本文選題：量子點發(fā)光二極管　切入點：隧穿注入　出處：《北京交通大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：量子點作為一種無機半導體材料,具有發(fā)光光譜窄、色純度高、光化學穩(wěn)定性好,以及發(fā)光顏色可通過調(diào)節(jié)粒徑大小實現(xiàn)等優(yōu)點,在電致發(fā)光器件方面具有巨大的應用價值。基于量子點的發(fā)光二極管(quantum dot light-emitting diodes,QLED)是一種以量子點作為發(fā)光層的電致發(fā)光器件,與有機發(fā)光二極管(organic light-emitting diodes,OLED)相比有很大的優(yōu)越性,在顯示設備領域得到了越來越廣泛的應用。論文以提高QLED器件性能為研究目標,在對QLED器件結(jié)構、工作機理、制備工藝進行理論分析和實驗研究的基礎上,深入探討了量子點電致發(fā)光器件的結(jié)構性能關系等關鍵技術問題。從提高量子點電致發(fā)光器件的發(fā)光性能出發(fā),在結(jié)構設計、功能層厚度確定、載流子注入平衡、器件效率等方面展開了廣泛而深入的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新如下:1.建立了雙層及改進型雙層結(jié)構的QLED器件載流子注入和復合發(fā)光模型。仿真分析了空穴傳輸層(hole transport layer,HTL)厚度和量子點層厚度之比對器件電流密度的影響,以及改進型雙層結(jié)構QLED器件復合電流密度和復合效率與驅(qū)動電壓之間的關系。得到了當HTL厚度和量子點層厚度之比為3:2時,改進型器件的載流子復合效率最高的結(jié)果。2.建立了三層結(jié)構QLED器件載流子注入模型。通過引入電子傳輸層(electron transport layer,ETL),仿真分析了 HTL和ETL厚度之比對器件注入電流密度的影響。得到了當HTL和ETL厚度之比在小于2的范圍內(nèi),空穴和電子在量子點層的復合效率最高的結(jié)果。3.利用 Fowler-Nordheim(F-N)注入和空間電荷限制電流(space-charge limited current,SCLC)模型,仿真分析了不同電子傳輸層材料,以及不同空穴傳輸層材料的三層結(jié)構QLED器件內(nèi)部載流子在量子點層的注入電流密度,確定了各功能層的理論最優(yōu)厚度。發(fā)現(xiàn)了器件在工作時,存在轉(zhuǎn)變電壓的現(xiàn)象。4.研究了 QLED器件的制備工藝,系統(tǒng)分析了真空蒸鍍法和溶液旋涂法在有機、無機和金屬薄膜制備過程中的優(yōu)缺點。研究了 QLED器件的失效機理,確定了制備QLED器件的最佳工藝。5.研究了功能層厚度對QLED器件性能的影響。制備了不同厚度HTL、ETL和電子阻擋層(electron block layer,EBL)的QLED器件。得到了不同功能層厚度與電流密度、電流效率和光譜之間的關系,驗證了仿真分析的可行性。制備了紅綠量子點混合作為發(fā)光層的QLED器件,得到了分層旋涂量子點優(yōu)于混合旋涂量子點的器件性能的結(jié)果。6.將壓電薄膜聚偏氟乙烯(PVDF)引入到QLED器件結(jié)構中,制備了基于不同厚度PVDF薄膜的QLED器件。得到了 PVDF薄膜作為修飾層,可以提高器件電流密度、亮度和電流效率的結(jié)果。
[Abstract]:As an inorganic semiconductor material, quantum dots have the advantages of narrow luminescence spectrum, high color purity, good photochemical stability, and the luminous color can be realized by adjusting the particle size. Quantum Dot based dot light-emitting diodes (QLEDs) is a kind of electroluminescent devices with quantum dots as the luminescent layer, which is superior to organic light-emitting diodes (OLEDs). It has been widely used in the field of display equipment. The purpose of this paper is to improve the performance of QLED devices. On the basis of theoretical analysis and experimental research on the structure, working mechanism and fabrication process of QLED devices, In order to improve the luminescence performance of quantum dot electroluminescent devices, the structure design, the thickness of the functional layer and the carrier injection equilibrium are studied in order to improve the luminescence performance of quantum dot electroluminescent devices. The main work and innovation of this thesis are as follows: 1. The carrier injection and recombination luminescence models of double-layer and improved double-layer QLED devices are established. The hole transmission is simulated and analyzed. The effect of the ratio of the thickness of the whole transport layer layer to the thickness of the quantum dot layer on the current density of the device, And the relationship between the recombination current density and the recombination efficiency and the driving voltage of the modified double-layer QLED device is obtained. When the ratio of the HTL thickness to the quantum dot thickness is 3: 2, it is obtained that the ratio of the HTL thickness to the quantum dot thickness is 3: 2. The carrier recombination efficiency of the improved device is the highest. 2. The carrier injection model of three-layer QLED device is established. By introducing electron transport layer, electron transfer layer is introduced to simulate and analyze the thickness ratio of HTL and ETL to the injection current density of the device. When the thickness ratio of HTL to ETL is less than 2, Results of the highest recombination efficiency of holes and electrons in the quantum dot layer. 3. Using the Fowler-Nordheiman F-N (Fowler-Nordheiman F-N) injection and space-charge-limited current space-charge limited current (SCLC) model, different electron transport layer materials are simulated and analyzed. The theoretical optimal thickness of each functional layer is determined by the injection current density of carriers in the quantum dot layer of three-layer QLED devices with different hole transport layer materials. It is found that the device is in operation. The phenomenon of transition voltage exists. The fabrication process of QLED devices is studied, and the advantages and disadvantages of vacuum evaporation method and solution spin-coating method in the preparation of organic, inorganic and metal thin films are systematically analyzed. The failure mechanism of QLED devices is studied. The influence of the thickness of functional layer on the performance of QLED devices was studied. The QLED devices with different thickness and electron barrier layer were fabricated. The thickness and current density of different functional layers were obtained. The relationship between current efficiency and spectrum verifies the feasibility of simulation analysis. Red and green QDs are fabricated as QLED devices with luminescent layer. The results show that the layered spin-coated QDs are superior to the hybrid spin-coated QDs. 6. The piezoelectric thin film PVDF is introduced into the QLED device structure. The QLED devices based on different thickness of PVDF thin films were prepared, and the results that the PVDF film was used as the modified layer could improve the current density, brightness and current efficiency of the devices.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN383.1

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