基于納米晶(PbS、CdSe-ZnS)的器件組裝和性能研究.pdf

1、量子點(diǎn)合成技術(shù)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展,人們已經(jīng)可以合成各種高質(zhì)量的納米材料。半導(dǎo)體量子點(diǎn)可通過(guò)調(diào)節(jié)顆粒尺寸實(shí)現(xiàn)光學(xué)性質(zhì)的調(diào)諧,目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池和生物熒光標(biāo)記。PbS是一種非常重要的半導(dǎo)體材料,在常溫下它的禁帶寬度約為0.41eV,因此在可見光范圍內(nèi)有很好的光吸收。近年來(lái),隨著納米材料研究的開展,納米PbS以其優(yōu)異的光電性質(zhì),在量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池方面得到了深入而廣泛的研究。此外,由于量子點(diǎn)具有可調(diào)諧的光發(fā)射、發(fā)光線寬

2、窄、光致發(fā)光效率高和熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn),因此以量子點(diǎn)作為發(fā)光介質(zhì)的量子點(diǎn)發(fā)光器件(QD-LED)是極具潛力的下一代顯示器和固態(tài)照明光源。目前,有機(jī)相合成的核殼結(jié)構(gòu)CdSe/ZnS量子點(diǎn)被廣泛用做QD-LED的發(fā)光層材料。但是,基于水溶性CdSe/ZnS發(fā)光二極管的報(bào)道卻不多見。本論文主要研究了PbS量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的伏安特性,以及通過(guò)層層組裝法制備的CdSe/ZnS量子點(diǎn)發(fā)光器件的發(fā)光性能,具體包含以下兩方面的內(nèi)容:
　　(1)Cd

3、Se/ZnS量子點(diǎn)發(fā)光器件:實(shí)驗(yàn)中,我們首先以旋涂法制備了基于水溶性CdSe/ZnS量子點(diǎn)的QD-LED,探究了發(fā)光層厚度與器件發(fā)光行為之間的關(guān)系,并對(duì)電荷傳輸介質(zhì)(如ZnO、Poly-TPD)和熱處理方式等因素對(duì)影響器件發(fā)光行為的影響進(jìn)行了對(duì)比研究。相關(guān)結(jié)果表明,在發(fā)光層厚度為3Bilayer(定義QDs/PDDA形成一個(gè)bilayer結(jié)構(gòu))的情況下,器件達(dá)到400cd/m2的最大亮度,而相應(yīng)的穩(wěn)定性測(cè)試表明,其亮度在幾小時(shí)內(nèi)就發(fā)生了

4、嚴(yán)重的衰減。之后,我們?cè)诹孔狱c(diǎn)表面修飾的基礎(chǔ)上,利用水溶性的CdSe/ZnS量子點(diǎn)以層層組裝的方法制備了QD-LED,同樣對(duì)發(fā)光層厚度與器件亮度之間的關(guān)系,以及ZnO、Poly-TPD和熱處理方式等因素對(duì)器件發(fā)光行為的影響展開了系統(tǒng)研究。對(duì)發(fā)光層厚度分別為1-10Bilayer的QD-LED的對(duì)比測(cè)試結(jié)果表明,8Bilayer的QD-LED具有最高的發(fā)光亮度,其亮度達(dá)到1000cd/m2。后續(xù)的穩(wěn)定性測(cè)試表明,其峰值亮度在兩周內(nèi)沒(méi)有明顯

5、的衰減。通過(guò)對(duì)上述兩種實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的對(duì)比,我們認(rèn)為層層組裝的制備方法在水溶性量子點(diǎn)發(fā)光器件的制備上具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　(2)PbS量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池:主要針對(duì)不同形貌結(jié)構(gòu)(如點(diǎn)狀、立方體狀和花狀)對(duì)電池伏安特性的影響。進(jìn)一步的,以立方體狀PbS為對(duì)象,深入研究了其它因素,如濃度、粒徑、熱處理方式等對(duì)電池性能的影響。結(jié)果表明,在惰性環(huán)境下,經(jīng)過(guò)200℃熱處理的PbS電池具有最佳的電學(xué)性能,并測(cè)量了其光響應(yīng)情況。之后在太陽(yáng)能模擬