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《中国科学技术大学》 2019年
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空气氛围制备无机量子点及其在发光二极管中的应用

韦松  
【摘要】:量子点发光二极管(QLEDs)具有色纯度高、主动式自发光、可溶液加工、制备工艺简单等特性,符合下一代广色域、超高清和柔性显示的要求,在过去几十年间引起了科研人员的广泛研究。QLEDs的器件性能在近几年也得到了巨大提升,例如QLED器件的外量子效率(EQE)已经突破21%、器件的最大亮度已超过460000 cd/m2、器件电流效率达到100 cd/A等。但是,还有很多关于QLEDs的基础问题没有解决,例如在无机量子点的合成和器件组装方面还有很多优化措施、QLEDs的长期稳定性问题等。本论文主要围绕在空气氛围下制备无机量子点和组装QLED器件展开,旨在简化制备流程、降低器件成本,具体内容如下:1.我们提出了一种在空气氛围下制备出薄壳层的CdSe/ZnxCd1-xS核壳结构量子点的方法,我们使用链长较短的叔十二硫醇作为配体、低沸点的二甲苯作为反应溶剂,在较低温度(90℃-115℃)下制备出了光致荧光量子产率(PLQY)最高可达82%的高质量薄壳层核壳结构量子点。通过这种低温空气氛围的方法,可以在CdSe核量子点外生长ZnS壳层、CdS壳层、合金ZnxCd1-xS等不同壳层。我们用所合成的量子点在空气氛围下组装器件,获得了最高电流效率为12.5 cd/A的QLED红光器件。2.发展了一种在室温空气氛围下宏量合成高质量的CsPbX3(X=Cl,Br,I)无机钙钛矿量子点的方法。通过这种方法,我们可以使用不同链长的有机酸作为配体,在低沸点有机溶剂甲苯中制备出PLQY可达80%的CsPbBr3量子点,这种在室温空气氛围的制备方法可以很容易的放大到宏观大量制备。通过阴离子取代的方式,用氯离子和碘离子取代CsPbBr3量子点中的溴离子可实现量子点的荧光发射波长在440 nm-682 nm范围内连续可调。3.使用四正辛基溴化铵作为相转换催化剂成功地将溴化铅溶解于甲苯中,提出了一种使用单一非极性溶剂甲苯在室温空气氛围下制备高质量CsPbBr3和CH3NH3PbBr3钙钛矿量子点的方法,这种方法能够避免使用对钙钛矿量子点有降解作用的极性溶剂,显著地提高了量子点的制备产率,所合成钙钛矿量子点的PLQY可以高达80%-90%,我们还成功的将所合成的CsPbBr3量子点应用于QLED器件中。4.通过对QLED器件结构的研究,我们简化了传统QLEDs的器件结构,用一层超薄的氢氧化镁绝缘层取代了传统器件中的空穴传输层,发展了一种在空气氛围下组装无空穴传输层的QLEDs的方法。这一层薄的绝缘层不仅能缓解ITO电极对量子点的荧光淬灭,更重要的是它还可以作为空穴阻挡层来平衡载流子注入,减少器件的漏电流。最终,我们在空气氛围下组装了全无机材料无空穴传输层的QLED器件并且获得了最低开启电压为1.6 V,最高亮度为2930 cd/m2,最佳电流效率为1.08 cd/A。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN312.8;O413

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