基于浸润性原理的纳米线阵列组装及其在QLEDs器件中的应用

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利用两个表面的浸润性差异,控制溶液在界面中的空间分布状态、呈现的形态以及浸润状态,通过调控退浸润过程,可以实现溶液中纳米材料的有序组装,得到规则的微纳米组装结构。这个新兴起的技术在构筑图案化的纳米材料有序组装结构领域具有明显的优势和巨大的应用潜力。  量子点发光二极管(QLEDs)作为一种新型发光二极管,具有理论发光效率更高、颜色可调、色域更广、色彩饱和度和鲜艳度更好、能耗成本更低等优点,使得量子点电致发光技术成为下一代新型显示技术的有利候选者。量子点层的制备及结构控制在QLEDs器件的构筑过程中至关重要。人们已经发展了多种量子点层的制备方法,但是均存在着不同的缺点,目前发展一种高效、快速的量子点层制备方法仍然是该领域的一个重要研究内容。  基于上述背景,本文拟采用基于浸润性的组装方法,通过调控固体界面的表面能和表面微观结构,实现界面浸润性的调控,进而控制界面中溶液的退浸润过程,构筑大面积、高精度、图案化的纳米材料组装结构。从器件结构入手,将超疏水模板法组装纳米线的方法用于构筑QDs的图案化和电极的图案化结构,并将图案化的结构应用于QLEDs器件中。通过系统研究模板界面浸润性以及退浸润过程对图案化结构的调控作用,获得适用于器件构筑的组装方法。以期发展一种简单可控,同时又相对高效的QLEDs器件中的量子点阵列和电极阵列构筑方法。  本论文主要的研究内容如下:  (1)第二章中,基于浸润性差异原理设计了三明治组装体系,利用超疏水硅柱与超亲水基底界面的浸润性差异,通过调控硅柱模板的构型、银纳米颗粒的浓度、孵化环境等参数控制退浸润过程,实现对银纳米颗粒一维纳米线阵列结构的厚度、长度、宽度、取向可控组装。我们研究了退浸润过程对组装结构的调控作用,并将带有特殊构型的银纳米线阵列转移至基底上,制得了阵列电极。对其进行电学性质测量,其电阻在7Ω左右,优于传统ITO的15Ω。该电极材料有望用于构筑QLEDs器件。  (2)在第二章基于浸润性差异的三明治法成功的制备水溶性银纳米颗粒的一维纳米线阵列结构的基础上,对界面体系进行改造,将组装材料扩展至油溶性的量子点体系。通过硅柱的表面修饰和基底的表面控制,构建油性溶液界面浸润性的差异,进而通过调控油溶性溶液的退浸润的过程组装量子点的一维纳米结构。我们研究了模板的构型、溶液的浓度以及孵化的环境等参数对于量子点阵列结构的调控作用,组装了甲苯溶剂中的CdTe/ZnS量子点,并成功的分别制备出来红、绿、蓝量子点的一维纳米阵列结构。通过调节各项实验参数可以制备出来最小为2μm的量子点纳米线阵列结构。进一步将组装的绿色和红色量子点组装结构应用于QLEDs器件,制备出来高精度的具有图案化量子点层的QLEDs发光器件。结果表明该方法可以快速、高效的制备出图案化的量子点层,并且可以成功的应用于QLEDs器件。  (3)在第二、第三章的工作中,使用的是硅柱模板,其具有结构规则,容易修饰等优点,但也存在制备周期较长,制备价格较高等问题,不利于工业生产上直接的应用。为了解决这个问题,在第四章中我们尝试利用成本低廉,制备周期短的光刻胶模板直接构筑阵列结构。将SU-8光刻胶刻蚀成为具有特殊构型的模板,然后对其表面进行修饰,以构筑出浸润性差异的表面。研究了光刻胶模板条件下一维纳米结构的组装,结果表明光刻胶模板同样可以用于阵列结构的组装。光刻胶模板的使用可以大幅提高实验效率,而且大幅降低实验成本。
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