基于胶体量子点的白光混合LED的研究

以无机胶体量子点为发光材料，有机小分子或者聚合物材料为载流子传输材料的混合LED在理论上结合了无机量子点的发光效率高、发光光谱窄、化学和光学稳定性高以及有机材料的低成本、面光源的优点。但是目前这种器件仍然存在很多问题，特别是效率较低，我们认为这主要是由于核/壳结构的量子点的宽带隙的壳层材料和不导电的有机配体的存在所导致的载流子注入困难所造成的。因此，在本项目中我们拟利用高效率的有机磷光材料到量子点的能量转移在不破坏量子点的核/壳结构的前提下达到与提高载流子注入的类似的效果，从而提高LED的量子效率。再结合湿法p掺杂的空穴传输层和干法n掺杂的电子传输层以降低LED的驱动电压，提高器件的功率效率。在发光层中，混合不同尺寸的量子点，通过系统地调整浓度以得到平衡的白光发射。

以无机胶体量子点为发光材料，有机小分子或者聚合物材料为母体或载流子传输材料的混合LED在理论上结合了无机胶体量子点的发光效率高、发光光谱窄、化学和光学稳定性高以及有机材料的低成本、面光源的优点。但是目前这种器件仍然存在很多问题，特别是效率较低，我们认为这主要是由于核/壳结构的量子点的宽带隙的壳层材料和不导电的有机配体的存在所导致的载流子注入困难所造成的。针对这个问题，本项目集中研究了通过利用高效率的有机磷光材料到量子点的能量转移在不破坏CdSe/ZnS量子点的核/壳结构的前提下达到与提高载流子注入的类似的效果，从而提高混合白光LED的整体效率。在项目的研究中，（1）我们开发了多种适用于这种混合LED的母体材料，包括聚合物和小分子材料。这些材料除了具有在常规溶剂中的高溶解度、良好的热稳定性、成膜性等，还具有宽带隙和高三重态能级（防止蓝光磷光材料的能量逆传递）、高载流子迁移率（降低器件的驱动电压）等；（2）我们在国际上首次研究并报道了不同空间结构的金属配合物磷光材料到无机量子点CdSe/ZnS之间的能量转移过程，并发现扁平的四边形铂的配合物材料相对于常用的空间八面体结构的铱的配合物材料到无机量子点之间的能量转移更加充分，因此是更好的磷光敏化材料；（3）我们通过使用一种自行开发的水溶性的电子传输性聚合物材料作为电子传输层，在不影响下层的发光层的条件下，在国际上首次实现了全旋涂的混合LED器件。结合以上的成果，我们实现了最高外量子效率为2.08%，最大功率效率为3.15 lm/W的白光混合LED器件，超过了本项目的预期指标（外量子效率1%，功率效率2 lm/W）。