《金屬氧化物納米結構材料對OLED載流子注入與平衡的調控》是依託天津理工大學，由李嵐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬氧化物納米結構材料對OLED載流子注入與平衡的調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李嵐
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將有機半導體可溶液加工性和無機半導體的高載流子遷移率的優勢結合可獲得光學和熱穩定性良好的複合材料與器件，近年來在光電子器件領域得到了廣泛關注。本項目採用具有高載流子遷移率的金屬氧化物半導體納米結構材料（量子點、線、管）與有機半導體材料（聚合物電子傳輸材料或者空穴傳輸材料）結合構成混合或者分層薄膜用於OLED中的載流子傳輸層。通過表面鈍化技術解決金屬氧化物納米結構材料在混合層中的分散性或者在分層薄膜界面的均勻性，獲得高質量的薄膜；藉助飛行時間光譜技術，討論納米材料的結構對OLED器件功能層中載流子遷移率的影響，獲得器件中空穴和電子載流子向發射層的電荷注入控制與平衡；藉助變溫穩態與瞬態光致發光、電致發光光譜，討論複合載流子功能層對發光層的激發機制以及能量傳遞規律的影響，達到改變電壓在各層的分量，降低器件的無輻射弛豫過程，通過複合薄膜的結構設計與最佳化，達到進一步通過器件性能的目的。
結題摘要
有機電致發光器件(OLED)顯示和照明技術，以其自發光、色域視角廣、回響時間快、驅動電壓低、高效環保，可製作大尺寸與可繞性面板等優點在照明和顯示領域具有很好的套用前景。本項目開展了半導體納米結構材料以及與聚合物複合薄膜的製備以及在電場下的載流子輸運、注入性能和發光性能的研究。本項目開展了以下工作內容和獲得相關結果： 1製備獲得了鋅基化合物半導體納米結構材料，包括ZnO納米晶、納米棒，ZnS納米晶等，通過表面包覆和自組裝手段對納米材料進行預處理以抑制器件的非輻射複合過程並形成良好接觸的異質結。利用XRD、TEM、SEM、Abs、PL光譜等全面討論了這些納米結構材料的能帶結構、缺陷組成以及缺陷控制。提出了利用具有網路結構的二氧化矽控制ZnO納米晶的粒徑大小以及相應帶隙，此外利用二氧化矽的表面缺陷修復的功能，使得ZnO的紫外發射大幅度增強。 2利用蒸鍍或旋塗技術將上述納米材料分別與聚合物功能層材料混合成膜或者形成分層薄膜，對薄膜的形貌，表面特性以及整流和導電特性進行表征。通過能帶設計的核殼結構以及對納米材料的配體置換兩個方面實現對納米晶的表面功能化，獲得ZnO/ZnS核殼結構的II型核殼結構，以及具有短鏈配體的納米材料，實現了電子非輻射複合過程的抑制，實現了導通電壓的降低和理想因子的改善，顯著增大自由載流子的注入數量和效率。 3、分析電場激發下器件的電壓-電流特性，發現基於無機納米晶ZnS活性層EL器件中，由電壓可以實現器件光譜調控，認為這一特性來源於驅動電壓對缺陷能級和量子點粒徑的有選擇性的激發過程。提出通過量子點ZnS的量子尺寸效應和缺陷發射比例變化的共同作用是一種實現照明器件色溫連續調節的新方法。對於不同Zn/S比例下製備的量子點，PL光譜和EL光譜呈現相反的移動趨勢，提出“擴展缺陷帶”來解釋這一現象，“缺陷帶”中淺缺陷能級被PL激發而深缺陷能級被EL激發，導致了兩種光譜相反的移動趨勢。 4、研究電場作用下聚合物材料與納米結構材料所形成的複合薄膜性能之間的關係，納米材料對電子傳輸層與發光層界面的影響。我們以ZnO/SiO2量子點為空穴緩衝層製備了ZnO/SiO2量子點//PVK:NPB複合器件，發現量子點作為緩衝層一方面修飾了ITO電極的表面，減少了非輻射躍遷，另一方面從能級結構上ZnO限制了空穴的注入，平衡了載流子的注入，均對器件的性能的提高做出了貢獻。
