量子點發(fā)光二極管電荷傳輸層優(yōu)化研究.pdf

1、隨著近十幾年的發(fā)展，量子點發(fā)光二極管已經(jīng)具有較高的外量子效率，出色可見光色彩飽和度，可調(diào)節(jié)的窄帶近紅外發(fā)射等優(yōu)點，使其在高分辨率顯示技術(shù)方面具有很大的應(yīng)用潛力。常用的量子點發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，有機(jī)材料PEDOT:PSS、Poly-TPD、TPBI通常分別作為空穴注入層、空穴傳輸層使用與電子傳輸層。有機(jī)材料能夠有效提高器件的外量子效率與亮度,然而有機(jī)材料作為傳輸層易受空氣環(huán)境影響，造成其相關(guān)器件存在易老化，壽命短等缺點。更重要的是從長遠(yuǎn)來看

2、，有機(jī)材料生產(chǎn)成本較高，工藝復(fù)雜，具有毒性是不能被忽視的。因此，開發(fā)出能夠替代現(xiàn)有有機(jī)小分子的無機(jī)新材料變得越來越重要。
　　Kelvin探針作為一種非接觸式、無損、高效靈敏的振動電容式設(shè)備，能夠有效測定導(dǎo)體，半導(dǎo)體的功函。在表面科學(xué)，亞表面科學(xué)等領(lǐng)域具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。在我們的研究工作中，我們用 Kelvin探針來研究納米材料相對于參比電極的功函差；與此同時，我們構(gòu)建了不同結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管來研究單層或多層材料的相對功函與電

3、荷傳輸特性，以優(yōu)化器件材料與結(jié)構(gòu)?；谝陨希覀兊哪繕?biāo)如下。
　　眾所周知，功函的提高有助于增強(qiáng)器件陽極的空穴注入效率，能夠有效提升器件性能。因此，第一部分中我們對ITO的表面進(jìn)行不同方式處理，利用Kelvin探針研究如何提高ITO的表面功函，比如在大氣或真空環(huán)境下，對ITO進(jìn)行不同溫度的退火，或者將 ITO置于紫外臭氧環(huán)境下，采用不同的紫外光照時間對其進(jìn)行處理，或者對其進(jìn)行酸堿處理等。我們發(fā)現(xiàn)，利用紫外燈處理的 ITO效果要比對

4、ITO進(jìn)行退火或者酸堿處理好很多。ITO在大氣環(huán)境下退火，其功函提高了~0.2 eV，而在真空環(huán)境下退火功函變化很小；只經(jīng)過紫外臭氧處理，其功函提高了~0.4 eV,經(jīng)過酸堿處理，其功函只提高了~0.1 eV。同時，我們利用Kelvin探針研究了半導(dǎo)體氧化鋅納米顆粒與經(jīng)過摻雜鎂的 Zn1-xMgxO納米顆粒薄膜表面光電壓特性，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過摻雜后的Zn1-xMgxO的光電響應(yīng)特性出現(xiàn)較為明顯的變化。
　　第二部分，我們主要研究了摻雜鎂的

5、氧化鋅合金Zn1-xMgxO與P型半導(dǎo)體氧化鎳（NiO）在QLED上的應(yīng)用。納米氧化鋅已被廣泛用來做電子傳輸層，其優(yōu)異的電子傳輸性能，使量子點發(fā)光二極管的性能得到很大的提高。在我們的工作中，主要是在低溫下利用溶膠-凝膠法合成了Mg摻雜的Zn1-xMgxO(Zn/Mg=20,10,3)，通過X射線衍射儀（XRD），透射電鏡（TEM），Kelvin探針，紫外-可見分光光度計等的表征，我們發(fā)現(xiàn)，Mg的含量并沒有改變納米ZnO的晶型，隨著Mg的

6、增加，Zn1-xMgxO吸收峰表現(xiàn)出較為明顯的藍(lán)移。我們把Zn1-xMgxO應(yīng)用到QLED中作為電子傳輸層并與未摻雜Mg的ZnO進(jìn)行對比，器件的外量子效率與發(fā)光效率都有著較為明顯的提高，特別是外量子效率的提高較為明顯。當(dāng)Zn/Mg=20時，提高了將近2倍左右。為了解決器件中陽極ITO容易被酸性氛圍的PEDOT:PSS腐蝕問題，我們合成了P型半導(dǎo)體NiO來替換PEDOT:PSS。我們之所以選擇 NiO作為替換材料，首先因為它的價帶頂能夠與

7、大多數(shù)有機(jī)聚合物的HOMO能級非常接近和匹配，NiO獨特的電子結(jié)構(gòu)使其成為最有潛力替換PEDOT:PSS的材料之一。我們通過構(gòu)筑量子點發(fā)光器件，并把NiO作為空穴注入層應(yīng)用到器件中，我們證實了 NiO完全有可能作為有機(jī)物的替換材料。
　　我們得到了其最大外量子效率達(dá)到1.46％，器件最高亮度達(dá)到了22000 cd/m2,發(fā)光效率達(dá)到了2.27 cd/A。除此之外，對比PEDOT:PSS作為空穴注入層，器件的穩(wěn)定性和壽命都有了很大的