基于喷墨打印的钙钛矿量子点墨水的制备与应用

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金属卤化物钙钛矿因为优异的色纯度、前驱体材料成本低、量子荧光效率高、可见光谱区带隙连续可调等优点,为低成本溶液法处理薄膜光电器件提供了非常有利的发展前景。尤其对于CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点,它在发光性能方面比传统的量子点材料更具有优势。所以它被用作发光层材料应用在钙钛矿发光二极管中。发光层的沉积方式多种多样,实验室常用旋涂等方式来制备器件,这会对材料产生一定的浪费。喷墨打印克服了这一弊端,作为一种高精度的沉积方式,它具有以下优点:低成本、非接触、无掩模、分辨率高、适用于自动化制造等。但是,喷墨打印钙钛矿量子点器件仍存在一些困难,例如发光层薄膜均一性的调控,这必然对喷墨打印过程中使用的钙钛矿量子点墨水提出了一定的要求。基于以上背景,论文主要研究内容如下:1.碳酸铯(Cs2CO3)、溴化铅(PbBr2)、1-十八烯(ODE)、油酸(OA)、油胺(OLA)为原料,通过热注射法合成了CsPbBr3钙钛矿量子点。随后,CsPbBr3量子点被X射线衍射(XRD),海洋光学系统和透射电子显微镜(TEM)所表征。结果表明,量子点具有良好的立方晶相,单分散,粒径大小均一。2.将合成的CsPbBr3量子点分别分散在甲苯(TOL)和十二烷(DOE)形成单溶剂量子点墨水,对墨水的表面张力,粘度,接触角进行表征。利用该墨水在poly-(9-vinylcarbazole)(PVK)层上喷墨打印微阵列及线条,通过荧光显微镜、表面轮廓仪对干燥后微阵列及线条的表面形貌进行了表征。讨论了咖啡环的成因,及粘度,表面张力,蒸发速率,接触角对表面形貌的影响。3.将两种单溶剂量子点墨水混合得到DOE与TOL不同体积比的双溶剂量子点墨水,对双溶剂墨水的表面张力,粘度进行表征。在PVK层上打印不同体积比的双溶剂墨水,形成微阵列,并对干燥后的表面形貌进行表征,发现当双溶剂墨水DOE与TOL体积比为6:4时,微阵列表面无咖啡环,低粗糙度,并讨论了该实验现象的原因。量化分析了不同双溶剂墨水打印干燥后的咖啡环现象,讨论了Marangoni流与毛细流动之间的竞争关系。利用Z值对最优双溶剂墨水液滴稳定性进行讨论。使用最优墨水在PVK层上进行了图案化,干燥后表面无咖啡环,同时,利用最优墨水制备了PeLED。
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