文献综述(或调研报告):
半导体量子点(QDs)以其独特的光学特性,如尺寸相关的发射波长、窄的发射光谱和高的发光效率,近年来受到了广泛的研究。[1-3]所有这些吸引人的特性使QDs成为下一代照明和显示以及光通信技术的优秀候选。自1994年首次报道的基于 CdSe 发光器件(QLEDs)以来,[4]各种QD候选材料,包括cd、CdTe、InP@ZnSeS和铜掺杂ZnInS,被报道为QLEDs的潜在发光材料。[5-11]很明显,过去20年研究的qled的主导材料仅限于纤锌矿或闪锌矿cd基QDs。
在过去的两年里,卤化物钙钛矿材料被证明是令人惊奇的半导体,不仅用于太阳能电池,而且用于led和激光。[12-16]然而,稳定性问题已经成为有机-无机卤化物钙钛矿杂化的关键问题(CH3NH3PbX3, X=I,Br,Cl)。[12-16]与有机-无机杂化卤化物相比,全无机钙钛矿具有更高的稳定性,在各种光电子领域具有巨大的潜力。为了将高稳定性与量子密度效应相结合,科瓦连科及其同事合成了卤化铯铅量子点(CsPbX3, X=Cl,Br,I),该量子点具有优异的光学性能,尤其是其可调谐和高量子产率的光致发光(PL)。[17]受最近激光和CH3NH3PbX3 LED的影响,[18,19]这些全无机钙钛矿QD在未来实际OLED中具有成为新型发光材料的巨大潜力。
这些无机钙钛矿QDs是通过典型的合成方法,在170℃下将硬脂酸铯热注入PbBr2溶液中制备的。这些获得的CsPbBr 3钙钛矿QD表现出固有的量子尺寸效应。 它们的大小可以通过TEM图像证明的反应温度来控制。 随着反应温度的升高,QD的大小增加。在170℃下制备的CsPbBr3 QD的典型PL峰位于510nm,当QD的尺寸分别增大或减小时,其转移到更长或更短的波长侧。同时,还可以通过改变阴离子元素的组成来调整PL的性质。将Cl阴离子引入反应体系,制备了CsPb(Cl/Br)3纳米晶。随着Cl阴离子含量的增加,PL峰向更高的能量方向移动。值得指出的是,Cl阴离子的加入并不会影响QDs的结晶度、单分散性和形貌。
用油胺(OAm)和油酸(OA)作为表面活性剂进行钙钛矿QD的合成。因此,OA和OAm中的羧基和胺基在反应过程中被吸附或接枝到QD的表面上。 这些表面烷基促进QD分散在各种有机介质中作为油墨。所合成的全无机QD可以储存超过两个月,与有机无机杂化CH3NH3PbBr3钙钛矿纳米晶体相比具有更高的稳定性。总之,这些全无机钙钛矿QD具有单晶结构,良好的分散性和高油墨稳定性,适用于低成本,溶液处理和柔性光电子。[20]与覆盖整个可见波长范围的高PL效率和可调光发射相关,铯铅卤化物钙钛矿QD在发光二极管中具有巨大潜力。
典型的制备好的QLED器件由以下几层组成:氧化铟锡(ITO)、聚(乙二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS,40nm)、聚(9-乙烯咔唑)(PVK, 10nm)、钙钛矿QDs (10nm)、TPBi (40nm)和LiF/Al (1/100 nm)。采用TPBi薄膜作为电子传输层。PVK被用作空穴传输层和电子阻挡层。PVK可以降低空穴注入势垒,阻断活性层中的电子,从而使空穴和电子在QD发射层中有效地重新结合。这些基于全无机钙钛矿量子点的发光二极管的性能在未来可以通过平衡电荷传输、提高发光效率以及去除表面活性剂来进一步优化。高晶体质量和高PL量子产量保证了全无机钙钛矿量子点是很有前途的半导体,并在其他光电子器件,如单色窄带光电探测器、太阳能电池和激光器中具有巨大的潜力。
量子点的合成CsPbBr3: 15毫升的十八烯(ODE), 3毫升的OAm 1.5毫升的OA和PbBr 2 (0.2 g)加载到四颈瓶100毫升、脱气在100°C 10分钟,30分钟混合在100°C,加热到170°C下10分钟。快速注入0.55 mL硬脂酸铯(CsSt)溶液(ODE为0.15 M)。反应5 s后,用冰水浴冷却反应混合物。所得QDs用20 mL丙酮沉淀,离心分离。分离后的QDs再分散于8ml的1-辛烷溶液中,作为溶液工艺qled活性层的油墨。
器件制造:PEDOT:1、将PSS溶液(Baytron P VPAl 4083,通过0.22mu;m过滤器过滤)以4000rpm旋涂到ITO涂覆的玻璃基板上60秒并在140℃下烘烤15分钟。 2、通过在4000rpm下旋涂PVK氯苯溶液(浓度:6mg mL -1)1分钟来制备空穴传输和电子阻挡层。 通过以2000rpm旋涂60秒来沉积钙钛矿QD。 3、使用热蒸发系统通过阴影掩模在2times;10-4 Pa的高真空下沉积TPBi(40nm)和LiF / Al电极(1nm / 100nm)。
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