NiO基量子点发光二极管的制备及其性能研究

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1、工程硕士学位论文NiO基量子点发光二极管的制备及其性能研究作者姓名郭起玲工程领域材料工程校内指导教师何新华副教授校外指导教师徐雪青研究员所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月InvestigationonfabricationandpropertiesofNiO-basedquantumdotlightemittingdiodesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:GuoQilingSupervisor:Prof.HeXinhuaSou

2、thChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN383学校代号：10561学号：201521016130华南理工大学硕士学位论文NiO基量子点发光二极管的制备及性能研究作者姓名：郭起玲指导教师姓名、职称：何新华副教授徐雪青研究员申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：□产品研发□工程设计■应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：新型纳米材料与器件论文提交日期：2018年5月29日论文答辩日期：2018年5月30日学位授予单位：华南理工大学学位授予日

3、期：年月日答辩委员会成员：主席：卢振亚委员：卢振亚、杨凤金、何新华√摘要在显示行业迅速发展地推动下，量子点发光二极管（QuantumDotLight-EmittingDiodes,QLED）成为现今全世界研究热点，其具有内在发射可调、色纯度高、稳定性好等特性，是一种新颖的薄膜显示器和固态发光器件。QLED常用的空穴传输层有机材料虽然性能优异，但稳定性差，并且其空穴传输率要低于无机材料，因此需要寻找合适的无机材料来替代有机空穴传输层。常用的无机材料有WO3、MoO3、V2O5和NiO等，其中作为第三代P型半导体材料的N

4、iO（禁带宽度3.6-4.0eV），由于特殊的电子结构，具备较好的化学稳定性，优良的光学、电学和磁学性能，近年来常作为空穴传输层广泛地应用于QLED中。为了探究NiO作为空穴传输层在QLED中的应用，本文进行了以下研究：首先，采用溶液法制备了NiO纳米晶，X-射线衍射（XRD）测试表明所制备的纳米晶为单一晶相的NiO；透射电镜（TEM）测试表明，NiO纳米晶颗粒分散性好，尺寸分布均匀，其平均粒径为3.1±0.1nm；经过UV-Vis和UPS等手段表征得出NiO纳米晶的光学带隙宽度为3.9eV，功函数Φ和价带顶能级位置

5、（EVBM）分别为3.32eV和5.22eV。然后，通过旋涂法将NiO纳米晶制成薄膜并将其作为空穴传输层材料应用于全无机结构为ITO/NiO/QDs/ZnO/Ag的QLED中，通过分别探究影响器件性能的因素：基片有无清洗、有无紫外臭氧处理NiO薄膜、NiO浓度和旋涂速率的影响和ZnO旋涂速率的选取，来确定制备最佳全无机器件的条件，得到的最佳全无机器件发光强度为598cd/m2，启亮电压为3.3V。最后，为了获得性能更优良的器件，进行了器件结构的优化，即通过将NiO作为空穴传输层材料应用于结构为ITO/NiO/PVK/

6、QDs/ZnO/Ag的QLED中。XPS测试结果表明，紫外臭氧处理可以诱导NiO晶格内部产生Ni3+离子，通过创新性地引入多次旋涂和多次紫外臭氧处理结合的工艺路线，获得了Ni3+离子含量增多且分布均匀的NiO薄膜，从而有效增强NiO薄膜的传导空穴能力。研究结果显示：随着旋涂NiO空穴传输层次数的增加，器件的发光亮度、电流效率和外量子效率均呈现出逐渐改善趋势，当旋涂4次时，器件获得最佳效果，其中最佳发光强度从184cd/m2提高到4775cd/m2，最大电流效率为0.54cd/A，最大外量子效率为0.22%，与未改善的

7、单层NiO基QLED相比，均提高超过50倍。关键词：氧化镍；溶液法；空穴传输层；量子点发光二极管IABSTRACTThequantumdotlight-emittingdiode(QuantumDotLight-EmittingDiodes,QLED)hasattractedconsiderableinterestsinresearchfieldrecentlydrivenbyrapiddevelopmentofdisplayindustry,whichisakindofnovelthinfilmdisplayand

8、solid-statelight-emittingdevicewithadjustableinternalemission,highcolorpurityandgoodstabilityetc.Althoughtheorganicmaterialwithexcellentperformancewascommonlyusedasholetrans