无线电电子学论文_利用溶胶凝胶氧化锌电
文章目录
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 量子点概述
1.2.1 量子点的简介
1.2.2 量子点的结构
1.2.3 量子点的发光原理
1.3 量子点电致发光器件
1.3.1 量子点电致发光器件的结构和发光原理
1.3.2 量子点电致发光器件主要性能参数
1.3.3 量子点电致发光器件的研究进展
1.4 氧化锌概述
1.4.1 氧化锌的结构
1.4.2 氧化锌的合成方法
1.5 本文选题依据和主要研究内容
1.5.1 选题依据
1.5.2 本文的主要研究内容
第2章 器件制备及测试方法
2.1 引言
2.2 实验材料介绍
2.3 制备工艺介绍
2.4 测试仪器介绍
2.5 本章小结
第3章 基于氧化锌电子传输层的杂化量子点电致发光器件
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 溶胶凝胶氧化锌的制备
3.2.2 氧化锌纳米粒子的制备
3.2.3 器件的制备
3.3 测试结果与分析
3.3.1 薄膜分析
3.3.2 性能分析
3.4 本章小结
第4章 基于溶胶凝胶氧化锌的杂化量子点电致发光器件性能的改进
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 器件的制备
4.3 测试结果及分析
4.3.1 薄膜分析
4.3.2 性能分析
4.3.3 器件阻抗谱的研究
4.3.4 器件瞬态电致发光光谱的研究
4.4 本章小结
第5章 结论与工作展望
作者简介
参考文献
致谢
文章摘要:由于胶体量子点（QD）具有高的光致发光量子效率、发射波长可调范围广、发射光谱窄和低成本溶液处理等独特性质,使得量子点发光二极管（QLED）吸引了学术界和工业界的广泛关注,并逐渐成为下一代照明和显示应用的候选技术之一。自1994年Alivisatos课题组将QD用作发光层制备QLED以来,QLED已经经过了近三十年的发展,突破性的成果层出不穷。现如今以无机金属氧化物电子注入/传输层（EIL/ETL）、发光层（EML）、有机空穴注入/传输层（HIL/HTL）和电极层的多层杂化结构器件实现了高性能的QLED。红光QLED的外量子效率（EQE）已经超过30%,且红光QLED在亮度100 cd/m~2时的寿命已经超过了1.2亿小时。由于QLED是多层结构器件,所以每一层对于器件性能的影响都至关重要。对于电子传输层来说,多采用Sn O2、Ti O2、ZnO等具有高迁移率的、物理化学性质稳定的无机金属氧化物材料。其中,尤以氧化锌纳米粒子（n-ZnO）电子传输层为代表,其出色的电子注入、传输能力和良好的稳定性,被越来越多的科研工作者所关注。2011年,Qian等人用溶液法合成的氧化锌作为QLED电子传输层,创造了当时红、绿、蓝三基色QLED的最高亮度。自此以溶液法合成的n-ZnO作为电子传输层在QLED中取得了巨大的成功。但这种n-ZnO需要在高温下通过水解过程合成并在低温条件下储存,这对于QLED商业化来说成本高且耗时。并且由于核/壳结构的Cd Se/Zn S QDs的价带能级较深,由空穴传输层向QDs的空穴注入势垒很大,导致器件中电子和空穴注入不平衡。电子浓度过大,会导致形成的激子通过俄歇复合被猝灭。这也是典型的以n-ZnO作为QLED电子传输层所面临的挑战。在本论文中,我们提出制备过程更加简单的溶胶凝胶法来构筑低成本氧化锌薄膜（s-ZnO）作为电子传输层来替代n-ZnO。通过在s-ZnO薄膜表面修饰一层薄的聚乙烯亚胺（PEI）界面层,使得QLED的性能大大提高,峰值电流效率达到14.3 cd/A,比未优化的s-ZnO器件的效率提高21%。主要研究内容如下:（1）分别以溶胶凝胶法和水解法制备s-ZnO和n-ZnO,通过旋涂和退火工艺得到s-ZnO薄膜和n-ZnO薄膜。对两种氧化锌薄膜以及利用两种氧化锌制备的QLEDs进行表征及电学特性测试,证实s-ZnO薄膜相比于n-ZnO薄膜具有更加优异的特性且器件性能趋近于n-ZnO器件,验证了s-ZnO作为电子传输层的可行性。（2）通过在s-ZnO和QDs之间插入PEI修饰层得到高性能、高色纯度且具有良好重复性的QLED。通过对s-ZnO、s-ZnO/PEI薄膜进行AFM和接触角表征,证明PEI的引入大大提升s-ZnO薄膜的光滑度与浸润性,从而有利于获得高质量的量子点薄膜。通过电学特性、阻抗谱和瞬态电致发光光谱表征,探讨了器件内部载流子的注入及传输过程,并讨论了这种改善方法的机制:PEI可以钝化s-ZnO薄膜表面缺陷和抑制过量电子注入,平衡器件内部载流子浓度,促进激子的辐射复合效率,从而提高器件性能。总之,我们成功制备了低成本、高效率的QLED,从薄膜以及器件光电特性等方面分析了s-ZnO/PEI能够替代n-ZnO的原因。为接下来s-ZnO/PEI应用到绿光和蓝光器件中奠定了良好基础。