Ag-In-Zn-S四元半导体纳米晶的可控制备及其在电致发光二极管中的应用
2021-06-08吕培文管中源王立瑾唐爱伟
张 京,吕培文,管中源,王立瑾,訚 哲,唐爱伟
(北京交通大学 理学院,北京 100044)
1 引 言
胶体半导体纳米晶(NCs),又称为半导体量子点,特别是Ⅱ-Ⅳ NCs(CdSe,ZnS)、Ⅲ-Ⅴ NCs(InAs,InP)、Ⅳ-Ⅵ NCs(PbS,PbTe),由于其独特的光电性质,在过去几十年中受到了学界的广泛研究和产业界的高度重视。凭借其成熟的合成技术,半导体纳米晶被广泛应用于光电子[1-3]和生物医学等领域[4-5]。然而,这几类半导体纳米晶的合成需要使用毒性较大的重金属元素,如Cd、Pb和Hg等,对环境产生不可逆的污染,所以这几类半导体纳米晶在实际应用中受到了很大限制。低毒Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ NCs由于其具有丰富的材料储量和良好的发光性能等优点引起了人们极大的研究兴趣。其中,铜基硫族半导体纳米晶是研究最为广泛的材料之一,并已在光电器件和生物医学领域显示出较大的应用潜力[6-12]。但是,由于在高温时Cu+离子具有较大的离子迁移率,在纳米结构调控方面有一定的难度。近年来,人们逐渐把研究目光转移到Ag基半导体纳米材料上。目前,Ag-In-S NCs(AIS NCs)和AIZS NCs由于其优异的光电特性而受到越来越多的关注。迄今为止,基于AIS NCs和AIZS NCs的高品质量子点合成及其在LEDs[13-19]、太阳能电池[20-21]和生物成像[22-25]等领域的应用已经取得了一定进展。本文使用一步反应法合成了发光性能良好的AIZS NCs,通过组分调控的方式分别得到了绿色、黄色和红色AIZS NCs,并结合注射法的特点对其形成机制进行了探究。为进一步优化发光性能,在AIZS纳米晶中继续引入Zn源形成合金型AIZS-ZnS NCs。在此基础上,采用全溶液处理方法以AIZS-ZnS NCs作为发光层构筑了绿、黄和红光电致发光二极管,其中黄光器件的峰值电流效率达到了1.07 cd/A。……
