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核/壳结构锌基化合物量子点的电致发光特性的研究

核/壳结构锌基化合物量子点的电致发光特性的研究

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作者：罗程远天津理工大学

学位级别：硕士

锌基化合物量子点材料具有宽带隙、较好的电子传输特性、绿色环保、制备简单等特点，逐渐受到了广泛的关注。将量子点制成电致发光(EL)器件后，量子点内部存在的大量的本征缺陷态将会参与发光，利用这些缺陷发射可以实现不同颜色的发射... 详细信息

锌基化合物量子点材料具有宽带隙、较好的电子传输特性、绿色环保、制备简单等特点，逐渐受到了广泛的关注。将量子点制成电致发光(EL)器件后，量子点内部存在的大量的本征缺陷态将会参与发光，利用这些缺陷发射可以实现不同颜色的发射。但是在掺杂量子点当中，来自本征缺陷的发射会影响到掺杂剂的发光，影响掺杂剂的发射效率。选用能带匹配的核壳结构量子点，既可以减少纳米晶表面的缺陷，获得高效的发光效率，还可以实现对载流子的限制，调制在光电器件中的载流子传输过程，优化器件的性能。本论文对具有核壳结构的锌基化合物ZnS、ZnO量子点在包覆前后的EL性能和器件的载流子传输机制等方面进行了对比和研究，具体研究结果如下： 1)通过旋涂技术制备了不同SiO浓度的ZnS: Mn/SiO量子点器件，发现不含SiO的ZnS: Mn量子点电致发光器件体现了ZnS的本征缺陷发射;由于SiO的限制作用使更多载流子积聚在ZnS中，增大了低浓度的Mn离子俘获到载流子的几率，观测到了Mn的发射光谱。对比了SiO包覆下的不同颗粒大小ZnS:Mn量子点的EL光谱，发现量子点的颗粒大小的变化不会对Mn的发射产生影响。在此基础上，将ZnS:Mn/SiO量子点和有机材料PVK: TPD制备成复合器件，得到了很好的白光发射。 2)开展了将ZnS/SiO量子点和有机材料复合发光器件的工作机制研究。针对ZnS/SiO量子点与PVP复合活性层材料，通过匀胶方法制备了电致发光薄膜器件。通过对EL光谱的分析认为其中510nm-560nm波段的绿光发射来源于ZnS较低的缺陷能级，相对较弱的400nm左右的蓝紫光发射则是由于高能态的缺陷能级俘获电子的几率增大造成的。由于PVP形成的能级阶梯降低了电子的注入势垒与SiO的宽带在ZnS表面形成高势垒的共同影响，使电子更易于注入到ZnS层并在其中积聚，有效的增加了高能态缺陷能级俘获电子的几率，提升了高能波段的发光效率，器件的色坐标也随电压的升高而趋于白光发射。 3)采用ZnO/SiO量子点作为空穴缓冲层用旋涂的方法制备了有机电致发光器件，通过与单一的有机器件进行对比，发现量子点层的加入明显改善了器件的界面，平衡了载流子的注入，从而提高了有机材料的EL强度。通过对不同尺寸的量子点对有机器件性能影响的研究，发现具有小尺寸和适当SiO厚度的量子点具有更好的空穴缓冲性能，并将其应用于高亮度有机器件，提高了有机器件的发光强度和发光效率。

关键词：量子点核壳结构电致发光缺陷发射限制载流子作用空穴缓冲层

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