关键词：
量子点发光二极管
TmPyPB
磷钼酸
电荷平衡
电子阻挡层
摘要：
量子点发光二极管（Quantum dot light-emitting diodes,QLED）以量子点（Quantum dots,QDs）作为发光层,代表了一种新型的显示技术,与传统的液晶显示技术相比具有更高的亮度、更低的能量消耗和更卓越的色彩饱和度。因此近年来QLED在显示、照明、激光技术和生物医学等领域引起了广泛关注。随着科学技术的发展,QLED距离大规模商业化也越来越近,但是器件的稳定性与工作性能仍需要进一步提高。影响器件性能的主要原因是器件内部载流子传输不平衡,空穴的注入能力弱于电子,导致空穴与电子在量子点层内的复合效率较低,过量的电子堆积导致激子猝灭,降低了器件性能。本论文从促进QLED器件内部电荷传输平衡、提高器件性能的角度出发,主要围绕引入电子阻挡层（Electron barrier layer,EBL）、提高空穴注入层（Hole injection layer,HIL）空穴迁移率以及研究电子传输层（Electron transport layer,ETL）材料粒径大小对性能的影响展开研究与讨论。论文实验的主要研究内容如下:（1）在量子点发光层（Emission layer,EML）与ETL之间引入1,3,5-三[（3-吡啶基）-3-苯基]苯（Tm Py PB）作为EBL,增加了电子进入EML的能级势垒,限制了电子的注入,有助于促进器件的电荷平衡。Tm Py PB是一种低成本的有机材料,溶解度也较好,并且最低未占据分子轨道（Lowest unoccupied molecular orbital,LUMO）能级位置较高,可以起到增大电子注入势垒的目的。实验结果表明,适宜浓度的Tm Py PB作EBL制备器件,亮度、电流效率和外量子效率（External quantum efficiency,EQE）分别达到了21293 cd/m2、1.76 cd/A和3.56%,是常规器件的1.38倍、1.7倍以及1.62倍,提高了器件的性能。此外,通过监测不同器件随驱动电压变化的工作温度,发现添加了阻挡层器件的工作温度有所降低,光谱红移程度较小,稳定性更好。（2）利用Cu掺杂磷钼酸（PMA）作为QLED器件的HIL,提高电导率的同时促进空穴注入,改善器件性能。PMA是一种无机化合物,制备成本低廉,具有良好的导电性能和热稳定性,作为空穴注入层可以与QLED功能层材料形成良好的能级结构。为了进一步增强其空穴迁移率促进空穴的注入,通过掺杂金属Cu2+的办法形成复合空穴传输材料。实验结果表明,Cu与PMA在不同质量比下掺杂的性能有所差异,与未掺杂器件相比,最佳掺杂比下制备的器件亮度提升了32%,达到了22330 cd/m2,电流效率提升79%,EQE达到了11.7%,有效改善了QLED器件性能。最后通过计算QLED器件形成的寄生电阻,发现掺杂适量的Cu2+可以减小器件的并联电阻,提高导电性能。（3）通过控制不同的合成温度（20℃、40℃、60℃、80℃）制备电子传输材料Zn Mg O,研究其粒径变化对器件性能造成的影响。溶液-凝胶法制备的Zn Mg O纳米颗粒较小,通过控制反应温度、时间以及反应物含量比都可以造成粒径的变化。在本文中制备了四种合成温度下的Zn Mg O,通过表征测试了其粒径大小,发现粒径会随着合成温度的增加而增加,而粒径增大会使得导带值增加,即LUMO能级下降,与电极之间的能级势垒减小,电子注入数量增多,使得与空穴的复合更加不平衡,导致器件性能下降。对比不同粒径下的器件性能数据后发现,2.8 nm的Zn Mg O器件亮度、电流效率和功率效率分别是大粒径5.7 nm的Zn Mg O器件的1.48倍、1.98倍和2.06倍。
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