双面发射的叠层式白光量子点发光二极管器件的制备与研究

Quantum dot light emitting diodes (QD-LED) inherits the advantages of the organic light emitting diodes, which provide the important way to realize the solid lighting and display devices with high power efficiency, color index and color saturation. In this project, to resolve the two issues of problems, restricted factors of tandem white QD-LED and the control of electron and hole recombination places, we suggest the tandem white QD-LED based on graphene doped into hole injection layer to reduce the barrier between hole injection layer and quantum dot layer, especially the blue QD layer. Thus, the blue, green and red QD-LED devices can be achieved, further the white QD-LED come out. Meanwhile, it can control the charge recombination place between red, green and blue QD layers to realize the tunable color display by varying the applied voltage. After optimization all kinds of parameters, the performance of white QD-LED devices can be improved. In addition, It can be realized the dual emissive QLEDs by using the transparent electrodes, which is benefit for the enhancement of output luminance and efficiency.

量子点发光二极管继承了半导体发光二极管和有机发光二极管的性能优势，对进一步实现高能效、高显色指数、高色彩饱和度的照明和显示器件提供了重要的发展途径。本项目针对目前器件中存在的电荷注入不平衡，蓝光器件开启电压高、发光能效低，对高工作电流的承受力差，寿命短等关键性的科学问题，提出石墨烯作为空穴传输层的叠层式量子点发光二极管器件结构，通过降低空穴注入层到量子点层尤其是蓝光量子点层的能级势垒，平衡电子和空穴注入速率，实现高效的蓝光量子点器件，为白光量子点器件奠定基础；同时，通过调整空穴注入层能级间距、能带位置、电荷迁移率、膜厚等参数，控制激子在红、绿、蓝发光层内的复合位置，实现工作电流对器件色彩的可调制性，并加速白光器件的响应速度；优化各项参数指标，提高白光量子点发光二极管工作能效和显色指数。此外，采用双透明电极实现双面发射器件，有利于提高器件的出光的亮度和总体能效。

量子点发光二极管继承了半导体发光二极管和有机发光二极管的性能优势，对进一步实现高能效、高显色指数、高色彩饱和度的照明和显示器件提供了重要的发展途径。本项目针对目前器件中存在的电荷注入不平衡，蓝光器件开启电压高、发光能效低，对高工作电流的承受力差，寿命短等关键性的科学问题，经过四年的潜心研究，探索基于石墨烯等新型空穴传输层的叠层式量子点发光二极管器件结构，通过降低空穴注入层到量子点层尤其是蓝光量子点层的能级势垒，平衡电子和空穴注入速率，制备了高效的蓝光量子点器件，并近一步获得白光量子点器件；同时，通过调整空穴注入层能级间距、能带位置、电荷迁移率、膜厚等参数，控制激子在红、绿、蓝发光层内的复合位置，实现工作电流对器件色彩可调制性，并加速白光器件的响应速度；通过优化各项参数指标，采用高光透过率的电极材料，获得双面发射的白光量子点发光二极管，得到了可靠的色域、色温、能效等器件工作的参数，为其在平板显示、照明、背光源等应用中奠定基础。其中，制备了红、绿、蓝三色量子点，量子产率分别达到近90%，蓝光80%，红光80%；实验证实了白光器件的最大发光电流亮度为24.6cd/A，能效为25.8lm/W，色温6275 K；通过调整红、绿、蓝三色混合比例，可将色温在3000-6500 K范围内进行调制；经过优化的倒置型绿、红、蓝单色光QLED的最高电流效率分别达到43.1cd/A、13.5cd/A、4.1cd/A，功率效率33.6lm/W，10.6lm/W，2.0lm/W，EQE为13.4%、9.1%、6.6%；单色正置型器件的最大亮度和电流效率分别为了155300cd/m2和41.5cd/A。与已经报道的量子点发光器件相比，我们研制的器件能效已经位居前列。在项目执行期间，项目负责人以通信作者身份发表18篇SCI论文，正在评审论文2篇；参加国际会议1次，口头报告1篇；申请发明专利12项，授权6项。