量子ドットと発光ポリマーの協同作用を用いたハイブリッド発光ダイオードの研究

利用量子点和发光聚合物协同作用的混合发光二极管的研究

基本信息

批准号：
21K04153
负责人：
伊東栄次
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度までの研究成果において、量子ドットとポリマーブレンド層からなる発光層の厚さの性能の関係から発光層が薄い(20nm）以下の場合に電子バッファー層として用いたZnO界面で励起子消光が生じることが示唆された。一方で、量子ドットは少量でも高額である点と溶解性が低いことから従来のスピンコート法では30-50 nmの厚さを得ることが困難であると同時に、塗布時に9割以上を飛散しロスするため生産性にも重大な課題があった。特に、本研究で注目する青色の量子ドットは入手が困難であったことから、材料利用率の向上と厚膜化に代わる代替技術を検討した。本年度は新たに改良型のメニスカスコート法を開発しこれと転写法による膜厚制御と膜の均一化および材料利用率の向上を試みた。その結果、前年度までの1/4-1/6の使用量で同等な膜厚を製膜可能とした。また、ZnO／発光層界面での励起子消光を抑制するため、フェナントロリン系可溶性電子輸送材料を挿入しその上に上記手法を用いて発光層を製膜することで電子注入性の改善と発光位置の制御を行った。さらに、前年度まで正孔輸送性のポリマーであるPVCzをブレンドしていたが敢えて電気的にも光学的にも不活性で透明なPMMAと置き換え、PVCzを中間層として薄く挿入した結果、高電圧時にPVCzの発光が生じていた課題を解決し量子ドットのみの鮮明な発光が得られた。一方で、絶縁体を用いるため膜厚の制御についても検討を行った。その結果、電極を除くすべてを塗布プロセスで積層可能となった。そして、赤色の半導体量子ドットでは外部量子効率が0.6%程度から2.1%まで改善すると同時に動作電圧を2Vまで低減することが可能となった。青色の量子ドットを用いた素子においても4V以下で発光し、外部量子効率を0.8%から1.6%にほぼ倍増した。

直到2021财年的研究结果表明，当光发射层薄（20nm）或更小时，由于量子点和聚合物混合层组成的光发射层的性能之间的关系，激光发光层薄（20nm）时，发生激子淬火发生在用作电子缓冲层的ZnO界面。另一方面，量子点即使在少量且溶解度较低，因此，使用常规的自旋涂层方法获得30-50 nm的厚度，同时，超过90％的圆点散射并在涂层期间丢失，从而导致了严重的生产率问题。特别是，由于很难获得这项研究的焦点蓝色量子点，因此我们研究了替代技术，以改善膜的材料利用和增厚。今年，我们开发了一种新的改进的半月板涂料方法，并试图控制膜厚度，均匀化膜并使用此方法改善材料利用。结果，有可能产生薄膜厚度，该薄膜厚度相当于上一年所用量的1/4-1/6。此外，为了抑制ZnO/发光层界面处的激子淬灭，插入了基于苯授义氨酸的可溶性电子传输材料，并使用上述技术在其上形成了光发射层，以改善电子注入性能并控制光发射位置。此外，直到上一年，将PVCZ（一个运输聚合物的孔）混合在一起，但被故意用电气和光学惰性和透明的PMMA替换，结果，将PVCZ插入了一个中间层，解决了PVCZ发射问题在高电压下出现的问题，从而导致量子清晰地发射，从而使PVCZ发射出现，从而导致了量的清晰量。另一方面，由于使用了绝缘子，还研究了膜厚度控制。结果，除电极以外的所有电极都可以通过涂层过程层压。此外，使用红色半导体量子点，外部量子效率已从约0.6％提高到2.1％，同时，可以将工作电压降低到2V。即使是使用蓝色量子点的设备，也以4V或更少的速度发出光，几乎将外部量子效率从0.8％提高到1.6％。