CdZnSe基厚壳层量子点的合成及其在白光LED的应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenpingaaa351
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近年来,量子点(quantum dots,QDs)因其具有发射线宽窄、色彩纯、发光波长可调等优异的光学特性,俨然已成为下一代照明和显示领域研究的热点。然而在实际应用中,大多数量子点在成膜后容易发生严重的荧光猝灭现象,导致光电子器件性能急剧降低。研究表明,厚壳层量子点能有效抑制量子点点间能量传输,保证量子点成膜后的光学性能。然而,到目前为止,传统的二元厚壳层核/壳量子点在壳层生长过程中,核壳之间较大的晶格失配度会在生长界面附近产生额外的晶格应力,进而产生晶格缺陷,最终导致量子点发生荧光猝灭。针对这一问题,本论文采用三元CdZnSe合金量子点作为发光核心,ZnSe、ZnS量子点作为壳层材料,构建厚壳层CdZnSe/ZnSe/ZnS量子点。本文研究了厚壳层CdZnSe/ZnSe/ZnS量子点的成核特性、生长规律以及壳层厚度对量子点发光性能的影响,讨论了厚壳层量子点对点间能量传输的抑制作用以及不同壳层厚度量子点对白光LED器件性能的影响。主要研究内容如下:首先,利用有机金属法合成了三元CdZnSe合金量子点发光核心,通过改变反应条件可实现CdZnSe核量子点发光波段在460-650 nm范围内有效调控。当Cd/Zn=1:10,成核温度为260℃,反应时间6min时合成的CdZnSe核量子点发光性能最佳。其次,在已合成的三元CdZnSe合金量子点发光核表面进行了不同厚度壳层材料的包覆。研究发现,在CdZnSe核表面包覆10个单层(monolayer,ML)厚度的ZnSe壳层材料后,将其溶液的荧光量子产率提升到了95%左右,继续在ZnSe壳层上再外延生长壳层厚度为3 ML的ZnS后其荧光量子产率提升至97%。此外,CdZnSe/ZnSe(10 ML)和CdZnSe/ZnSe(10 ML)/ZnS(3 ML)量子点的瞬态荧光光谱表现出单E指数衰减的荧光。ZnS外壳层的包覆进一步限制了电子和空穴的区域,增强了电子和空穴的重叠积分,增强了单激子复合速率。最后,我们探索了不同壳层厚度的量子点对白光LED器件的影响,且制备的厚壳层量子点白光LED器件一般显色指数Ra=91.48,发光效率达到了68.51lm/W,色温为4138 K暖白光LED器件。除此之外,特殊显色指数R9=93,为解决现有商用白光LED器件存在红光成分不足或缺失的问题提供了新途径。
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