CsPbX3量子点发光二极管的构筑及其效率提升研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbjxwjy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
半导体发光二极管(light-emitting diodes,LEDs)作为一类直接将电能转化为光能的光电器件,具有电光转换效率高,响应速度快以及轻巧节能等优势,在信息显示和固态照明领域得到广泛应用。当前基于一类低维半导体——量子点(quantum dots,QDs)材料的发光二极管(QLEDs)器件展现出宽色域,广视角和极佳色纯度等优势,已经成为新型显示技术的热门研究方向之一。然而,当前该领域的研究存在有性能优异的QDs种类少,制备工艺繁杂等问题,亟需开发低合成成本的新型高性能QDs材料与相应的光发射器件。卤素钙钛矿因其优异的光电性能从太阳能电池研究领域中脱颖而出,表现出令人惊叹的性能提升速度,并逐步开始在发光领域表现出极大的发展潜力。因此,探索钙钛矿QDs材料在LEDs器件中的应用,深入研究该材料发光行为以及相应器件优化机理等过程,对于扩大QDs家族成员和推动其未来可能的商业化应用来说是十分重要的。本学位论文主要以无机卤化物钙钛矿QDs为发光体,开发了一系列基于高温热注入法和室温合成法的钙钛矿QLEDs器件,并详细研究了影响该材料和相应发光器件性能的关键因素,通过QDs表面配体纯化,器件结构优化,表面无机配体优化等方法实现了高性能QLEDs器件构筑。主要的研究结果归纳如下:(1)全无机铯铅卤化物钙钛矿量子点的多色QLEDs器件。通过使用高温热注入合成技术,制备了高结晶度、单一形貌、窄尺寸分布的Cs Pb X3 QDs,并首次成功点亮了基于这类QDs的多色QLEDs器件。通过尺寸调控和组分调控策略,可以轻易调节所制备QDs在可见光范围的发光波长,其中绿光的荧光量子产率高达90%。基于此,设计合适的器件各功能层,促使电子和空穴在QDs层相遇并结合形成激子,进而通过辐射复合发光,成功构筑了蓝色、绿色和橙色的无机钙钛矿QLEDs器件。这三种QLEDs器件分别实现了742 cd/m2、946 cd/m2和528 cd/m2的器件亮度,外量子效率(EQE)分别为0.07%、0.12%和0.09%。三色的Cs Pb X3 QLEDs均表现出极窄的发射峰半峰宽(full width at half maxima,FWHM),在未来柔性高清显示、照明以及光通信应用领域表现出良好前景。(2)混合溶剂纯化法提升无机钙钛矿QLEDs器件性能。针对CsPbBr3 QDs本身离子特性和表面配体纯化难度大以及其QLEDs器件效率偏低的问题,发展了一种利用乙酸乙酯和己烷混合溶剂进行表面配体纯化的方法,实现了QDs墨水高稳定性、QDs薄膜高均匀性、高光致发光效率、有效电荷注入等四个要素的共存。得益于此,实现了6.27%EQE的CsPbBr3 QLEDs器件,比前期提高了近50倍,亮度也提升了一个数量级,超过了15000 cd/m2。该方法一定程度上解决了钙钛矿QDs提纯难题,有助于推动钙钛矿QDs材料与器件性能的进一步提升研究。(3)室温合成CsPbBr3 QDs的高性能QLEDs器件。针对Cs Pb X3材料本身离子晶体特性考虑,提出了一种室温合成法来制备高质量的CsPbBr3 QDs并且通过设计相应的器件结构,构筑了高性能的QLEDs器件。在室温、无惰性气体保护条件下,利用四辛基溴化铵,十二烷基二甲基溴化铵和辛酸短链配体的协同配合,获得了具有高墨水稳定性和超过90%荧光量子产率(PLQY)的CsPbBr3 QDs。同时,合成中使用的短链配体使得QDs发光层薄膜能够具有更有效载流子输运特性。另外,通过引入少量有机甲脒作为掺杂剂减少了QDs薄膜非辐射复合中心,进一步改善了QDs薄膜的PLQY。最终,该室温QDs薄膜的高发光性能和有效电注入和传输特性使得CsPbBr3 QLEDs器件最高EQE提升到了11.6%。此外,大批量合成下的QDs所制得的QLEDs器件也成功实现了超过10%的EQE。(4)无机-有机配体混合钝化策略优化CsPbBr3 QLEDs器件性能。利用Zn Br2、Mn Br2、In Br3或Ga Br3等一类金属溴化物,提出了一种有机-无机混合配体钝化QDs的普适策略来改善CsPbBr3 QDs薄膜和LEDs器件性能。通过对采取该策略前后QDs的基本特征和组装薄膜的光学性质、电学性质深入研究,发现该策略能够有效减少钙钛矿QDs的表面缺陷位点,抑制非辐射复合,保证了QDs薄膜高效发光特性;此外,无机配体的引入能够显著改善载流子注入和输运性能,进而提升器件的复合效率。最终,实现了CsPbBr3 QLEDs器件最高16.48%的峰值EQE,这是迄今为止报道的基于无机钙钛矿QLEDs器件的最高效率。另外,引入无机配体后,发现CsPbBr3 QDs材料和器件的寿命均得到提升,其中器件寿命由37 min提高到136 min。
其他文献
目的为我国儿童药品临床综合评价工作的全面开展提供借鉴。方法以儿童抗过敏药物为例,从主题遴选、评价内容与维度、评价指标、评价方法及评价结果报告等环节探索医疗机构开展儿童药品临床综合评价的方法。结果与结论在开展儿童药品临床综合评价时,可在国家临床综合评价相关指南指导下,按照重要性、相关性以及可评估性三大原则遴选评价主题,然后围绕安全性、有效性、经济性、适宜性、可及性、创新性6个维度,开发建立适宜的评价
生态文明是实现人与自然和谐发展的新要求。传统生命教育主要从人类生命角度出发,确认生命的意义与价值,但缺乏生命共同体的整体视野。重新确立生命教育的内涵与外延,拓展生命教育的主旨与目标,打造关爱生命共同体的思想与行动,实现大学生生命教育的生态转向是新时代大学生生命教育的一个崭新课题。马克思主义生态文明观、中国传统生态思想以及西方生态文化为大学生生命教育的生态转向提供了丰富的思想和智慧。目前大学生生命教
王静斋是20世纪上半叶中国伊斯兰教界的一位伟大的爱国主义者,在中国宗教史、中国民族史以及中华民国史上有一定的地位和影响。他一生译著颇丰,著作等身,首次翻译《古兰经》和《伟嘎业》为中文,还翻译波斯文学名著《真境花园》,编译《中阿双解中阿新字典》等,他还主编《伊光月报》,历时19年发行129期。“九一八”事变之后,王静斋以笔为旗,奔走呼号,为动员回民大众积极参加抗战做出了极大贡献。抗日战争时期,王静斋
自二十一世纪以来,高功率光纤激光器凭借着各种技术优势掀起了一场激光技术变革,逐步取代传统激光器,成为激光市场的主流技术路线。然而,高功率光纤激光器发展步伐在近几年逐步停滞下来,这主要受限于高的功率密度与较长的光纤使用长度所引起的非线性效应、热效应诱导的模式不稳定、光纤材料本身固有的光子暗化效应。针对上述问题,本论文对高功率光纤激光器的核心器件—传统20/400μm掺镱(Yb)双包层有源光纤,进行了
研究公民精神的理论意义,在于探寻不同于西方古典公民精神、现代公民精神的当代内涵,阐述其在个体化和全球化背景下的时代意蕴;其实践意义在于从文化、政治及时代和发展的维度建构中国公民精神,为具有前现代、现代某些特征和受到晚期现代性影响的中国,提供本土化的社会治理资源,有利于形成共建共治共享的社会共同体。论文回溯了国外公民精神实践和研究的成果,对国内20世纪90年代以来的市民社会及公民精神进行考察,深入研
阐述气体扩散层这一关键材料的功能、组成、制备方法及性能等问题,并提出了当前国内气体扩散层研究中存在的问题,从而满足新能源汽车对燃料电池的需求。
自1960年激光器问世以来,在将近60余年的发展历程中,激光器在军事、工业、医疗、科研等领域的应用一直是世界主要国家所追求的研发热点,并且这一趋势近年来愈加明显。就激光器本身而言,输出功率及光束质量是决定其应用前景的首要条件。二极管泵浦薄片激光器,采用圆形薄片增益介质,是一种能同时实现高功率、高效率和高光束质量的激光器设计方式。薄片激光器设计方式能够高效率地运行在脉冲工作状态下,可以作为Q开关激光
信息功能材料及器件的发展,是推进国家信息化建设的先导和基础,其发展水平关系到一个国家和地区经济和科技进步,也是衡量一个国家综合竞争力的重要标志。为了支撑未来高技术更新换代和新兴产业发展,开发具有前瞻性、先导性和探索性的新一代光电信息材料与器件刻不容缓。近年来,全无机卤化物钙钛矿凭借其优异的光电性能和稳定性吸引了众多研究人员的关注,成为新一代极具竞争力的光电功能材料,广泛的应用于太阳能电池、光电探测
长期处于海洋等水环境下的混凝土结构,不仅受到水的溶蚀,还遭受水中氯盐的侵蚀。氯离子渗到混凝土中的钢筋表面,引起钢筋锈蚀;溶蚀导致混凝土孔隙率增加、微结构劣化及力学性能降低,加速氯离子在混凝土内的传输进程,从而引起混凝土强度下降、钢筋过早锈蚀,造成混凝土结构提前失效。因此,溶蚀和氯盐侵蚀是导致混凝土性能劣化、结构耐久性降低和服役寿命缩短的重要原因之一。目前,关于溶蚀与氯盐侵蚀所导致的混凝土等水泥基材