Nghiên cứu chế tạo Diode phát quang sử dụng chấm lượng tử bán dẫn (Q-Led)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐINH QUANG CHÍNH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DIODE PHÁT QUANG SỬ DỤNG

CHẤM LƯỢNG TỬ BÁN DẪN (Q-LED)

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐINH QUANG CHÍNH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DIODE PHÁT QUANG SỬ DỤNG

CHẤM LƯỢNG TỬ BÁN DẪN (Q-LED)

Ngành: Quang học

Mã số: 8440110

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. TS. TRẦN THỊ KIM CHI

2. TS. NGUYỄN XUÂN CA

THÁI NGUYÊN - 2020

i

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới

TS. Trần Thị Kim Chi và TS. Nguyễn Xuân Ca là người đã trực tiếp hướng

dẫn khoa học, chỉ bảo tận tình và tạo điều kiện tốt nhất giúp em trong suốt

quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn.

Xin được cảm ơn sự tạo điều kiện về thiết bị, phòng thí nghiệm của Phòng

Hiển vi điện tử, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm - Viện Khoa học vật liệu.

Em xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Vật lí -

Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã dạy dỗ và trang bị cho e những

tri thức khoa học và tạo điều kiện học tập thuận lợi cho em trong suốt thời

gian qua.

Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và tình yêu thương tới gia

đình và bạn bè - nguồn động viên quan trọng nhất về mặt tinh thần cũng như

vật chất giúp tôi có điều kiện học và nghiên cứu khoa học như ngày hôm nay.

Xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 24 tháng 11 năm 2020

Học viên

Đinh Quang Chính

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................i

MỤC LỤC.........................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................iv

DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v

DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................vi

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Q-LED.... 4

1.1. Sự phát triển của chiếu sáng....................................................................... 4

1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của LED ................................................. 6

1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của OLED. ............................................. 8

1.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Q-LED ........................................... 12

1.5. Tình hình nghiên cứu Q-LED .................................................................. 14

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới........................................................ 14

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................... 16

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM........................... 18

2.1. Phương pháp chế tạo ................................................................................ 18

2.1.1. Phương pháp quay phủ ly tâm (Spin Coating)...................................... 18

2.1.2. Phương pháp bốc bay nhiệt................................................................... 19

2.1.3. Phương pháp hóa học chế tạo chấm lượng tử....................................... 21

2.1.4. Phương pháp phún xạ............................................................................ 22

2.2. Phương pháp phân tích............................................................................. 23

2.2.1. Ảnh vi hình thái AFM........................................................................... 23

2.2.2. Phép đo tính chất điện........................................................................... 24

2.2.3. Phép đo tính chất quang ........................................................................ 26

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................... 30

3.1. Điện cực ................................................................................................... 30

iii

3.1.1. Điện cực dương (Anốt): ........................................................................ 31

3.1.2. Điện cực âm (Catốt).............................................................................. 32

3.2. Các lớp trong Q-LED............................................................................... 33

3.2.1. Lớp tiêm lỗ trống................................................................................... 33

3.2.2. Lớp truyền lỗ trống ............................................................................... 37

3.2.3. Lớp phát quang...................................................................................... 39

3.2.4. Lớp truyền điện tử................................................................................. 45

3.3. Hoàn thiện qui trình nghiên cứu chế tạo Q-LED qui mô phòng thí nghiệm.... 46

KẾT LUẬN.................................................................................................... 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 50

iv

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GaAs Gali Arsenua

Alq3 Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium

EL Emission Layer (Lớp phát quang)

ETL Electron Transport Layer (Lớp truyền điện tử)

HOMO Highest Occupied Molecular Orbital (Qũy đạo phân tử điền

đầy cao nhất)

HTL Hole Transport Layer (Lớp truyền lỗ trống)

LED Light Emitting Diode (Diode phát quang)

LUMO Lowest Unoccupied Molecular Orbital (Quỹ đạo phân tử

chưa điền đầy thấp nhất)

OLED Organic Light Emitting Diode (Diode phát quang hữu cơ)

PEDOT Polyethylenedioxythiophene

PEDOT:PSS Poly(3,4- ethylenedioxythiophene):(poly(styrenesulfonate)

PLED Polymer Light Emitting Diode (Diode phát quang polymer)

PVK PolyVinyl Karbazone

QLED Quantum dots Light Emitting Diode (Diode phát quang

chấm lượng tử)

SSL Solid State Lighting

TPD N, N’-diphenyl-N, N’-bis(3-methyl phenyl)-1,1’biphenyl￾4,4’-diamine