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量子点发光二极管组件在显示器之应用

作者:不详来源:网络浏览:2007-8-22 14:29:23

如图一的披覆层(overcoating shell),我们可将它视为QD的表皮层来解释它的功能。由于QD晶体结构不具周期性,使得QD晶体表面必须加以碎裂,方可产生不同能阶的表面态(surface state),但此举将形成非辐射性的松弛路径(relaxation pathways),并降低发光效率,而披覆层则是可以缓和这些效应。当单晶结构中额外加入半导体表皮层,相邻于核心的键(dangling bonds)就会被填满。实际上,它们在更远离QD核心的新表面键结也被取而代之。使用一个能隙比核心材料更宽的半导体,电子波函数将更完整地被局限在核心之内。因此,波函数只有一小部份将与相邻键结及表面态重迭,进而产生具有更高发光量子效率的QD。

一个能发出饱和光色的量子点发光二极管(QD-LEDs),其极窄的发光带也是因为量子局限的效应所造成。在大多数三维(3-D)半导体材料中,传导带可供给使用的能态密度上升得很快[g(E) ?E1/2];但是,对一个理想化的零维度(zero-dimension)QD而言,g(E)就会变成一系列带宽极窄且不连续的状态。
被覆的配位基(capping ligands)使得QD在胶质悬浮液内能够维持稳定。在实务上来说,这意味着在QD增长到特定大小时,并不会从溶液中离析出来,且可利用液体制程技术使它们成膜。在电子组件方面,覆盖层的另一项重要角色则是将电荷传送到QD发光状态,以及稳定电子组件内部的结构形态。

因此,量子点同时兼具高分子的溶解性以及磷光材料的高发光效率潜力。又因为QDs是由无机材料所构成,使得它们在水气或氧气中,比同类的有机半导体更为稳定。此外,它们能局限量子发光性质,并释放出较小频宽的色光,因而呈现出更佳饱和的光色。最后,因为纳米晶体的直径控制了QD的光学能隙,使得发光光色特性的判定及最佳化程序变得更简化。事实上,目前QDs胶质悬浮液(即溶液)特性可归纳成下列几点:(1)能发射出全光谱,即涵盖整个可见光和红外光区(图二),(2)稳定性比有机荧光体(lumophores)高过数个级数,(3)放射出的半高峰波长(FWHM)在20 nm以下,(4)量子效率可达90%,并且(5)搭配商业化的有机传输层,便可制成QD-LED组件。

QD-LED组件结构

为了做出有效率的QD-LEDs,我们采用了一个与SM-OLED非常类似的组件结构(图三、图四)。在这个组件构造中,电子传输层、空穴传输层、空穴注入层以及空穴阻挡层等都扮演着与SM-OLED组件相似的角色。

在发光层方面乃是使用单层QD薄膜(monolayer),而有别于一般使用在磷旋光性或荧光性OLEDs之主体/客体掺杂而成的发光层。单层薄膜组件的关键性主要在于QD分子间的电荷传输效率并不高,因而使得组件的驱动电压攀升,进而导致耗能的增加。然而这类单层薄膜表面的平整度对于整个显示画素(pixel)上的要求并不需要非常完美,而且这样的结果非但不影响组件的性质,对于后续的材料制程特性及接口监的粗糙瑕疵也具有相当的容忍性,这使得组件制造变得更加简单。

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