喷墨打印量子点薄膜：墨水溶剂的选择策略（英文）

喷墨打印制备的量子点（Quantum dots,QDs）薄膜形貌对多层发光器件的性能影响显著（如量子点发光二极管）,其中咖啡环与拱状形貌是典型的薄膜均匀性问题,通过液滴调控实现高质量QDs薄膜是发展量子点电致发光显示的关键。研究工作表明,通过溶剂实施的墨水调控被证明是改变沉积薄膜形貌的有效手段。然而,优化出可消除咖啡环或拱状形貌的墨水流变参数往往需要大量耗时的实验,墨水配制筛选效率低。本研究基于薄膜形貌分析结合机器学习方法,试图将溶剂流变参数与喷墨打印QDs薄膜形貌直接联系起来,并以红光QDs为溶质,以烷烃或直链酯类为溶剂,研究发现通常使用的一元溶剂和二元溶剂体系中,所使用溶剂的沸点比表面张力或粘度参数对薄膜沉积形貌的影响更加显著,在二元溶剂中薄膜形貌与沸点较高的溶剂组分密切相关。为得到厚度均匀的平整薄膜,建议一元溶剂墨水体系的溶剂或二元溶剂墨水体系中较高沸点的溶剂的沸点范围为250～265℃。     

适用于喷墨打印制备发光二极管的ZnO量子点配体研究

喷墨打印工艺具有无接触、材料利用率高、成本较低,以及可图案化等优势,是制备全彩量子点显示的关键技术.迁移率高、材料稳定性好的ZnO量子点薄膜作为电子传输层一直是制备量子点发光二极管的重要材料.然而,在ZnO薄膜干燥的过程中,存在ZnO量子点团聚的问题,破坏了ZnO薄膜的形貌和厚度均一性,进而劣化了器件的发光性能.通常在ZnO量子点合成后需要加入配体乙醇胺来将其稳定分散.但是研究发现,当ZnO量子点在空气中干燥成膜时,其与乙醇胺配体连接的化学键容易断裂,使ZnO量子点之间发生聚集.同时氧含量随着时间不断上升,表明外界的水氧结合在薄膜表面,进一步加剧了ZnO量子点之间的团聚.通过使用结合更加紧密的乙二胺四乙酸配体可有效地改善该现象,制备出形貌良好、厚度均匀的ZnO薄膜,进而制备出高效稳定的喷墨打印量子点发光二极管.     

喷墨打印量子点墨水调控EI北大核心CSCD

设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系,研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性。设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流,减弱了量子点在像素坑边缘的沉积,实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜。研制的分辨率为240 PPI的倒置结构顶发射绿光量子点阵列发光器件启亮电压2.7 V,最高亮度132 510 cd/m^(2),最大外量子效率14.0%,为采用喷墨打印工艺制备高性能量子点电致发光点阵器件提供了借鉴。     

喷墨打印量子点墨水调控

设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系,研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性。设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流,减弱了量子点在像素坑边缘的沉积,实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜。研制的分辨率为240 PPI的倒置结构顶发射绿光量子点阵列发光器件启亮电压2.7 V,最高亮度132 510 cd/m~2,最大外量子效率14.0%,为采用喷墨打印工艺制备高性能量子点电致发光点阵器件提供了借鉴。     

NiO透明导电薄膜的制备及在聚合物太阳能电池中的应用

采用磁控溅射法制备出透明导电氧化物NiO薄膜.椭偏(SE)测试表明NiO薄膜在可见光区域透光性良好,通过调节生长、退火温度可调控NiO的折射率.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)手段研究表明,通过退火、改变衬底温度等,可有效改变NiO薄膜的晶体结构以及表面形貌,实现对NiO导电性的调控. 采用优化后的NiO材料为阳极阻挡层制备出的聚合物太阳能电池器件的效率为2.26%,是同等条件下采用 PEDOT:PSS阻挡层的电池器件的3倍以上.     

Synthesis and Adsorption Study of BSA Surface Imprinted Polymer on CdS Quantum Dots

开发了CdS量子点用于牛血清白蛋白(BSA)表面压印的方法,将CdS量子点掺杂进BSA的分子压印聚合物中. 实验过程中对制备条件和吸附条件进行了优化. 量子点(QDs)和量子点分子压印聚合物(QDs-MIP)的形貌用扫描电子显微镜进行了表征. 当该QDs-MIP重新结合模板分子BSA时,CdS量子点的荧光被淬灭. 荧光淬灭的原因可能是量子点与模板蛋白质分子之间的荧光共振能量转移. 该聚合物对压印分子的吸附为单分子层吸附,符合Langmuir等温吸附模型. 化学吸附为速率控制步骤. 该新型聚合物的最大吸附容量可达226.0 mg/g,比未掺杂量子点的BSA压印聚合物提高142.4 mg/g.     

CdSe量子点滤光片尺寸、温度依赖的光学特性

为了缩小光谱仪体积使之适用于军事卫星等领域,本文将胶体量子点作为滤光材料,研究了CdSe胶体量子点滤光片的光学特性。本文采用热注入法合成出了高质量的CdSe胶体量子点,经过对苯二胺消光处理制备成CdSe胶体量子点滤光片。利用透射电子显微镜(TEM)进行样品形貌结构的表征及粒径尺寸的测量,并分别在不同温度下进行了紫外-可见吸收测量和紫外-可见透过率测量。实验表明,在室温情况下,CdSe胶体量子点薄膜的吸收和透过率均随粒径尺寸的增加而增加;在给定粒径尺寸的情况下,CdSe胶体量子点薄膜吸收与透过率曲线的第一激子吸收峰峰位随温度升高发生红移,CdSe胶体量子点薄膜吸收曲线温度每增加10 K红移不超过1 nm,且半峰宽增加;此外,经反复实验验证CdSe胶体量子点滤光片的稳定性及可调谐特性,证实其适合作为截止滤光片。上述结果表明,CdSe胶体量子点滤光片在微型光谱仪方面具有良好的应用价值。     

钙钛矿薄膜的微结构和光电特性优化

分别以纯二甲基甲酰胺、纯二甲基亚砜以及二者不同比例的混合物作为前驱体溶剂,制备钙钛矿薄膜样品.将薄膜样品分为两组,分别将其置于氮气氛围中进行热退火和二甲基亚砜蒸汽氛围中进行溶剂退火,并对薄膜样品的微观结构和光电特性进行系统研究分析.结果表明,与热退火相比,经溶剂退火后样品的平均晶粒尺寸和均匀性显著提升,从而减小了薄膜中晶粒边界或界面的体积分数.采用混合前驱体溶剂和后续溶剂退火增加了薄膜的厚度和可见光的利用率,有效改善了薄膜形貌,优化了结晶质量.同时薄膜光致发光强度的增加,表明薄膜缺陷态密度降低.采用优化后的钙钛矿薄膜作为吸收层制备太阳电池,其光电转换效率达到15.7%.     

硒化铅量子点聚乙烯醇薄膜的三阶非线性光学特性

通过湿化学方法制备了具有三阶非线性光学性质的硒化铅/聚乙烯醇复合物薄膜.采用透射电镜和扫描电镜对硒化铅量子点的尺寸和薄膜的形貌进行表征.运用Z扫描方法,研究了薄膜在波长为532nm,脉冲宽度为38ps条件下的三阶非线性光学性质.实验结果表明:合成的硒化铅量子点尺寸在10nm左右,属于强量子受限,制备的薄膜表面粗糙度比较好;薄膜在皮秒脉冲激光作用下呈现负的非线性折射效应和反饱和吸收性质,其三阶非线性极化率χ(3)为3.6×10-11 esu.     

喷墨打印镉基绿光量子点发光二极管及其界面

喷墨打印镉基量子点发光二极管(QLEDs)有望应用于大尺寸全彩显示面板且具有材料利用率高的特点而广受关注。但目前喷墨打印器件效率远低于旋涂制备的同结构器件,针对这一问题,本文研究了在PVK空穴传输层上喷墨打印绿光量子点器件及量子点墨水溶剂对传输层界面的影响。研究发现,喷墨打印过程中的层间互溶是影响器件效率的关键,在采用正交溶剂结合喷墨工艺优化实现了高质量的膜层与界面后,获得了6.3%的喷墨印刷绿光QLEDs外量子效率。     

基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

通过水热法采用热解明胶制备出有蓝色荧光的碳量子点,并通过单因素优化实验对制备碳量子点的温度、时间进行优化以选择出制备碳量子点的最佳条件,结果表明在水热反应温度为200 ℃,反应时间为6 h时制备的碳量子点的荧光性能最强。同时,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、Ｘ射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV)及荧光光谱(PL)等手段对最佳条件下制备的碳量子点进行测试与表征,结果表明,该方法制备的碳量子点量子产率为39.4%,与不掺杂的碳量子点相比其量子产率相对较高,这可能是因为有N元素的存在使得量子产率有所提高;所制备的碳量子点不仅具有丰富的含氧官能团而且抗光漂白性能良好,形态主要是均匀分散的球形,没有明显的晶格条纹,这与相关文献报道的碳量子点的形态相一致,其在250～300 nm有较弱的吸收,但无明显的特征吸收峰,这可能是由于C=O基团的n-π*跃迁引起的;此外,还讨论了氙灯照射时间、pH、碳量子点浓度、不同类型溶剂及离子强度等因素对碳量子点荧光性能的影响,研究结果表明,氙灯照射时间及离子强度对碳量子点荧光性能几乎无影响,在过酸或过碱的条件下其荧光强度相对较弱,原因可能是在过酸或过碱的条件下发生质子化或非质子化的作用导致其荧光强度减弱;且碳量子点溶液随着其浓度的增加,荧光强度先增加后减小;而对于溶剂类型而言,其在极性溶剂中的荧光强度大于其在非极性溶剂中的荧光强度,说明该方法制备的碳量子点具有良好的水溶性。     

超声法制备碳量子点发光性能的影响因素分析

超声法制备碳量子点过程简单,成本低廉,不易产生二次污染,应用前景广泛。为优化超声法制备碳量子点的各工艺参数,制备了关键工艺参数不同的碳量子点样品,测试其发射与激发光谱,分析了量子点浓度,溶剂种类,辅助剂种类、浓度,超声功率、时间等参数对碳量子点发光性能影响。结果表明超声法制备的碳量子点具有激发光波长依赖性,发射峰位置随激发波长的变化而发生明显改变;碳量子点浓度增加,发光强度由于非辐射能量传递和团聚作用,先增大后减小;由于溶剂效应,碳量子点在乙醇中比在水中发光强度更强,波长更短,且浓度越大时波峰移动越明显;相比盐酸,以NaOH为辅助剂制备的碳量子点表面钝化程度高,发光强度强;增加辅助剂NaOH浓度可提高量子点表面钝化程度,增大发光强度;同等时间下增加超声功率或同等功率下适量增加超声时间,可制备更多的碳量子点样品,但超声时间过长,碳量子点容易发生团聚猝灭现象。以上影响因素分析为超声法制备碳量子点的工艺参数优化提供了理论基础,有利于碳量子点大规模低成本的生产应用。     

高质量钙钛矿量子点薄膜制备及性能研究

对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)高分子聚合物材料包裹钙钛矿量子点进行了研究.利用一步包裹法制备了高质量的钙钛矿量子点薄膜,在连续365nm紫外激发下和LED远程封装时,PMMA钙钛矿薄膜衰减率分别约是SEBS薄膜的4倍和6倍,证明了SEBS包裹的钙钛矿量子点薄膜稳定性优于PMMA.进一步对SEBS钙钛矿薄膜分别在空气、水等环境下的稳定性进行研究,相比钙钛矿量子点溶液4h衰退约18%,SEBS钙钛矿薄膜在空气中和水中衰退约18%延长至约55h和240h,说明SEBS包裹之后增强了钙钛矿量子点的稳定性,对钙钛矿量子点封装应用有着重要的意义.     

基于InP/ZnS核壳结构量子点的色转换层设计及制作

提出了采用环境友好型InP/ZnS核壳结构量子点材料制备匹配蓝光Micro-LED阵列的量子点色转换层以实现Micro-LED阵列器件全彩化的技术方案。通过采用倒置式量子点色转换层方案,实现了InP/ZnS量子点材料和Micro-LED阵列的非直接接触,从而可以缓解LED中热量聚集导致的量子点材料发光主波长偏移、半峰宽展宽以及发光效率衰减等问题。量子点色转换层中内嵌PDMS聚合物柔性膜层,可以消除咖啡环效应,同时,色转换层中内嵌飞秒激光图案化处理的500 nm长波通滤光膜层,可以抑制蓝光从非蓝色像素单元出射。最后,实验制备了像素单元中心间距90μm的16×16 InP/ZnS量子点色转换层。该设计可以实现基于蓝光Micro-LED阵列的全彩色Micro-LED显示器件的制备,并且该制备方法可以降低全彩色Micro-LED阵列显示器件的制备成本。     

绝缘衬底上高密度均匀纳米硅量子点的形成与表面形貌

利用等离子体增强化学气相淀积技术，在绝缘氮化硅(SiNx)衬底上制备超薄非晶硅(aSi：H)薄膜，通过超短脉冲激光辐照与准静态常规热退火技术处理，制备出高密度、均匀纳米硅(ncSi)量子点.使用原子力显微镜对处理前后样品的表面形貌进行了研究，发现激光辐照能量密度增加的同时，所形成的ncSi尺寸也随之增加.在合适的能量密度范围内，可以得到面密度大于10.11cm^2、尺寸分布标准偏差小于20％的10 nm ncSi量子点薄膜，表明所制备的ncSi量子点具有较好的均匀性及较高的面密度.同时，对ncS i量子点 关键词： 纳米硅 激光诱导 尺寸分布     

CdSe量子点凝胶快速制备及其光谱特性

以水为反应溶剂,采用NaBH₄还原SeO₂并与过量CdSO₄反应,制备CdSe量子点凝胶。所得CdSe量子点凝胶直接干燥即得到固态粉体,若用聚乙二醇或谷胱甘肽等作为分散修饰剂可方便的转化成相应的溶胶,制备方法快速简单、成本低。CdSe量子点凝胶、粉体、溶胶均具有良好的光致发光特性,且性质稳定。结果表明反应物CdSO₄与SeO₂用量的摩尔比（Cd/Se值）和反应温度影响CdSe量子点的荧光特性。当制备凝胶的Cd/Se值由2.4:1增加12:1时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光强度增加,荧光发射峰由560nm红移到610nm;当制备凝胶的反应温度由40℃增加到90℃时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光发射峰由560nm红移到600nm。CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光量子产率20%左右。     

低密度微孔聚合物泡沫的制备

 介绍了一种利用聚合物和溶剂的相分离，经过冷冻干燥来制备聚合物泡沫（特别是聚苯乙烯类泡沫）的通用技术。采用该技术制备的具有开放状孔洞结构的聚苯乙烯泡沫的密度为0.02~0.1g/cm3，平均孔径为1～20μm，而且泡沫具有各向同性，孔径非常均匀。通过对聚合物泡沫的表征，对影响泡沫形貌和密度的因素，如聚合物/溶剂体系，冷却速率等进行了研究，结果表明：所用溶剂对于该聚合物的Θ温度（溶剂与聚合物作用力为零的温度）必须高于该溶剂的熔点；采用单轴冷却方式可以减小由于溶液中心处和外围处的温差而引起的热应力对泡沫形貌的影响，冷却速率为100℃/min。     

团聚效应对基于CdSe/ZnS量子点的电致发光二极管性能的影响

通过旋涂含有CdSe/ZnS量子点(Quantum dot,QD)的溶液为发光层薄膜,制备了叠层结构的电致发光二极管,利用原子力显微镜研究了QD发光亮度、薄膜形貌与其工艺条件、参数的关系。研究结果表明:随QD厚度的增加,QD纳米粒子薄膜由单层向多层薄膜形成,QD纳米颗粒发生团聚现象,并使器件亮度降低。此外,退火温度对QD薄膜形貌及其发光强度影响很大:当退火温度高于150 ℃时,产生的热量也会造成QD纳米粒子团聚,并导致QLED器件发光性能下降。     

磁控共溅射法沉积的硅量子点SiN_x薄膜的光谱特性

采用双极脉冲和射频磁控共溅射沉积法在不同温度的Si(100)衬底和石英衬底上制备了富硅SiNx薄膜。在氮气氛中,于1 050℃下采用快速光热退火热处理,获得了包含硅量子点的SiNx薄膜。采用Fourier变换红外光谱、Raman光谱、掠入射X射线衍射和光致发光光谱对退火后的薄膜样品进行了表征。结果显示:Fourier变换红外光谱中出现了富硅Si—N键,表明薄膜为富硅SiNx薄膜;当衬底温度不低于200℃时,薄膜样品的拉曼光谱中出现了硅纳米晶的Si—Si振动横光学模,掠入射X射线衍射中出现了明显的Si(111)和Si(311)的衍射峰,证实了硅量子点的形成;发现存在一最佳衬底温度(300℃),该条件下获得的硅量子点的数量和晶化率最高;衬底温度为300和400℃的样品的光致发光光谱中均有3个可见荧光峰,结合拉曼光谱结果,用纳米晶硅的量子限域效应和辐射复合缺陷态对荧光峰进行了合理解释;由光致发光光谱计算出的衬底温度为300和400℃的样品的硅量子点平均尺寸分别为3.5和3.4nm。这些结果有助于优化含硅量子点的SiNx薄膜的制备参数,在硅基光电子器件的应用方面有重要意义。     

聚丙烯酸修饰核壳结构水溶性量子点的制备及表征

先用硫脲修饰的量子点为核,再用聚丙烯酸包覆,并用聚乙烯吡咯烷酮K-30为稳定剂,合成粒径分布均匀、性能稳定的核壳结构水溶性量子点荧光体。采用荧光发射光谱、红外光谱和透射电镜对样品进行表征并探索核量子点在聚丙烯酸聚合物溶液中含量对量子点荧光体的影响。结果表明:聚丙烯酸修饰后量子点粒径分布更均匀;荧光发射主峰由548nm蓝移到448nm。红外光谱图中2 092.8和1 384.3cm-1分别归属于羧基的CO和C—O伸缩振动,1 644.5cm-1归属为酰胺键的CO伸缩振动,核量子点在聚丙烯酸聚合物溶液中最佳含量为2.67mg.mL-1。该量子点制备方法简单易行,具有较好的稳定性及高荧光量子效率,为进一步应用于生物标记奠定基础。