欧凯:纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光及电致发光性能研究论文

欧凯:纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光及电致发光性能研究论文

本文主要研究内容

作者欧凯(2019)在《纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光及电致发光性能研究》一文中研究指出:随着信息时代的快速发展,对发光材料和显示器件的要求越来越高。虽然目前显示领域有了很多新的突破和进展,但仍然面临一些问题需要解决。自从GaN基蓝光LED问世以后,蓝宝石衬底、SiC衬底以及Si衬底LED相继被报道,性能也得到很大提升。但是,Si衬底与GaN之间具有16.7%的晶格失配,同时Si的热膨胀系数与GaN之间也存在很大的差异,所以在Si衬底上外延生长得到的GaN薄膜容易产生缺陷、裂纹、位错或者弯曲等现象。虽然通过引入AlN作为缓冲层能够从技术领域基本克服这些问题,但是这会进一步增加制备工艺的难度。在有机发光二极管(OLEDs)领域,器件的寿命和有机材料的稳定性制约着OLEDs的发展。此外,基于量子点具有很好的光稳定性、发光效率高、发光光谱可调等优点,量子点器件也成为新的研究热点。在量子点的合成材料方面,目前研究成熟的主要是基于Cd。Cd本身的毒性,使得量子点和相关的量子点发光器件的应用领域受到限制,尤其是生物领域。所以制备出无毒高效的量子点和量子点器件是新的挑战。找到新的替代材料,制备出稳定、无毒、发光效率高和寿命长的电致发光器件对于显示行业的发展有着很重要的意义,尤其是蓝色发光。作为无毒、宽带隙的ZnSe(2.7eV),一直是研制蓝绿色发光器件的热门材料。ZnSe材料目前已经被广泛应用到激光、非线性光学、光电探测和发光等领域。本论文通过电子束蒸发技术制备了纳米结构的ZnSe/ZnS多层薄膜,并以此作为发光层,制备了蓝色电致发光器件。既利用了ZnSe本身的性质,又利用了纳米结构的优良特性。这为蓝色电致发光的研究提供了新思路,同时也对白光LED的研究做出贡献。本论文的研究工作主要得到以下成果:(1)单层ZnSe薄膜性质的研究。通过电子束蒸发沉积了单层的ZnSe薄膜,属于立方结构,更趋向于(111)晶向生长。首先,在氮气环境中退火处理,薄膜在蓝光区域有着强的吸收,但未得到ZnSe的蓝色发光。我们研究了退火温度对晶体结构、透射光谱、折射率、吸收系数与反射系数、光学带隙等参数的影响。其次,在氧气环境中退火处理,立方结构的ZnSe薄膜被完全氧化成六方纤锌矿结构的ZnO薄膜。ZnO薄膜的PL光谱由370 nm的强发射峰和525 nm的弱发射峰组成,这分别对应于ZnO的带间发射和缺陷相关的发射。通过优化处理退火温度和时间,得到ZnSe氧化成ZnO的最优条件。此外,我们还研究了低温环境对于ZnO薄膜光致发光的影响。(2)通过电子束蒸发法制备了纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜,得到蓝色光致发光。薄膜晶体结构为立方结构的ZnSe和纤锌矿结构的ZnS。纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的激发峰位于350 nm处,光致发光光谱包含两个发射峰:441nm处强且窄的发射峰源于ZnSe的近带边发射;550nm处弱且宽的发射峰是与缺陷相关的发射,例如填隙,空位,晶格畸变和结构缺陷。从不同方面对纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜的光致发光性能进行优化,包括ZnS层厚度、ZnSe层厚度、退火温度、退火时间、退火气流量等。此外,对纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜薄膜的低温光谱和稳定性也进行了表征测试。(3)将纳米结构ZnSe/ZnS多层薄膜作为发光层,制备出多层结构(ITO/PEDOT:PSS/EML/MgO/n-Si/Ag)的有机/无机复合的蓝色电致发光器件。对器件性能进行表征测试,如XRD、SEM、PL、EL、Ⅰ-Ⅴ测试,并对其发光机理进行研究。器件的电致发光机理是电子和空穴注入式复合发光。引入MgO层能够明显改善器件的性能:其一,改善发光层的结晶质量,提升发光层的发光强度;其二,作为空穴阻挡层,提升空穴浓度,降低载流子的猝灭,提升器件的电致发光性能。最后,我们从退火温度、硅片电阻率、MgO厚度、P型层厚度等方面对器件性能进行了进一步的改善。

Abstract

sui zhao xin xi shi dai de kuai su fa zhan ,dui fa guang cai liao he xian shi qi jian de yao qiu yue lai yue gao 。sui ran mu qian xian shi ling yu you le hen duo xin de tu po he jin zhan ,dan reng ran mian lin yi xie wen ti xu yao jie jue 。zi cong GaNji lan guang LEDwen shi yi hou ,lan bao dan chen de 、SiCchen de yi ji Sichen de LEDxiang ji bei bao dao ,xing neng ye de dao hen da di sheng 。dan shi ,Sichen de yu GaNzhi jian ju you 16.7%de jing ge shi pei ,tong shi Side re peng zhang ji shu yu GaNzhi jian ye cun zai hen da de cha yi ,suo yi zai Sichen de shang wai yan sheng chang de dao de GaNbao mo rong yi chan sheng que xian 、lie wen 、wei cuo huo zhe wan qu deng xian xiang 。sui ran tong guo yin ru AlNzuo wei huan chong ceng neng gou cong ji shu ling yu ji ben ke fu zhe xie wen ti ,dan shi zhe hui jin yi bu zeng jia zhi bei gong yi de nan du 。zai you ji fa guang er ji guan (OLEDs)ling yu ,qi jian de shou ming he you ji cai liao de wen ding xing zhi yao zhao OLEDsde fa zhan 。ci wai ,ji yu liang zi dian ju you hen hao de guang wen ding xing 、fa guang xiao lv gao 、fa guang guang pu ke diao deng you dian ,liang zi dian qi jian ye cheng wei xin de yan jiu re dian 。zai liang zi dian de ge cheng cai liao fang mian ,mu qian yan jiu cheng shou de zhu yao shi ji yu Cd。Cdben shen de du xing ,shi de liang zi dian he xiang guan de liang zi dian fa guang qi jian de ying yong ling yu shou dao xian zhi ,you ji shi sheng wu ling yu 。suo yi zhi bei chu mo du gao xiao de liang zi dian he liang zi dian qi jian shi xin de tiao zhan 。zhao dao xin de ti dai cai liao ,zhi bei chu wen ding 、mo du 、fa guang xiao lv gao he shou ming chang de dian zhi fa guang qi jian dui yu xian shi hang ye de fa zhan you zhao hen chong yao de yi yi ,you ji shi lan se fa guang 。zuo wei mo du 、kuan dai xi de ZnSe(2.7eV),yi zhi shi yan zhi lan lu se fa guang qi jian de re men cai liao 。ZnSecai liao mu qian yi jing bei an fan ying yong dao ji guang 、fei xian xing guang xue 、guang dian tan ce he fa guang deng ling yu 。ben lun wen tong guo dian zi shu zheng fa ji shu zhi bei le na mi jie gou de ZnSe/ZnSduo ceng bao mo ,bing yi ci zuo wei fa guang ceng ,zhi bei le lan se dian zhi fa guang qi jian 。ji li yong le ZnSeben shen de xing zhi ,you li yong le na mi jie gou de you liang te xing 。zhe wei lan se dian zhi fa guang de yan jiu di gong le xin sai lu ,tong shi ye dui bai guang LEDde yan jiu zuo chu gong suo 。ben lun wen de yan jiu gong zuo zhu yao de dao yi xia cheng guo :(1)chan ceng ZnSebao mo xing zhi de yan jiu 。tong guo dian zi shu zheng fa chen ji le chan ceng de ZnSebao mo ,shu yu li fang jie gou ,geng qu xiang yu (111)jing xiang sheng chang 。shou xian ,zai dan qi huan jing zhong tui huo chu li ,bao mo zai lan guang ou yu you zhao jiang de xi shou ,dan wei de dao ZnSede lan se fa guang 。wo men yan jiu le tui huo wen du dui jing ti jie gou 、tou she guang pu 、she she lv 、xi shou ji shu yu fan she ji shu 、guang xue dai xi deng can shu de ying xiang 。ji ci ,zai yang qi huan jing zhong tui huo chu li ,li fang jie gou de ZnSebao mo bei wan quan yang hua cheng liu fang qian xin kuang jie gou de ZnObao mo 。ZnObao mo de PLguang pu you 370 nmde jiang fa she feng he 525 nmde ruo fa she feng zu cheng ,zhe fen bie dui ying yu ZnOde dai jian fa she he que xian xiang guan de fa she 。tong guo you hua chu li tui huo wen du he shi jian ,de dao ZnSeyang hua cheng ZnOde zui you tiao jian 。ci wai ,wo men hai yan jiu le di wen huan jing dui yu ZnObao mo guang zhi fa guang de ying xiang 。(2)tong guo dian zi shu zheng fa fa zhi bei le na mi jie gou ZnSe/ZnSduo ceng bao mo ,de dao lan se guang zhi fa guang 。bao mo jing ti jie gou wei li fang jie gou de ZnSehe qian xin kuang jie gou de ZnS。na mi jie gou ZnSe/ZnSduo ceng bao mo de ji fa feng wei yu 350 nmchu ,guang zhi fa guang guang pu bao han liang ge fa she feng :441nmchu jiang ju zhai de fa she feng yuan yu ZnSede jin dai bian fa she ;550nmchu ruo ju kuan de fa she feng shi yu que xian xiang guan de fa she ,li ru tian xi ,kong wei ,jing ge ji bian he jie gou que xian 。cong bu tong fang mian dui na mi jie gou ZnSe/ZnSduo ceng bao mo de guang zhi fa guang xing neng jin hang you hua ,bao gua ZnSceng hou du 、ZnSeceng hou du 、tui huo wen du 、tui huo shi jian 、tui huo qi liu liang deng 。ci wai ,dui na mi jie gou ZnSe/ZnSduo ceng bao mo bao mo de di wen guang pu he wen ding xing ye jin hang le biao zheng ce shi 。(3)jiang na mi jie gou ZnSe/ZnSduo ceng bao mo zuo wei fa guang ceng ,zhi bei chu duo ceng jie gou (ITO/PEDOT:PSS/EML/MgO/n-Si/Ag)de you ji /mo ji fu ge de lan se dian zhi fa guang qi jian 。dui qi jian xing neng jin hang biao zheng ce shi ,ru XRD、SEM、PL、EL、Ⅰ-Ⅴce shi ,bing dui ji fa guang ji li jin hang yan jiu 。qi jian de dian zhi fa guang ji li shi dian zi he kong xue zhu ru shi fu ge fa guang 。yin ru MgOceng neng gou ming xian gai shan qi jian de xing neng :ji yi ,gai shan fa guang ceng de jie jing zhi liang ,di sheng fa guang ceng de fa guang jiang du ;ji er ,zuo wei kong xue zu dang ceng ,di sheng kong xue nong du ,jiang di zai liu zi de cu mie ,di sheng qi jian de dian zhi fa guang xing neng 。zui hou ,wo men cong tui huo wen du 、gui pian dian zu lv 、MgOhou du 、Pxing ceng hou du deng fang mian dui qi jian xing neng jin hang le jin yi bu de gai shan 。

论文参考文献

  • [1].半导体ZnSe量子点和碳量子点的制备及其应用[D]. 潘佳奇.兰州大学2015
  • [2].ZnSe纳米材料的制备及光学、光催化性能研究[D]. 冯博.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)2013
  • [3].ZnSe一维纳米材料的液相合成、掺杂、及其光学性质研究[D]. 张孟.中国科学技术大学2010
  • [4].ZnSe晶体的气相生长与光电特性研究[D]. 李焕勇.西北工业大学2003
  • [5].近红外飞秒激光激发ZnSe、ZnO表面纳米周期结构发光特性研究[D]. 潘佳.华东师范大学2015
  • [6].CdSe/CdS、ZnSe及其掺杂纳米材料的制备及性能研究[D]. 韩冬梅.北京化工大学2009
  • [7].Cr2+:ZnSe和Cr2+:ZnS晶体特性及其中红外激光器件的研究[D]. 王兆伟.山东大学2016
  • [8].ZnO-Au及ZnSe基杂化纳米晶的制备及其光学性能研究[D]. 韩学.天津大学2009
  • [9].半导体纳米晶体CdSe及ZnSe的绿色合成及表征[D]. 王岚.哈尔滨工业大学2010
  • [10].几种重要的红外光学晶体的生长及性能研究[D]. 杨永娟.山东大学2012
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  • [6].新型铱配合物的合成和光致发光、电致发光性能研究[D]. 徐秋蕾.南京大学2013
  • [7].光子晶体对发光材料光致发光调控的研究[D]. 邹璐.吉林大学2017
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  • [10].离子注入制备硅基发光材料及其性能研究[D]. 袁志钟.浙江大学2007
  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自北京交通大学的欧凯,发表于刊物北京交通大学2019-09-27论文,是一篇关于纳米结构论文,光致发光论文,电致发光论文,薄膜论文,北京交通大学2019-09-27论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自北京交通大学2019-09-27论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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