圖案化PEDOT-PSS制備及其在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中的應(yīng)用.pdf

1、相比有機(jī)發(fā)光器件，量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）在色彩顯示方面具有亮度高、色度純、壽命長(zhǎng)等優(yōu)異性能，在制備流程方面具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、操作穩(wěn)定性佳等優(yōu)異表現(xiàn)，繼LCD電視取代CRT電視以后，QLED是最有望取代LCD開(kāi)啟顯示領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)革命的高科技產(chǎn)品之一。由于嚴(yán)重的內(nèi)部全反射致使QLED效率低下，這是目前限制QLED實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的一個(gè)主要因素。眾多研究表明，當(dāng)合適周期的微納陣列結(jié)構(gòu)加入到這種“三明治”結(jié)構(gòu)的光電器件中以后，如蛾眼結(jié)構(gòu)、光子

2、晶體、微透鏡陣列和各種一維、二維微納圖案等，其光取出效率均有了大幅度提升。目前的微納結(jié)構(gòu)加工手段有傳統(tǒng)光刻技術(shù)、電子束直寫(xiě)技術(shù)、聚焦離子束刻蝕技術(shù)和納米壓印技術(shù)等，光刻技術(shù)存在極限分辨率，電子束直寫(xiě)技術(shù)則產(chǎn)能過(guò)低，而納米壓印可實(shí)現(xiàn)大面積、低成本和高產(chǎn)量的微納結(jié)構(gòu)制備，對(duì)QLED性能提升而言是一種合適的選擇。
　　PEDOT:PSS水溶液旋涂成膜電導(dǎo)率高，可見(jiàn)光區(qū)透光率高，是QLED中常用的空穴傳輸層材料，其大氣環(huán)境下可穩(wěn)定存在，相

3、較其它層而言便于微納加工，故此我們選擇了PEDOT:PSS作為圖案化膜層。由于PEDOT:PSS本身特性并不復(fù)合傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)要求，本文以納米壓印為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合反應(yīng)離子束刻蝕和丙三醇修飾分別提出了兩種PEDOT:PSS圖案化技術(shù)，并將圖案化的PEDOT:PSS陣列結(jié)構(gòu)應(yīng)用到QLED器件，用以探究結(jié)構(gòu)的引入對(duì)器件光電特性的影響。同時(shí)，為解決納米壓印中模板昂貴的問(wèn)題，我們利用二次壓印理念通過(guò)單一模板制備多種結(jié)構(gòu)，并通過(guò)模板轉(zhuǎn)移獲取多結(jié)構(gòu)

4、PDMS模板用于PEDOT:PSS壓印試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的具體工作分為以下三個(gè)方面：
　　一、利用單一模板制備多結(jié)構(gòu) PMMA圖案：為使用單一光柵模板獲得盡可能多樣式的圖案，我們首先進(jìn)了二次模板壓印，即通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)熱壓印技術(shù)獲得一維 PMMA光柵結(jié)構(gòu)，而后剝離并將模板旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行二次壓印，通過(guò)工藝溫度和壓力以及模板旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)控獲得形貌規(guī)則的二維菱形結(jié)構(gòu)。另外在一次壓印后，我們利用平面硅片對(duì)樣品進(jìn)行二次平板壓印，控制壓印時(shí)間為單一變量，則

5、光柵結(jié)構(gòu)的線條寬度隨壓印時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸變寬。實(shí)驗(yàn)證明，二次平板壓印過(guò)程中如果模板與樣品貼合不緊密，則PMMA條帶結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)畸變，且畸變量與溫度具有正相關(guān)性。
　　二、利用納米壓印結(jié)合反應(yīng)離子束刻蝕制備PEDOT:PSS微納結(jié)構(gòu)及其QLED應(yīng)用：利用納米壓印技術(shù)實(shí)現(xiàn)PEDOT:PSS圖案化制備，結(jié)合反應(yīng)離子束刻蝕實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)高度的精確控制。將PEDOT:PSS圖案化結(jié)構(gòu)引入到綠光器件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，結(jié)構(gòu)的引入并不會(huì)改變器件的電致光譜峰

6、位，且綠色QLED器件最大亮度由12760 cd/m2提升至16030 cd/m2，提升25％，最大電流效率由4.19 cd/A提升至6.74 cd/A，提升60%。紅色QLED器件最大亮度由12610 cd/m2提升到了17810 cd/m2，其最大電源效率由原來(lái)的1.38 cd/A增加到現(xiàn)在的3.82 cd/A。模擬計(jì)算結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
　　三、PEDOT:PSS/丙三醇的圖案化構(gòu)筑及其QLED應(yīng)用：針對(duì)PEDOT:PSS不

7、具備玻璃化溫度和粘度過(guò)大問(wèn)題，我們使用丙三醇作為增塑劑添加到PEDOT:PSS水溶液中，使其旋涂成膜后具有一定的可塑性，這種性質(zhì)促使 PEDOT:PSS/丙三醇混合薄膜能夠利用低溫壓印實(shí)現(xiàn)圖案化。隨后我們?cè)敿?xì)討論了丙三醇摻雜量、壓印工藝壓力以及后期退火處理對(duì)PEDOT:PSS結(jié)構(gòu)的影響。將750 nm周期的G-PEDOT:PSS圖案化光柵結(jié)構(gòu)引入到綠光QLED器件，結(jié)果顯示其最大亮度為68400 cd/m2，最大電流效率為15.72 c