喷墨打印量子点墨水调控工艺研究

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量子点发光二极管(QLED)具有优异的光电性能,近些年来被广泛关注。喷墨打印技术是一种无需高精度掩模版、材料利用率高的溶液加工技术,可能成为QLED显示量产技术的首选途径。但目前报道的喷墨打印量子点器件,仍然存在打印墨水不适配、打印薄膜形貌差、器件效率低等问题。针对像素结构器件,本文设计了一种新型的复合量子点墨水,采用低沸点、高表面张力的环己基苯(CHB)与高沸点、低表面张力的1-十八烯(ODE)组成的墨水体系,在保证可稳定打印的同时,增强了马兰戈尼流,通过调控两者的组分比例来调节马兰戈尼流,以平衡溶液中的毛细流动,消除咖啡环效应,获得平整均匀的量子点薄膜。由于墨水中高沸点ODE的加入,减缓了溶液的挥发速度,打印时间可延长至15分钟,提高了墨水的可长时间打印性与薄膜的均匀性。在此基础上,最终成功制备出240 PPI分辨率的印刷型倒装顶发射绿光QLED器件,其起亮电压2.7 V、最大亮度为132510 cd/m~2、最大EQE为14.0%。针对喷墨打印器件与旋涂器件性能差异较大的问题,本文研究喷墨打印各个步骤对量子点器件性能的影响,并通过表面配体的加入,提升了器件性能。对喷墨打印各个步骤分析发现,抽真空操作会使量子点表面配体脱落,表面缺陷态增多,荧光量子产率(PLQY)下降,从而降低器件性能。通过在墨水中加入适量辛硫醇,补充了墨水置换带来的量子点表面配体的损失,钝化了表面缺陷。并且辛硫醇作为一种表面活性剂,可以增强自外而内的马兰戈尼流,提高量子点薄膜的平整度和器件电致发光均匀性。通过对辛硫醇含量的筛选,发现添加5%体积分数的辛硫醇可以使打印的量子点薄膜形貌保持最平整状体的同时,还可以使打印薄膜保持较高的PLQY。最终制备的120 PPI的印刷型倒装红光QLED器件起亮电压2.7 V,最大电流效率达到16.2 cd/A,较不添加辛硫醇的打印器件性能提高了82%。
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