ZnS胶体量子点电致发光特性研究

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胶体量子点具有发光光谱随粒径调控的特性,近年来逐渐在显示和照明器件领域得到应用。由于良好的单色性,CdSe量子点被广泛应用到新型显示器件中,但也因此限制了其在照明领域的应用。ZnS量子点具有丰富的缺陷结构,发射峰呈现为可调控的宽带光谱,且发光效率高,因此有利于实现色温可调控的、高亮度的白光发射并在照明领域取得应用。本文就ZnS量子点缺陷的光致发光(PL)和电致发光(EL)的调控规律展开研究:1)采用超重扩散法和化学沉淀法制备了不同超重环境、不同Zn/S比例、不同合成温度等几个系列的ZnS量子点材料,分析了PL光谱变化规律和作用机制。选取部分量子点材料利用旋涂成膜工艺制备了ZnS量子点薄膜和ZnS量子点-聚合物复合薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)和PL光谱等手段对薄膜的形貌和发光特性进行了讨论。2)制备了系列ITO/ZnS量子点/Al单层和多层EL器件。系统地研究电场激发下器件的发光特性,借助PL分析获得了器件的工作机理。对于电压改变下的器件峰值位置从黄绿光(560 nm)到蓝光(470 nm)的移动现象由选择性激发过程,即驱动电压对不同缺陷能级有选择性的激发过程决定;对于不同Zn/S比例下制备的量子点,PL光谱和EL光谱呈现相反的移动趋势,提出了“扩展缺陷带”的概念来解释这一现象,即缺陷带的扩展使浅缺陷能级间距离增加而深缺陷能级间距离减小,最终导致了两种光谱相反的移动趋势;我们同时讨论了尺度效应对ZnS量子点EL光谱的调控机理,认为除了量子尺寸效应,与缺陷能级相关的发射随着量子点尺寸的变化也是重要的原因之一,同时提出这种现象预示了一种调节器件色温的新方法;为了更有效地调节色温,我们还尝试添加了有机材料(分别为MEH-PPV和PVK:NPB)制备ZnS量子点-有机物复合器件,并获得了较好的色温调控效果。3)在不同浓度的SiO2乙醇溶液中制备了一系列ZnO量子点/SiO2复合材料,通过匀胶的方法制备出复合薄膜器件。SiO2在器件中不但起到平衡载流子的作用,而且其对ZnO量子点的尺寸及缺陷的影响共同起到对EL光谱的调控作用。
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