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量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode, QLED)由于具有独特的优点，例如高色纯度、高稳定性、高分辨率、制造工艺相对简单等，已成为下一代显示器和固态照明领域中极具吸引力的光源。然而，QLED器件在被广泛实际应用之前还面临着许多严峻的挑战，其主要问题是QLED器件内部存在的电子空穴传输不平衡，即在QLED器件中，注入到量子点发光层中的电子的数目远高于空穴，电子与空穴不匹配，这限制了器件性能的提升。如何去调整电荷平衡以提升器件性能是一个关键问题。利用结构优化的方法促进QLED器件中的电荷平衡，提升器件的性能，这具有重要的价值与意义。
本论文以促进QLED器件电荷平衡为目的，分别从空穴传输层(hole transport layer, HTL)，发光层(emission layer, EML)，电子阻挡层(electron block layer, EBL)三个方面对器件结构进行优化，展开了研究。论文的主要工作内容及创新点如下：
(1)在空穴传输层中加入有机聚合物提升界面空穴的注入能力，提高空穴的传输速率，以平衡QLED器件中的电荷载流子，研制出高效率的QLED器件。BTE是一种具有良好的空穴传输功能的材料，其属于一种具有高电子密度和高电荷载流子迁移率的低聚噻吩有机半导体材料。我们首次将其和poly-TPD混合作为HTL，并测试表征及分析了BTE掺杂对HTL的形貌和空穴传输性能的影响。结果表明poly-TPD:BTE掺杂后的HTL能够增强空穴传输速率，调整HTL与EML间界面薄膜的平整均匀性，显著提高电荷传输平衡，使掺杂QLED器件的外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)增加了1.68倍至16％，亮度提高了1.71倍至56290cd/m2。
(2)相较于量子点(quantum dots, QDs)而言，量子棒(纳米棒)由于其具有较大的纵横比(长/直径)，在采用旋涂法制备时，相比球型和立方体形状的QDs，更难得到彼此紧密排列的膜。而将有机物F4TCNQ掺杂在纳米棒EML中可以改善EML中纳米棒的排列与其成膜质量，制备出高质量的紧密排列的纳米棒薄膜，确保了EML与其它功能层之间的良好接触，在HTL和纳米棒EML之间建立一条空穴传输的快速通道，提高空穴的传输速率，促进电荷平衡。结果表明，在纳米棒EML中掺杂F4TCNQ能够明显提升QLED器件的性能，使红色纳米棒-LEDs的EQE达到11.6％，亮度达到16222cd/m2，分别是普通纳米棒-LEDs的1.68倍和1.84倍。
(3)利用宽带隙的有机聚合物Spiro-OMeTAD作为EBL来实现阻挡电子，平衡电荷载流子传输的目的。主要有两种方案：
①采用具有高的最低未占分子轨道(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)能级的有机聚合物Spiro-OMeTAD作为EBL，放置在HTL与QDsEML之间，阻挡过量的电子由QDsEML向HTL的传输，促进器件的电荷平衡，并减少了一些在HTL内形成激子后通过能量转移造成的量子点层发光，制备出一种高效的绿色QLED器件。结果表明：相比于传统器件，新型绿色QLED器件的EQE提升了87％，达到11.87％。亮度提升了106％，达到53055cd/m2。
②将有机聚合物Spiro-OMeTAD作为EBL，插在QDsEML和电子传输层(electron transport layer, ETL)之间，增加电子从ETL跃迁到QDsEML的能级势垒，避免过量的电子注入到QDsEML中。并且，由于Spiro-OMeTAD具有非常好的空穴传输能力，使EBL在阻挡过量的电子注入，保持高电流密度的同时具有良好的空穴传输能力，从而更好的促进了电荷载流子传输平衡，提升器件性能。与传统器件相比，使用Spiro-OMeTAD的绿色QLED器件的EQE提升了1.93倍达到14.6％，亮度提升了1.37倍达到55760cd/m2。
本论文以促进QLED器件电荷平衡为目的，分别从空穴传输层(hole transport layer, HTL)，发光层(emission layer, EML)，电子阻挡层(electron block layer, EBL)三个方面对器件结构进行优化，展开了研究。论文的主要工作内容及创新点如下：
(1)在空穴传输层中加入有机聚合物提升界面空穴的注入能力，提高空穴的传输速率，以平衡QLED器件中的电荷载流子，研制出高效率的QLED器件。BTE是一种具有良好的空穴传输功能的材料，其属于一种具有高电子密度和高电荷载流子迁移率的低聚噻吩有机半导体材料。我们首次将其和poly-TPD混合作为HTL，并测试表征及分析了BTE掺杂对HTL的形貌和空穴传输性能的影响。结果表明poly-TPD:BTE掺杂后的HTL能够增强空穴传输速率，调整HTL与EML间界面薄膜的平整均匀性，显著提高电荷传输平衡，使掺杂QLED器件的外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)增加了1.68倍至16％，亮度提高了1.71倍至56290cd/m2。
(2)相较于量子点(quantum dots, QDs)而言，量子棒(纳米棒)由于其具有较大的纵横比(长/直径)，在采用旋涂法制备时，相比球型和立方体形状的QDs，更难得到彼此紧密排列的膜。而将有机物F4TCNQ掺杂在纳米棒EML中可以改善EML中纳米棒的排列与其成膜质量，制备出高质量的紧密排列的纳米棒薄膜，确保了EML与其它功能层之间的良好接触，在HTL和纳米棒EML之间建立一条空穴传输的快速通道，提高空穴的传输速率，促进电荷平衡。结果表明，在纳米棒EML中掺杂F4TCNQ能够明显提升QLED器件的性能，使红色纳米棒-LEDs的EQE达到11.6％，亮度达到16222cd/m2，分别是普通纳米棒-LEDs的1.68倍和1.84倍。
(3)利用宽带隙的有机聚合物Spiro-OMeTAD作为EBL来实现阻挡电子，平衡电荷载流子传输的目的。主要有两种方案：
①采用具有高的最低未占分子轨道(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)能级的有机聚合物Spiro-OMeTAD作为EBL，放置在HTL与QDsEML之间，阻挡过量的电子由QDsEML向HTL的传输，促进器件的电荷平衡，并减少了一些在HTL内形成激子后通过能量转移造成的量子点层发光，制备出一种高效的绿色QLED器件。结果表明：相比于传统器件，新型绿色QLED器件的EQE提升了87％，达到11.87％。亮度提升了106％，达到53055cd/m2。
②将有机聚合物Spiro-OMeTAD作为EBL，插在QDsEML和电子传输层(electron transport layer, ETL)之间，增加电子从ETL跃迁到QDsEML的能级势垒，避免过量的电子注入到QDsEML中。并且，由于Spiro-OMeTAD具有非常好的空穴传输能力，使EBL在阻挡过量的电子注入，保持高电流密度的同时具有良好的空穴传输能力，从而更好的促进了电荷载流子传输平衡，提升器件性能。与传统器件相比，使用Spiro-OMeTAD的绿色QLED器件的EQE提升了1.93倍达到14.6％，亮度提升了1.37倍达到55760cd/m2。