与其他同类产品竞争。

量子点发光在显示器件中的应用

介绍了量子点材料的发光原理、基本结构,以及量子点LED的特性、制备方法以及其在显示领域的最新进展。量子点LED由于具有发光纯度高、使用寿命长、可由溶液法制备等独特的优点,越来越受到人们的重视,成为显示领域新的研究热点。

团聚效应对基于CdSe/ZnS量子点的电致发光二极管性能的影响

通过旋涂含有CdSe/ZnS量子点(Quantum dot,QD)的溶液为发光层薄膜,制备了叠层结构的电致发光二极管,利用原子力显微镜研究了QD发光亮度、薄膜形貌与其工艺条件、参数的关系。研究结果表明:随QD厚度的增加,QD纳米粒子薄膜由单层向多层薄膜形成,QD纳米颗粒发生团聚现象,并使器件亮度降低。此外,退火温度对QD薄膜形貌及其发光强度影响很大:当退火温度高于150℃时,产生的热量也会造成QD纳米粒子团聚,并导致QLED器件发光性能下降。

氧化锌作为电子传输层的量子点发光二极管

为降低量子点发光二极管(QLED)的开启电压,提高器件性能,利用电子传输性能良好的氧化锌(ZnO)作为电子传输层,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/QDs/ZnO/Al的QLED样品。在该器件结构基础上,采用隧穿注入和空间电荷限制电流模型仿真分析了载流子在量子点(QDs)层的电流密度。研究发现,当ZnO厚度为50 nm时,poly-TPD的理论最优厚度为40 nm,载流子在QDs层的注入达到相对平衡。通过测试器件的电流密度-电压-亮度-发光效率特性,研究了空穴传输层厚度对QLED器件性能的影响。实验结果表明,当空穴传输层厚度为40 nm时,器件的开启电压为1.7 V,最大发光效率为1.18 cd/A。在9 V电压下,器件最大亮度达到5 225 cd/m^2,远优于其他厚度的器件。实验结果与仿真结果基本吻合。

半导体量子点集成有机发光二极管的光光转换器进展

介绍的光光转换器是新型红外光-可见光转换器件,红外光产生的光生载流子直接注入有机发光二极管产生可见光。以半导体红外探测与有机发光器件单片集成的光光转换器,直接实现了红外光到可见光的集成转换,在红外凝视技术中有极大的应用潜力。综述了无机红外探测与有机发光的光-光转换器的研究进展。

电子传输层厚度及阻塞层对量子点发光二极管性能的影响

针对量子点发光二极管(QLED)中载流子注入不平衡的问题,对空穴和电子在量子点层的注入速率进行了研究。制备了不同电子传输层厚度、结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/QDs/Alq3/Al的QLED样品。Alq_3厚度由25 nm逐步递增至45 nm时,器件的开启电压升高,器件均发出量子点的红光。当Alq_3厚度为30nm时,器件的电流效率最高。此时,空穴和电子在量子点层的注入速率达到相对平衡。为进一步研究器件的发光特性,在QDs和Alq_3接触界面嵌入电子阻塞层TPD。研究发现,当TPD的厚度为1 nm时,器件发出红光;当TPD厚度为3 nm和5 nm时,器件开始出现绿光。实验结果表明,在选取电子阻塞层时,应选择LUMO较低的材料且阻塞层的厚度必须很薄。

量子点发光二极管功能层厚度确定方法

为改善量子点发光二极管器件载流子注入平衡,提出一种量子点发光二极管各功能层厚度的确定方法.首先选定量子点发光层厚度,基于隧穿模型进行仿真分析确定电子传输层厚度;然后采用空间电荷限制电流模型进行仿真分析确定空穴传输层厚度.采用CdSe/ZnS量子点作为发光层、poly-TPD作为空穴传输层、Alq_3作为电子传输层,按照该方法仿真分析得到各功能层厚度进行旋涂-蒸镀法实物器件制备.对比实验结果表明:当poly-TPD、QDs及Alq_3厚度分别为45nm、25nm及35nm时,获得了较高的发光效率及色纯度,器件性能最好.该方法确定的各功能层厚度有助于减少载流子在发光界面积累,获得载流子的注入平衡,从而改善QLEDs发光性能.

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。

氩等离子体处理聚合物/量子点表面对量子点发光二极管性能的影响

采用旋转涂布的方法在大气中制备了聚合物/量子点发光复合层,利用氩等离子体处理的方法以去除聚合物/量子点复合层的表面的氧原子等猝灭中心。结果发现,相较于无等离子处理的器件,经过氩等离子处理,量子点发光二极管能够产生具有狭窄发光峰的橙色光,器件的启亮电压为3.5伏,亮度更高,并且电流密度没有明显的衰减现象,器件更加稳定。

基于TiO_(2)修饰层的量子点发光二极管设计及其性能

量子点发光二极管(QLEDs)具有色饱和度和色纯度高等优点,在照明与显示领域具有广泛应用前景,成为发光领域研究的热点之一。由于器件采用多层结构,表面和界面问题成为制约QLEDs发展的一个棘手问题。本文使用原子层沉积技术在氧化锌(ZnO)电子传输层和量子点(QDs)发光层之间插入不同厚度的二氧化钛(TiO_(2))薄层,对ZnO和QDs发光层之间的界面进行修饰。发现插入0.270 nm的TiO_(2)后,器件的漏电流降低约一个量级,激子的平均寿命从15.94 ns增加到16.61 ns,说明插入TiO_(2)修饰层可以有效降低QDs发光层中激子猝灭,从而提高器件在低驱动电压下的电流效率(约提高15%)。上述结果有望为QLEDs在照明和显示领域的产业化提供参考。