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《南昌航空大学》 2019年
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基于聚合物优化的新型高效量子点发光二极管

常春  
【摘要】:量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode,QLED),由于其色纯度高、分辨率高、色域广、发光效率好、发光稳定性高和发光在全波段范围内可调等优异性能,成为平板显示和固态照明领域最具有发展潜能的重点研究方向。虽然,红光QLED的外量子效率已经可以和OLED相媲美。但是,蓝光和白光QLED器件的性能仍然较为落后。如何进一步提高QLED器件的性能是一个亟待解决的关键问题。利用结构设计和工艺调整等方法,对量子点发光二极管进行优化与性能提升,具有重要价值和意义。本论文以提高QLED器件的发光效率为目的,利用添加有机物功能层优化器件的结构,最终获得新型高效的QLED。结构优化主要集中在三个方面:电子传输层的优化,空穴传输层的优化和多层量子点发光层的优化。论文的主要工作内容及创新点如下:(1)利用有机物作为电子阻挡层实现平衡电荷载流子传输和高效QLED器件。在这里,我们报道了一种具有较高LUMO能级的有机聚合物pre-PBO作为电子缓冲层,插入量子点发光层和电子传输层之间,进而增加电子跃迁到量子点发光层的势垒,降低过多的电子注入到量子点发光层。我们发现,多功能的电子阻挡层阻碍了过量的电子注入,在保持高电流密度的同时具有良好的电荷载流子传输平衡。从而产生了更好的电荷载流子传输平衡。同时也限制了电子由量子点发光层向电子传输层转移过程,使其具有更好的辐射复合能力。用这种方法制备的红光和蓝光QLED器件的外量子效率分别达到16.7%和17.5%。(2)利用有机物作为空穴传输层用来提高QLED器件中空穴的传输速率增加激子的复合率,是提高器件效率的最有效方法。目前,应用到QLED中的空穴传输层材料的HOMO能级一般均处于-5.4 eV左右,使其与量子点发光层(红光量子点最小的HOMO能级至少在-6.0 eV)之间能量势垒差较大,导致空穴由传输层跃迁到量子点发光层时所要克服的势垒较大。而我们所用的有机物pre-PBO因其具有较低的HOMO能级(-5.8 eV),与量子点的HOMO能级较为接近,可将其作为空穴传输的介质,制备双空穴传输层器件,降低空穴跃迁克服的能垒,用来提高器件的空穴传输速率,进而增加激子在量子点发光层中的复合几率,提高器件的性能。用这种结构制备的红光QLED器件的最大外量子效率为16.6%。(3)利用有机物作为缓冲层实现新型多发光层器件的制备。基于有机聚合物pre-PBO有传输电子和空穴的能力,并且在QLED器件中,可以平衡载流子的传输。为此,我们将pre-PBO作为量子点发光层之间的缓冲层,用来制备多层量子点发光层QLED器件,通过pre-PBO的优越能级结构,不仅可以增加器件的出光面积,还可以平衡载流子的传输,进而提高器件的性能。我们采用这种方法制备了双发光层红光QLED器件和三层量子点发光层白光QLED器件,量子点层之间用有机聚合物pre-PBO作为缓冲层隔开。两种器件的外量子效率分别为13.2%和17%。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN312.8

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