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

1、無機半導體量子點（QDs）由于其量子尺寸效應引起了獨特的吸收和發(fā)光特性，使其在生物學、光電子學和電子學等領域引起了廣泛關注和研究興趣，并取得很大的研究進展?；诹孔狱c的發(fā)光二極管（QLED）擁有發(fā)光色純度高、光化學穩(wěn)定性好、可溶液加工性等特點，使其在新一代固態(tài)照明和平板顯示領域與有機發(fā)光二極管（OLED）相比具有更大的競爭優(yōu)勢。目前基于球形或類球形膠體量子點在發(fā)光二極管中的研究最為廣泛，對于非球形的各向異性半導體量子點在發(fā)光器件中的研究

2、較少，而形狀各向異性結構的量子點（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)球狀量子點的特點，近年來已經(jīng)引起了研究人員的關注。半導體納米片為類二維的量子阱結構，由于其一維限域作用使其擁有近10 nm的熒光線寬，其單色性遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)含鎘體系球形或類球形量子點（熒光半峰寬大都在20 nm以上），基于該結構的納米片QLED有望取得單色性突破，達到超單色性（半峰寬小于15 nm）標準。膠體納米棒的偏振發(fā)光以及自組裝特性使得

3、其在QLED的應用中具有一定優(yōu)勢，有望打破傳統(tǒng)量子點出光效率25％的限制，實現(xiàn)QLED器件的性能突破。
　　本論文首先通過優(yōu)化實驗方案合成出高質量的片狀和棒狀兩種各向異性CdSe/CdS核殼結構量子點，主要研究量子點的相關光學性質，并通過全溶液法構筑基于這兩種量子點的發(fā)光二極管，探索形狀各向異性量子點對電致發(fā)光器件性能的影響，主要包括以下兩個方面內容：
　?。?）利用熱循環(huán)連續(xù)離子層吸附反應法（TC-SILAR）制備出高質量

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，熒光量子產率達60%。將該納米片作為發(fā)光層，采用全溶液法構筑三明治夾芯結構的QLED，最終器件表現(xiàn)出優(yōu)于采用球狀量子點QLED的單色性，電致發(fā)光半峰寬僅為14 nm，器件的最大亮度達到33000 cd/m2，外量子效率為5%，電流效率達12.5cd/A。該結果與之前的報道相比，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、米片的高的量子產率和優(yōu)異的器件結構，良好的器件結構使得電子和空穴注入更加平衡，并進行有效的電荷復合，從而導致較高的效率和亮度。結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用提供了可能。
　?。?）采用種子生長法，通過調控CdS殼層生長速率，經(jīng)一步快速生長和二次慢速生長制備得到兩種CdSe/CdS核殼結構的納米棒。對比分析這兩種納米棒的各項性能，結果顯示，經(jīng)二次慢速殼層生長

6、后，納米棒的各項光學參數(shù)均優(yōu)于一步快速注入生長的納米棒，熒光強度和量子產率明顯提高。對比所得QLED性能，結果同樣顯示，經(jīng)二次慢速注入生長的納米棒的器件性能明顯優(yōu)于快速一步法生長得到的納米棒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后得到的納米棒尺寸更加均勻，結晶性更好，有效地抑