基于形狀各向異性CdSe-CdS量子點(diǎn)的發(fā)光二極管構(gòu)筑與性能研究.pdf

1、無(wú)機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)（QDs）由于其量子尺寸效應(yīng)引起了獨(dú)特的吸收和發(fā)光特性，使其在生物學(xué)、光電子學(xué)和電子學(xué)等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注和研究興趣，并取得很大的研究進(jìn)展?；诹孔狱c(diǎn)的發(fā)光二極管（QLED）擁有發(fā)光色純度高、光化學(xué)穩(wěn)定性好、可溶液加工性等特點(diǎn)，使其在新一代固態(tài)照明和平板顯示領(lǐng)域與有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）相比具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前基于球形或類球形膠體量子點(diǎn)在發(fā)光二極管中的研究最為廣泛，對(duì)于非球形的各向異性半導(dǎo)體量子點(diǎn)在發(fā)光器件中的研究

2、較少，而形狀各向異性結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)（如納米片、納米棒）具有偏振極化發(fā)光和高的摩爾消光系數(shù)等區(qū)別于傳統(tǒng)球狀量子點(diǎn)的特點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)引起了研究人員的關(guān)注。半導(dǎo)體納米片為類二維的量子阱結(jié)構(gòu)，由于其一維限域作用使其擁有近10 nm的熒光線寬，其單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)含鎘體系球形或類球形量子點(diǎn)（熒光半峰寬大都在20 nm以上），基于該結(jié)構(gòu)的納米片QLED有望取得單色性突破，達(dá)到超單色性（半峰寬小于15 nm）標(biāo)準(zhǔn)。膠體納米棒的偏振發(fā)光以及自組裝特性使得

3、其在QLED的應(yīng)用中具有一定優(yōu)勢(shì)，有望打破傳統(tǒng)量子點(diǎn)出光效率25％的限制，實(shí)現(xiàn)QLED器件的性能突破。
　　本論文首先通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案合成出高質(zhì)量的片狀和棒狀兩種各向異性CdSe/CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，主要研究量子點(diǎn)的相關(guān)光學(xué)性質(zhì)，并通過(guò)全溶液法構(gòu)筑基于這兩種量子點(diǎn)的發(fā)光二極管，探索形狀各向異性量子點(diǎn)對(duì)電致發(fā)光器件性能的影響，主要包括以下兩個(gè)方面內(nèi)容：
　?。?）利用熱循環(huán)連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法（TC-SILAR）制備出高質(zhì)量

4、的超單色性綠色CdSe/CdS熒光納米片，其熒光發(fā)射峰位為556 nm，熒光線寬為12 nm，熒光量子產(chǎn)率達(dá)60%。將該納米片作為發(fā)光層，采用全溶液法構(gòu)筑三明治夾芯結(jié)構(gòu)的QLED，最終器件表現(xiàn)出優(yōu)于采用球狀量子點(diǎn)QLED的單色性，電致發(fā)光半峰寬僅為14 nm，器件的最大亮度達(dá)到33000 cd/m2，外量子效率為5%，電流效率達(dá)12.5cd/A。該結(jié)果與之前的報(bào)道相比，亮度增加數(shù)百倍，性能極大提升。性能的改善歸因于CdSe/CdS核殼納

5、米片的高的量子產(chǎn)率和優(yōu)異的器件結(jié)構(gòu)，良好的器件結(jié)構(gòu)使得電子和空穴注入更加平衡，并進(jìn)行有效的電荷復(fù)合，從而導(dǎo)致較高的效率和亮度。結(jié)果表明膠體納米片能夠在極大程度上改善 QLED的單色性，為 QLED在超高清電視和其它高清顯示方面的應(yīng)用提供了可能。
　?。?）采用種子生長(zhǎng)法，通過(guò)調(diào)控CdS殼層生長(zhǎng)速率，經(jīng)一步快速生長(zhǎng)和二次慢速生長(zhǎng)制備得到兩種CdSe/CdS核殼結(jié)構(gòu)的納米棒。對(duì)比分析這兩種納米棒的各項(xiàng)性能，結(jié)果顯示，經(jīng)二次慢速殼層生長(zhǎng)

6、后，納米棒的各項(xiàng)光學(xué)參數(shù)均優(yōu)于一步快速注入生長(zhǎng)的納米棒，熒光強(qiáng)度和量子產(chǎn)率明顯提高。對(duì)比所得QLED性能，結(jié)果同樣顯示，經(jīng)二次慢速注入生長(zhǎng)的納米棒的器件性能明顯優(yōu)于快速一步法生長(zhǎng)得到的納米棒QLED，亮度分別為32900和24300 cd/m2，外量子效率和電流效率分別達(dá)到7.1和3.7%，8.7和4.7 cd/A。外量子效率和發(fā)光效率分別提高91%和85%，這種改善歸因于二次慢速殼層生長(zhǎng)后得到的納米棒尺寸更加均勻，結(jié)晶性更好，有效地抑