收藏本站
《北京交通大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光及电致发光性能研究

欧凯  
【摘要】:随着信息时代的快速发展,对发光材料和显示器件的要求越来越高。虽然目前显示领域有了很多新的突破和进展,但仍然面临一些问题需要解决。自从GaN基蓝光LED问世以后,蓝宝石衬底、SiC衬底以及Si衬底LED相继被报道,性能也得到很大提升。但是,Si衬底与GaN之间具有16.7%的晶格失配,同时Si的热膨胀系数与GaN之间也存在很大的差异,所以在Si衬底上外延生长得到的GaN薄膜容易产生缺陷、裂纹、位错或者弯曲等现象。虽然通过引入AlN作为缓冲层能够从技术领域基本克服这些问题,但是这会进一步增加制备工艺的难度。在有机发光二极管(OLEDs)领域,器件的寿命和有机材料的稳定性制约着OLEDs的发展。此外,基于量子点具有很好的光稳定性、发光效率高、发光光谱可调等优点,量子点器件也成为新的研究热点。在量子点的合成材料方面,目前研究成熟的主要是基于Cd。Cd本身的毒性,使得量子点和相关的量子点发光器件的应用领域受到限制,尤其是生物领域。所以制备出无毒高效的量子点和量子点器件是新的挑战。找到新的替代材料,制备出稳定、无毒、发光效率高和寿命长的电致发光器件对于显示行业的发展有着很重要的意义,尤其是蓝色发光。作为无毒、宽带隙的ZnSe(2.7eV),一直是研制蓝绿色发光器件的热门材料。ZnSe材料目前已经被广泛应用到激光、非线性光学、光电探测和发光等领域。本论文通过电子束蒸发技术制备了纳米结构的ZnSe/ZnS多层薄膜,并以此作为发光层,制备了蓝色电致发光器件。既利用了ZnSe本身的性质,又利用了纳米结构的优良特性。这为蓝色电致发光的研究提供了新思路,同时也对白光LED的研究做出贡献。本论文的研究工作主要得到以下成果:(1)单层ZnSe薄膜性质的研究。通过电子束蒸发沉积了单层的ZnSe薄膜,属于立方结构,更趋向于(111)晶向生长。首先,在氮气环境中退火处理,薄膜在蓝光区域有着强的吸收,但未得到ZnSe的蓝色发光。我们研究了退火温度对晶体结构、透射光谱、折射率、吸收系数与反射系数、光学带隙等参数的影响。其次,在氧气环境中退火处理,立方结构的ZnSe薄膜被完全氧化成六方纤锌矿结构的ZnO薄膜。ZnO薄膜的PL光谱由370 nm的强发射峰和525 nm的弱发射峰组成,这分别对应于ZnO的带间发射和缺陷相关的发射。通过优化处理退火温度和时间,得到ZnSe氧化成ZnO的最优条件。此外,我们还研究了低温环境对于ZnO薄膜光致发光的影响。(2)通过电子束蒸发法制备了纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜,得到蓝色光致发光。薄膜晶体结构为立方结构的ZnSe和纤锌矿结构的ZnS。纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的激发峰位于350 nm处,光致发光光谱包含两个发射峰:441nm处强且窄的发射峰源于ZnSe的近带边发射;550nm处弱且宽的发射峰是与缺陷相关的发射,例如填隙,空位,晶格畸变和结构缺陷。从不同方面对纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光性能进行优化,包括ZnS层厚度、ZnSe层厚度、退火温度、退火时间、退火气流量等。此外,对纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜薄膜的低温光谱和稳定性也进行了表征测试。(3)将纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜作为发光层,制备出多层结构(ITO/PEDOT:PSS/EML/MgO/n-Si/Ag)的有机/无机复合的蓝色电致发光器件。对器件性能进行表征测试,如XRD、SEM、PL、EL、Ⅰ-Ⅴ测试,并对其发光机理进行研究。器件的电致发光机理是电子和空穴注入式复合发光。引入MgO层能够明显改善器件的性能:其一,改善发光层的结晶质量,提升发光层的发光强度;其二,作为空穴阻挡层,提升空穴浓度,降低载流子的猝灭,提升器件的电致发光性能。最后,我们从退火温度、硅片电阻率、MgO厚度、P型层厚度等方面对器件性能进行了进一步的改善。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O482.31;TB383.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江风益;刘军林;王立;熊传兵;方文卿;莫春兰;汤英文;王光绪;徐龙权;丁杰;王小兰;全知觉;张建立;张萌;潘拴;郑畅达;;硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2015年06期
2 刘芳;;纳米材料的结构与性质[J];光谱实验室;2011年02期
3 张军杰;杨铸;;全球OLED产业发展现状及趋势[J];现代显示;2010年06期
4 姜代旬;曹立新;苏革;柳伟;曲华;孙远光;董博华;;核/壳结构ZnS∶Mn/CdS纳米粒子的制备及发光[J];发光学报;2009年06期
5 朱琳;;扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用[J];吉林化工学院学报;2007年02期
6 赵凤瑷,张春玲,王占国;半导体量子点及其应用(Ⅰ)[J];物理;2004年04期
7 宫华,刘开平,汪敏强,黄晖;ZnSe半导体发光材料的研究进展[J];中国陶瓷;2003年03期
8 方志烈;发光二极管材料与器件的历史、现状和展望[J];物理;2003年05期
9 方克明,邹兴,苏继灵;纳米材料的透射电镜表征[J];现代科学仪器;2003年02期
10 宋宜梅,李少林,钟庆华;电子束技术在工业领域的应用[J];广西机械;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牛萍娟;王卫星;宁平凡;王景祥;薛卫芳;;温度对GaN基LED电流加速老化特性的影响[J];天津工业大学学报;2015年06期
2 徐可;王卉;;纳米材料在膀胱癌中的应用[J];泌尿外科杂志(电子版);2015年04期
3 赵利勇;;焊接见证件弯曲试件产生裂纹的原因分析及预防措施[J];科技创新导报;2015年35期
4 魏文君;徐亨;刘学清;尤庆亮;邹琳玲;刘继延;曹元成;;现代显示技术发展与展望[J];功能材料与器件学报;2015年05期
5 杜天源;衣守志;袁博;焦斌;;油酸酰胺作为防锈添加剂的防锈性能研究[J];表面技术;2015年09期
6 张永丽;王伟;李伟;余涛;;用于OLED的复合型驱动控制电路设计[J];北京石油化工学院学报;2015年03期
7 夏依拉·吾买尔;帕提曼·尼扎木丁;姑力米热·吐尔地;阿布力孜·伊米提;;LiFePO_4-SDBS薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件的制备及其对有机挥发性气体的气敏性[J];化学传感器;2015年02期
8 李红梅;傅敏;刘红艳;左小容;王亚茜;徐海燕;;BiFeO_3-Bi_(24)Fe_2O_(39)复合物的制备及可见光催化性能研究[J];人工晶体学报;2015年01期
9 刘安然;李宗军;;纳米食品加工技术及安全性评价[J];河南工业大学学报(自然科学版);2014年06期
10 张惠;沈玉华;谢安建;;扫描电子显微镜在本科生创新实验中的应用教学探索[J];大学物理实验;2014年05期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 封飞飞;刘军林;邱冲;王光绪;江风益;;硅衬底GaN基LEDN极性n型欧姆接触研究[J];物理学报;2010年08期
2 杨剑;;第三代平板显示新贵OLED产业解读[J];电子与电脑;2007年05期
3 陈月辉,赵光贤;纳米材料的特性和制备方法及应用[J];橡胶工业;2004年03期
4 蒋建国;电子显微技术的现状与发展[J];扬州教育学院学报;2003年03期
5 王焕英;纳米材料的制备及应用研究[J];衡水师专学报;2002年02期
6 张秀荣;纳米材料的分类及其物理性能[J];现代物理知识;2002年03期
7 王占国;纳米半导体材料的制备技术[J];微纳电子技术;2002年01期
8 杨文彬,朱世富,赵北君,金应荣;CdSe纳米材料化学制备方法的研究[J];四川大学学报(自然科学版);2001年S1期
9 方克明,胡晓军,邹兴,陈锡花;纳米碳纤维微观结构的高分辨电镜研究[J];北京科技大学学报;2001年06期
10 翟华嶂,李建保,黄勇;纳米材料和纳米科技的进展、应用及产业化现状[J];材料工程;2001年11期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨超;冯国英;王树同;宁守贵;周寿桓;;飞秒激光流动烧蚀制备ZnSe有机复合量子点[J];激光与红外;2017年09期
2 Jun-Li Xu;Wei-Ying Gong;Wei Wang;Hao Meng;Xia Zhang;Zhong-Ning Shi;Geir-Martin Haarberg;;Electrodeposition mechanism of ZnSe thin film in aqueous solution[J];Rare Metals;2017年10期
3 侯明;颜小娅;;铜掺杂ZnSe量子点荧光探针测定镉(Ⅱ)[J];理化检验(化学分册);2014年12期
4 张慧;莫家庆;吕小毅;;Synthesis and photoluminescence properties of washboard belt-like ZnSe nanostructures[J];Optoelectronics Letters;2013年06期
5 ;ZnCl_2-assisted Synthesis of ZnSe Polycrystal[J];Journal of Materials Science & Technology;2012年04期
6 ;Synthesis of Water-Dispersed Thioglycolic Acid-Capped ZnSe Quantum Dots in Aqueous Media[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2012年04期
7 杨鹏飞;陈文杰;邹华;吕小毅;;Fabrication of single-crystalline ZnSe multipod-based structures[J];Optoelectronics Letters;2011年01期
8 云大钦;封伟;吴洪才;刘效增;强军锋;;Optical properties of conjugated polymer-ZnSe nanocrystal nanocomposites[J];Chinese Physics B;2010年01期
9 汪晓芹;介万奇;李焕勇;刘莉;谭一平;;ZnSe微球的制备与性能研究[J];人工晶体学报;2008年03期
10 姜海青;车俊;姚熹;;Photoluminescence properties of ZnSe/SiO_2 composite thin films prepared by sol-gel method[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2006年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Synthesis in a Simple Route and Characterization of Wurtzite ZnSe Nanoflakes[A];中国化学会第六届全国结构化学学术会议论文摘要[C];2012年
2 任丁;姜辉;黄宁康;;ZnSe抛光与其透过率关系的研究[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
3 翁天满;方建兴;宋瑛林;李云波;杨俊义;王金勇;王云祥;赵永贵;;ZnSe红光和近红外波段双光子吸收的研究[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年
4 许宁;赖菊水;沈轶群;吴嘉达;孙剑;应质峰;;脉冲激光烧蚀沉积合成ZnSe纳米线及其光电特性研究[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年
5 徐淑宏;邵玉杰;王春雷;崔一平;;合成无毒水溶性的白光ZnSe/Mn:ZnS[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第32分会:纳米表征与检测技术[C];2014年
6 许宁;杜元成;应质峰;凌浩;李富铭;;脉冲激光烧蚀沉积ZnSe簿膜的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 杨瑞琴;王珂;;掺镉ZnSe量子点溶液显现手印初探[A];公共安全中的化学问题研究进展(第二卷)[C];2011年
8 周志强;杨琪琪;蒋风雷;刘义;;ZnSe量子点与人血清白蛋白的相互作用[A];第十七届全国化学热力学和热分析学术会议论文集[C];2014年
9 姜薇薇;赵谡玲;张福俊;徐征;;ZnSe的电致发光特性及机理研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
10 Zizheng Guo;Xixia Liang;;Raman Shifts of the LA Phonons in a ZnSe/ZnTe Strained Superlattice[A];第十一届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 卢业忠;LED市场前景光明[N];中国电子报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 欧凯;纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光及电致发光性能研究[D];北京交通大学;2019年
2 王伟平;Ⅱ型异质纳米结构太阳能电池研究[D];厦门大学;2017年
3 潘佳奇;半导体ZnSe量子点和碳量子点的制备及其应用[D];兰州大学;2015年
4 柯军;基于ZnSe核壳量子点的重金属离子传感研究[D];大连理工大学;2014年
5 冯博;ZnSe纳米材料的制备及光学、光催化性能研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
6 昝峰;ZnSe(S)和InP/ZnS荧光量子点的合成、光学性质研究及应用[D];上海交通大学;2012年
7 张孟;ZnSe一维纳米材料的液相合成、掺杂、及其光学性质研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 李焕勇;ZnSe晶体的气相生长与光电特性研究[D];西北工业大学;2003年
9 潘佳;近红外飞秒激光激发ZnSe、ZnO表面纳米周期结构发光特性研究[D];华东师范大学;2015年
10 韩冬梅;CdSe/CdS、ZnSe及其掺杂纳米材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁启超;ZnSe及其复合材料的合成与光催化性能研究[D];江苏大学;2019年
2 黄涛;水溶性Ag:ZnSe/ZnSe、Ag:ZnSe/ZnSe/ZnS和Ag:ZnSe/SiO_2-NH_2荧光纳米微粒的制备及性能研究[D];福建师范大学;2018年
3 王泽华;锂离子电池负极材料ZnSe/C复合物的合成及电化学性能研究[D];河南工业大学;2018年
4 赵杰;ZnSe量子点敏化纳米TiO_2光阳极太阳电池的制备与性能研究[D];燕山大学;2018年
5 王威;ZnSe/ZnO复合材料的制备及光催化性能研究[D];东北大学;2015年
6 李淑萍;ZnSe晶体单点金刚石车削加工技术研究[D];昆明理工大学;2017年
7 何瑞;ZnTe和ZnSe纳米材料的制备与性能研究[D];新疆大学;2017年
8 徐晓靓;水溶性Mn:ZnSe纳米晶的两相制备及其荧光特性研究[D];东南大学;2016年
9 侯晓刚;不同形貌的ZnSe纳米材料的制备及表征[D];兰州大学;2013年
10 丁伟;溶剂热法合成ZnSe晶体的研究[D];太原理工大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026