橙-紅色核殼結構量子點的制備及其QD-LEDs的性能研究.pdf

1、隨著納米材料合成的快速發(fā)展，特別是半導體量子點(QDs)，由于它具有量子產率高、穩(wěn)定性強、成本低及可規(guī)?；a等優(yōu)點，被認為是對許多重要應用進行進一步研究的堅實基礎。利用量子點作為輻射介質的一種新型的固態(tài)照明裝置，通常被稱作量子點發(fā)光二極管（QD-LEDs），由于其獨特的性質，如色純度高、發(fā)射波長簡單易調以及可溶液加工性等，自首個基于量子點發(fā)光二極管報道以來，無機半導體量子點在照明和顯示領域受到了科研工作者的廣泛關注和研究。經過不斷的研

2、究和發(fā)展。QD-LEDs已經逐漸在色純度，穩(wěn)定性以及可加工性等參數(shù)方面實現(xiàn)了巨大的進步，成為了在照明和顯示領域炙手可熱的明星材料之一。
　　目前橙-紅色核殼結構量子點雖然已經具有較高的量子產率，但是仍存在合成過程中合成路線過于繁瑣，合成成本過于昂貴等缺點，仍需要我們去尋求利用更加簡易更廉價的合成方法制備出高量子產率的核殼結構量子點，并對其在發(fā)光器件中性能進行進一步地探索。此外以往關于QD-LEDs性能的研究大多是利用球形核殼結構的

3、量子點作為發(fā)光層展開的，對于形狀和光學各向異性納米棒材料的研究還比較少，而其偏振光等各向異性和自組裝的特性可能對于 QD-LEDs產生不同與球形核殼結構的更好的性能表現(xiàn)，基于棒狀核殼結構量子點有望在QD-LEDs領域取得新的性能突破。因此對橙-紅色范圍內不同形貌（球狀、棒狀）的高質量核殼結構量子點來說，合成方法的改進和器件性能的研究將對量子點在照明和顯示方面的應用具有一定的指導意義。
　　以上述問題作為出發(fā)點，優(yōu)化實驗方案合成出高

4、質量的橙-紅色球狀和棒狀核殼結構量子點，并對基于這些材料構筑的QD-LEDs器件結構進行優(yōu)化，制備出高效率高亮度的QD-LEDs，并闡明兩種結構的量子點作為發(fā)光層構筑QD-LEDs的優(yōu)缺。詳細的研究內容如下：
　?。?）利用高溫殼層生長法制備出高熒光量子產率的紅色CdSeS/CdS/ZnS核殼量子點，量子產率達到82％，熒光峰位在590-640 nm范圍內連續(xù)可調；通過配體交換把量子點表面包覆的原有長鏈油酸配體替換為短鏈的八烷基硫

5、醇配體，然后使用配體交換后的不同殼層厚度的量子點構筑了QD-LEDs器件。經過測試發(fā)現(xiàn)當殼層厚度為6.35 nm時器件的性能有明顯的改善。性能的改善可能是由于選擇了合適的殼層材料和殼層厚度使得注入QDs層的電子-空穴的平衡性得以改善，從而使得量子點層能夠有效的輻射復合。通過進一步調節(jié)發(fā)光層和電子傳輸層厚度，優(yōu)化器件性能，使得QD-LEDs的亮度和發(fā)光效率分別達到了62,000cd/m2和4.2 cd/A。從一定程度上說明QD-LEDs的

6、器件性能即依賴于量子點的殼層厚度，與量子點的表面配體鏈有關，此外通過調節(jié)發(fā)光層和電子傳輸層的厚度使得電子和空穴的注入更加平衡從而使得器件結構中的能級也更加匹配，最終改善器件的發(fā)光性能。
　?。?）利用種子生長法制備出CdSe/CdS納米棒，然后使用Zn-OA前驅體與八烷基硫醇的混合溶液生長ZnS殼層，得到了高質量的CdSe/CdS/ZnS納米棒；熒光量子產量可以達到60％，半峰寬小于40 nm，并且熒光范圍在570 nm-630

7、nm內連續(xù)可調。構筑與球形量子點相同的器件結構，優(yōu)化實驗條件，得到最高亮度為16,189 cd/m2，最大EQE為3.24％，最大電流效率為3.03 cd/A的紅色QD-LEDs，并將最優(yōu)條件應用于其他峰位的納米棒同樣具有很好的器件性能。通過對比橙-紅色球形核殼結構量子點和納米棒的合成，表征以及器件性能的研究我們發(fā)現(xiàn)，在采用相同器件結構的情況下，球形量子點可以得到更好的亮度但其外量子效率較低；而CdSe/CdS/ZnS納米棒在其量子產率