量子点材料因其独特的发光特性，在显示和固态照明领域具有极高的应用价值。相比于传统显示器件，量子点发光二极管(QLED)具有高的稳定性、良好溶液可加工性和高色彩饱和度等优势，因而其成为新一代显示技术的核心器件。介绍了QLED的构成、工作机理及研究进展，并指出了其在中国显示行业的应用现状与前景。

为改善量子点发光二极管器件载流子注入平衡，提出一种量子点发光二极管各功能层厚度的确定方法.首先选定量子点发光层厚度，基于隧穿模型进行仿真分析确定电子传输层厚度；然后采用空间电荷限制电流模型进行仿真分析确定空穴传输层厚度.采用CdSe/ZnS 量子点作为发光层、poly-TPD 作为空穴传输层、Alq3作为电子传输层，按照该方法仿真分析得到各功能层厚度进行旋涂-蒸镀法实物器件制备.对比实验结果表明：当poly-TPD、QDs及Alq3厚度分别为45 nm、25 nm及35 nm时，获得了较高的发光效率及色纯度，器件性能最好.该方法确定的各功能层厚度有助于减少载流子在发光界面积累，获得载流子的注入平衡，从而改善QLEDs发光性能.

为研究基于混合量子点的QLED结构与性能, 利用红光量子点以及绿光量子点两种材料制备了橙光QLED器件, 并对其性能进行了表征。实验制备的器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/混合QDs/ZnO/Al, 其中发光层采用了3种混合量子点的混合结构方案。方案一先旋涂红光量子点层, 后旋涂绿光量子点层; 方案二先旋涂绿光量子点层, 后旋涂红光量子点层; 方案三将红光、绿光量子点1∶1混合后制备为发光层。实验结果表明: 方案一制备的器件电流密度最大, 发光亮度最低, 且只有红光谱; 方案二制备的器件具有最小的电流密度, 同时具有红、绿光谱, 在8 V电压下, 电流效率约为4.69 cd/A; 方案三制备的器件同时具有红、绿光谱, 电流密度与发光特性介于方案一与方案二之间。实测数据与理论分析是一致的, 方案二制备的器件存在双能量陷阱, 能够将注入的空穴以及电子同时限制在红光量子点层内。通过调节各功能层厚度使得载流子注入平衡, 可进一步增大发光电流, 提高器件效率。

为研究量子点发光器件结构与性能的关系, 制备了以CdSe/ZnS量子点作为发光层、poly-TPD作为空穴传输层, Alq3作为电子传输层的量子点发光二极管, 对器件结构及性能参数进行了表征, 结果显示器件具有开启电压低、色纯度高等特点。结合测试数据, 对量子点发光二极管进行了器件结构建模, 利用隧穿模型及空间电荷限制电流模型对实验结果进行了分析, 研究了器件中载流子的注入与传输机理。器件测试与仿真结果表明: 各功能层厚度会影响载流子在量子点层的注入平衡, 同时器件中载流子的注入与传输存在一转变电压, 当外加电压低于转变电压时, 器件中载流子的注入主要符合隧穿模型; 当外加电压高于转变电压时, 器件中载流子的注入主要符合空间电荷限制电流模型。研究结果验证了器件结构建模的合理性, 可以利用仿真的方法进行器件结构优化并确定相关参数, 这对器件性能的提高具有指导意义。

为降低量子点发光二极管(QLED)的开启电压, 提高器件性能, 利用电子传输性能良好的氧化锌(ZnO)作为电子传输层, 制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/QDs/ZnO/Al的QLED样品。在该器件结构基础上, 采用隧穿注入和空间电荷限制电流模型仿真分析了载流子在量子点(QDs)层的电流密度。研究发现, 当ZnO厚度为50 nm时, poly-TPD的理论最优厚度为40 nm, 载流子在QDs层的注入达到相对平衡。通过测试器件的电流密度-电压-亮度-发光效率特性, 研究了空穴传输层厚度对QLED器件性能的影响。实验结果表明, 当空穴传输层厚度为40 nm时, 器件的开启电压为1.7 V, 最大发光效率为1.18 cd/A。在9 V电压下, 器件最大亮度达到5 225 cd/m2, 远优于其他厚度的器件。实验结果与仿真结果基本吻合。

针对量子点发光二极管(QLED)中载流子注入不平衡的问题，对空穴和电子在量子点层的注入速率进行了研究。制备了不同电子传输层厚度、结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/QDs/Alq3/Al的QLED样品。Alq3厚度由25 nm逐步递增至45 nm时，器件的开启电压升高，器件均发出量子点的红光。当Alq3厚度为30 nm时，器件的电流效率最高。此时，空穴和电子在量子点层的注入速率达到相对平衡。为进一步研究器件的发光特性，在QDs和Alq3接触界面嵌入电子阻塞层TPD。研究发现，当TPD的厚度为1 nm时，器件发出红光；当TPD厚度为3 nm和5 nm时，器件开始出现绿光。实验结果表明，在选取电子阻塞层时，应选择LUMO较低的材料且阻塞层的厚度必须很薄。