ZnCuInS/ZnS量子点LED的关键问题研究

采用ZnCuInS/ZnS量子点制备多色无毒量子点LED，突破目前有毒Cd族量子点为主体材料的局限性，符合环保"绿色"观念。这种量子点LED研究，对制作"无毒绿色"、低成本、柔性显示器件具有重大意义。在ZnCuInS/ZnS量子点LED前期研究工作基础上，本项目以提高其亮度和发光效率为目的，针对3个科学（或关键）问题进行研究：一是从跃迁机理入手，研究元素组份对ZnCuInS/ZnS量子点发光性质的影响，建立ZnCuInS/ZnS量子点能级结构模型；其次，研究短化ZnCuInS/ZnS量子点表面有机长链氨配位体方法，提高载流子迁移率，改善电致发光效率；第三，研究载流子迁移层和量子点发光层的几何尺寸、退火温度对载流子输运特性的影响，建立电流随偏置电压变化的数学模型。目标是：揭示ZnCuInS/ZnS量子点发光机理，首次制备多色无毒ZnCuInS/ZnS量子点LED，提出改善发光效率和亮度方法。

制备不同尺寸、不同组分的ZnCuInS胶体量子点，通过研究瞬态光谱，发现ZnCuInS 量子点内存在三个荧光寿命，结合不同时间光谱峰位的变化，确定三种辐射跃迁过程：带边辐射、表面态辐射和施主-受主辐射，随着Cu和In的比例发生变化，其中主要辐射机制也发生变化，通过调节组分，优化量子点发光性能；通过研究ZnCuInS 量子点变温光致发光特性，分析量子点中激子与声子耦合特性，发现激子与声学声子耦合作用是带隙和展宽变化的主要影响因素。通过短化ZnCuInS量子点表面有机碳链长度，提高其薄膜电致发光性能，分析碳链短化对量子点薄膜导电性能的改善效果。制备出多色和白光ZnCuInS QD-LED，明确存在两种载流子输运机制：荧光共振能量转移和载流子直接注入。此外，通过研究ZnCuInS QD-LED的伏安特性曲线，建立电流随偏置电压变化的数学模型；通过调整载流子迁移层和量子点发光层的几何尺寸、退火温度，分析对ZnCuInS QD-LED伏安特性的影响，优化工艺参数。通过ZnCuInS 量子点和碳量子点混合，制备出白光荧光粉末，调节两种组分比例，制备出不同色温的白光发光二极管，显色指数达到93。借助于课题的工作，发表SCI收录学术论文25篇，其中影响因子大于3的论文13篇；申请发明专利8项，获得授权3项；获得省部级奖励2项。