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。

根据截至2021财年的研究结果，根据性能与由以下组成的发射层的厚度之间的关系，当发射层较薄（20 nm）以下时，在用作电子缓冲层的ZnO界面处会发生激子猝灭。有人认为会发生这种情况。另一方面，量子点即使少量也很昂贵并且溶解度低，使得使用传统的旋涂方法难以获得30-50nm的厚度，并且由于损失而导致生产率也存在严重问题。特别是，由于难以获得本研究重点的蓝色量子点，我们研究了替代技术来提高材料利用率和增厚薄膜。今年，我们开发了一种新的改进的弯月面涂覆方法，并尝试利用该方法和转移方法来控制膜厚，使膜层均匀，提高材料利用率。结果，可以用前一年用量的1/4至1/6生产出相同厚度的薄膜。此外，为了抑制ZnO/发射层界面处的激子猝灭，我们插入了菲咯啉基可溶性电子传输材料，并使用上述方法在其顶部形成了发射层，从而改善了电子注入性能和发射位置。被控制了。此外，直到前年，PVCz这种空穴传输聚合物还被共混，但我们特意用具有电学和光学惰性且透明的PMMA代替它，并插入了一层薄薄的PVCz作为中间层，从而产生了高电压解决了有时导致PVCz发光的问题，并且仅从量子点发出清晰的光。另一方面，由于使用了绝缘体，我们还考虑了控制膜厚。因此，除了电极之外的所有部件都可以使用涂层工艺进行层压。对于红色半导体量子点，外量子效率从约0.6%提高到2.1%，同时可以将工作电压降低至2V。使用蓝色量子点的器件也发出低于4V的光，外量子效率几乎翻倍，从0.8%增加到1.6%。