復(fù)合型電荷傳輸層：解鎖量子點(diǎn)器件性能提升的關(guān)鍵密碼一、引言1.1研究背景與意義近年來，量子點(diǎn)器件憑借其獨(dú)特的光電特性，在光電器件領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，成為研究的熱點(diǎn)之一。量子點(diǎn)，作為一種納米級(jí)別的半導(dǎo)體材料，尺寸通常在1-10納米之間，由于量子限域效應(yīng)和庫侖阻塞效應(yīng)，具有與傳統(tǒng)體相材料截然不同的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。這些獨(dú)特性質(zhì)使得量子點(diǎn)在光電器件應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，如高色純度、寬色域、窄帶發(fā)射、可精確調(diào)控的發(fā)光波長(zhǎng)等。在顯示領(lǐng)域，量子點(diǎn)技術(shù)已成功應(yīng)用于量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）顯示器和量子點(diǎn)增強(qiáng)型液晶顯示器（QLED-LCD）。QLED顯示器利用量子點(diǎn)的電致發(fā)光特性，實(shí)現(xiàn)了更高的亮度、更廣的色域和更好的發(fā)光穩(wěn)定性，能夠?yàn)橛脩籼峁└颖普妗Ⅴr艷的視覺體驗(yàn)。據(jù)相關(guān)研究，目前QLED顯示器的色域覆蓋率已可達(dá)到100%NTSC以上，相比傳統(tǒng)液晶顯示器有了大幅提升。而量子點(diǎn)增強(qiáng)型液晶顯示器則通過在背光源或彩色濾光片中引入量子點(diǎn)材料，提高了液晶顯示器的色彩表現(xiàn)能力，成為當(dāng)前液晶顯示技術(shù)升級(jí)的重要方向。在光探測(cè)領(lǐng)域，量子點(diǎn)光電探測(cè)器具有高靈敏度、快速響應(yīng)、寬光譜響應(yīng)范圍等優(yōu)點(diǎn)，在圖像傳感、環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。例如，在圖像傳感中，量子點(diǎn)光電探測(cè)器能夠?qū)崿F(xiàn)更高分辨率、更準(zhǔn)確的色彩還原，為圖像質(zhì)量的提升提供了有力支持；在通信領(lǐng)域，其快速響應(yīng)特性使其有望應(yīng)用于高速光通信系統(tǒng)，提高信息傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃浴Ｔ谀茉搭I(lǐng)域，量子點(diǎn)太陽能電池利用量子點(diǎn)的光電轉(zhuǎn)換性能，能夠有效地提高太陽能電池的光捕獲效率和穩(wěn)定性，為太陽能的高效利用提供了新的途徑。研究表明，通過合理調(diào)控量子點(diǎn)的尺寸和組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能電池光譜響應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)化，目前量子點(diǎn)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率正在不斷提高。電荷傳輸層在量子點(diǎn)器件中起著至關(guān)重要的作用，它是實(shí)現(xiàn)高效電荷注入和傳輸?shù)年P(guān)鍵組成部分。電荷傳輸層的主要功能是將電子和空穴從電極傳輸?shù)搅孔狱c(diǎn)發(fā)光層或光吸收層，確保載流子能夠在器件中順利傳輸，從而實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換。其性能的優(yōu)劣直接影響著量子點(diǎn)器件的發(fā)光效率、亮度、穩(wěn)定性以及響應(yīng)速度等關(guān)鍵性能指標(biāo)。具體而言，電荷傳輸層對(duì)量子點(diǎn)器件性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，電荷傳輸層的電荷傳輸能力決定了載流子注入到量子點(diǎn)的速率和效率。如果電荷傳輸層的電荷傳輸能力不足，會(huì)導(dǎo)致載流子注入不平衡，一部分載流子在量子點(diǎn)表面積累，從而增加非輻射復(fù)合的概率，降低器件的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。其次，電荷傳輸層與量子點(diǎn)之間的界面特性對(duì)器件性能也有重要影響。良好的界面接觸可以降低電荷注入勢(shì)壘，提高電荷注入效率，同時(shí)減少界面缺陷態(tài)，降低非輻射復(fù)合損失。此外，電荷傳輸層的穩(wěn)定性和均勻性也會(huì)影響器件的長(zhǎng)期可靠性和一致性。如果電荷傳輸層在工作過程中發(fā)生降解或出現(xiàn)不均勻的情況，會(huì)導(dǎo)致器件性能的下降和不穩(wěn)定。然而，傳統(tǒng)的單一電荷傳輸層在滿足量子點(diǎn)器件日益增長(zhǎng)的性能需求方面逐漸面臨挑戰(zhàn)。隨著對(duì)量子點(diǎn)器件性能要求的不斷提高，如更高的發(fā)光效率、更長(zhǎng)的壽命、更快的響應(yīng)速度等，單一電荷傳輸層往往難以同時(shí)滿足這些復(fù)雜的性能要求。例如，有機(jī)電荷傳輸層雖然具有良好的柔韌性和可加工性，但電荷傳輸性能相對(duì)較低，且穩(wěn)定性較差，容易受到環(huán)境因素的影響；無機(jī)電荷傳輸層雖然具有較高的電荷傳輸性能和穩(wěn)定性，但通常制備工藝復(fù)雜，與量子點(diǎn)的兼容性較差。為了克服傳統(tǒng)單一電荷傳輸層的局限性，復(fù)合型電荷傳輸層的研究應(yīng)運(yùn)而生。復(fù)合型電荷傳輸層通過將不同材料或具有不同功能的成分組合在一起，實(shí)現(xiàn)了性能的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為提升量子點(diǎn)器件的綜合性能提供了新的解決方案。通過合理設(shè)計(jì)復(fù)合型電荷傳輸層的組成和結(jié)構(gòu)，可以有效地改善電荷傳輸特性、優(yōu)化界面性能、提高穩(wěn)定性，從而顯著提升量子點(diǎn)器件的發(fā)光效率、亮度、壽命和響應(yīng)速度等關(guān)鍵性能指標(biāo)。復(fù)合型電荷傳輸層的研究對(duì)于推動(dòng)量子點(diǎn)器件的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從科學(xué)意義上講，復(fù)合型電荷傳輸層的研究涉及到材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的交叉，有助于深入理解電荷傳輸機(jī)制、界面相互作用等基礎(chǔ)科學(xué)問題，為量子點(diǎn)器件的性能優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。從實(shí)際應(yīng)用價(jià)值來看，復(fù)合型電荷傳輸層的研究成果有望加速量子點(diǎn)器件在顯示、光探測(cè)、能源等領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和發(fā)展。例如，在顯示領(lǐng)域，高性能的復(fù)合型電荷傳輸層可以進(jìn)一步提高QLED顯示器的性能，降低成本，增強(qiáng)其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力；在光探測(cè)領(lǐng)域，有助于開發(fā)出更加靈敏、快速響應(yīng)的量子點(diǎn)光電探測(cè)器，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求；在能源領(lǐng)域，能夠?yàn)榱孔狱c(diǎn)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支持，促進(jìn)太陽能的廣泛應(yīng)用。因此，開展復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)器件中的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于推動(dòng)量子點(diǎn)器件技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在量子點(diǎn)器件領(lǐng)域，復(fù)合型電荷傳輸層的研究已成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外眾多科研團(tuán)隊(duì)都在該領(lǐng)域展開了深入研究，并取得了一系列重要成果。國(guó)外方面，美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)家在量子點(diǎn)器件及復(fù)合型電荷傳輸層的研究處于領(lǐng)先地位。美國(guó)的一些科研機(jī)構(gòu)和高校，如斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等，在量子點(diǎn)材料的合成、電荷傳輸機(jī)制以及復(fù)合型電荷傳輸層的設(shè)計(jì)與制備等方面進(jìn)行了大量開創(chuàng)性的研究工作。他們通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，深入探究了不同材料組合和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層性能的影響。例如，斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過將有機(jī)半導(dǎo)體材料與無機(jī)納米材料復(fù)合，制備出了具有高效電荷傳輸性能的復(fù)合型電荷傳輸層，應(yīng)用于量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，顯著提高了器件的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。韓國(guó)在量子點(diǎn)顯示技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，三星、LG等公司投入大量資源進(jìn)行研究和開發(fā)。他們?cè)趶?fù)合型電荷傳輸層的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得了重要突破，成功將一些高性能的復(fù)合型電荷傳輸層應(yīng)用于量子點(diǎn)顯示產(chǎn)品中。例如，三星公司研發(fā)的一種基于有機(jī)-無機(jī)雜化材料的復(fù)合型電荷傳輸層，有效提升了量子點(diǎn)顯示器的色彩表現(xiàn)和使用壽命，推動(dòng)了量子點(diǎn)顯示技術(shù)在市場(chǎng)上的廣泛應(yīng)用。日本的科研團(tuán)隊(duì)則在材料的精細(xì)化制備和界面工程方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。他們通過精確控制材料的制備工藝和界面修飾，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合型電荷傳輸層與量子點(diǎn)之間的良好兼容性和高效電荷傳輸。例如，東京大學(xué)的研究人員通過對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行特殊的化學(xué)修飾，并與精心設(shè)計(jì)的復(fù)合型電荷傳輸層相結(jié)合，制備出的量子點(diǎn)太陽能電池展現(xiàn)出了較高的能量轉(zhuǎn)換效率。在國(guó)內(nèi)，近年來隨著對(duì)量子點(diǎn)器件研究的重視，眾多高校和科研機(jī)構(gòu)在復(fù)合型電荷傳輸層領(lǐng)域也取得了顯著的進(jìn)展。清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等單位在相關(guān)研究中發(fā)揮了重要作用。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，有效改善了電荷傳輸?shù)钠胶庑院头€(wěn)定性，提高了量子點(diǎn)發(fā)光二極管的性能。北京大學(xué)的科研人員則專注于新型電荷傳輸材料的研發(fā)，通過合成具有獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)的有機(jī)材料，并與無機(jī)量子點(diǎn)復(fù)合，制備出了高性能的復(fù)合型電荷傳輸層，應(yīng)用于量子點(diǎn)光電器件中，展現(xiàn)出了良好的光電性能。中國(guó)科學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在量子點(diǎn)器件的集成工藝和應(yīng)用研究方面取得了一系列成果。他們通過將復(fù)合型電荷傳輸層與量子點(diǎn)器件的制備工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了器件的高性能和高可靠性，為量子點(diǎn)器件的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。例如，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的研究人員開發(fā)出了一種適用于大規(guī)模制備的復(fù)合型電荷傳輸層制備工藝，提高了器件的生產(chǎn)效率和一致性。盡管國(guó)內(nèi)外在復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)器件中的研究取得了一定的成果，但目前仍存在一些不足之處。一方面，對(duì)于復(fù)合型電荷傳輸層的電荷傳輸機(jī)制和界面相互作用的理解還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論模型來指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。不同材料之間的協(xié)同效應(yīng)和相互作用機(jī)制尚未完全明確，這限制了復(fù)合型電荷傳輸層性能的進(jìn)一步提升。另一方面，目前的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室階段，在將復(fù)合型電荷傳輸層應(yīng)用于實(shí)際器件的大規(guī)模生產(chǎn)過程中，還面臨著制備工藝復(fù)雜、成本較高、穩(wěn)定性和可靠性有待提高等問題。如何開發(fā)簡(jiǎn)單、高效、低成本的制備工藝，提高復(fù)合型電荷傳輸層的穩(wěn)定性和可靠性，是實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)器件產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。此外，在量子點(diǎn)器件的應(yīng)用領(lǐng)域，如量子點(diǎn)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率、量子點(diǎn)光電探測(cè)器的響應(yīng)速度和靈敏度等方面，與實(shí)際應(yīng)用需求仍存在一定差距，需要進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合型電荷傳輸層的性能來滿足這些需求。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究聚焦于復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)器件中的應(yīng)用，具體研究?jī)?nèi)容涵蓋以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：復(fù)合型電荷傳輸層的材料選擇與設(shè)計(jì)：深入調(diào)研并篩選適合用于復(fù)合型電荷傳輸層的材料，包括有機(jī)材料、無機(jī)材料以及有機(jī)-無機(jī)雜化材料等。依據(jù)量子點(diǎn)器件的性能需求和不同材料的特性，如電荷傳輸能力、穩(wěn)定性、與量子點(diǎn)的兼容性等，通過理論計(jì)算和模擬，設(shè)計(jì)出具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)和組成的復(fù)合型電荷傳輸層。例如，在選擇有機(jī)材料時(shí)，考慮其分子結(jié)構(gòu)對(duì)電荷傳輸路徑和遷移率的影響；對(duì)于無機(jī)材料，關(guān)注其晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)與量子點(diǎn)的匹配程度。通過合理組合不同材料，期望實(shí)現(xiàn)電荷傳輸性能的協(xié)同提升，如利用有機(jī)材料的柔韌性和可加工性，結(jié)合無機(jī)材料的高電荷傳輸性能，制備出性能優(yōu)良的復(fù)合型電荷傳輸層。復(fù)合型電荷傳輸層的制備工藝研究：探索并優(yōu)化復(fù)合型電荷傳輸層的制備工藝，包括溶液旋涂、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等方法。研究不同制備工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)、形貌和性能的影響，如旋涂速度、沉積溫度、反應(yīng)時(shí)間等。通過優(yōu)化制備工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層的精確控制，提高其均勻性、致密性和穩(wěn)定性。以溶液旋涂工藝為例，研究不同溶劑和溶質(zhì)濃度對(duì)成膜質(zhì)量的影響，通過調(diào)整旋涂速度和時(shí)間，獲得平整、均勻的薄膜；對(duì)于化學(xué)氣相沉積工藝，精確控制反應(yīng)氣體的流量和溫度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜生長(zhǎng)速率和質(zhì)量的調(diào)控。復(fù)合型電荷傳輸層的電荷傳輸機(jī)制研究：借助多種先進(jìn)的表征技術(shù)，如光致發(fā)光光譜、時(shí)間分辨光致發(fā)光光譜、電流-電壓特性測(cè)試等，深入研究復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)器件中的電荷傳輸機(jī)制。分析不同材料之間的界面相互作用、電荷轉(zhuǎn)移過程以及載流子的傳輸路徑和遷移率等。通過對(duì)電荷傳輸機(jī)制的深入理解，為進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合型電荷傳輸層的性能提供理論依據(jù)。例如，利用光致發(fā)光光譜研究電荷注入和復(fù)合過程中的能量變化，通過時(shí)間分辨光致發(fā)光光譜測(cè)量載流子的壽命和遷移速率，從而揭示電荷傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)過程。復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)量子點(diǎn)器件性能的影響研究：將制備好的復(fù)合型電荷傳輸層應(yīng)用于量子點(diǎn)發(fā)光二極管、量子點(diǎn)太陽能電池、量子點(diǎn)光電探測(cè)器等不同類型的量子點(diǎn)器件中，系統(tǒng)研究其對(duì)器件發(fā)光效率、亮度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度等關(guān)鍵性能指標(biāo)的影響。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分析復(fù)合型電荷傳輸層與傳統(tǒng)單一電荷傳輸層在提升器件性能方面的差異。例如，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，研究復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)器件外量子效率和發(fā)光穩(wěn)定性的影響；在量子點(diǎn)太陽能電池中，關(guān)注其對(duì)能量轉(zhuǎn)換效率和填充因子的提升作用；在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中，考察其對(duì)響應(yīng)率和探測(cè)率的改善效果。通過這些研究，明確復(fù)合型電荷傳輸層在不同量子點(diǎn)器件中的作用機(jī)制和優(yōu)勢(shì)，為器件性能的優(yōu)化提供指導(dǎo)。復(fù)合型電荷傳輸層的穩(wěn)定性和可靠性研究：評(píng)估復(fù)合型電荷傳輸層在不同環(huán)境條件下（如溫度、濕度、光照等）的穩(wěn)定性和可靠性。研究其在長(zhǎng)期工作過程中的性能退化機(jī)制，通過老化實(shí)驗(yàn)和加速壽命測(cè)試等方法，分析影響其穩(wěn)定性和可靠性的因素。探索有效的改進(jìn)措施，如表面修飾、封裝技術(shù)等，提高復(fù)合型電荷傳輸層的穩(wěn)定性和可靠性，以滿足量子點(diǎn)器件實(shí)際應(yīng)用的需求。例如，通過對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層進(jìn)行表面修飾，改善其與環(huán)境的兼容性，減少外界因素對(duì)其性能的影響；采用先進(jìn)的封裝技術(shù)，防止水分和氧氣的侵入，延長(zhǎng)器件的使用壽命。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究將綜合運(yùn)用以下多種研究方法：文獻(xiàn)研究法：全面、系統(tǒng)地查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于量子點(diǎn)器件、電荷傳輸層以及復(fù)合型材料的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)期刊論文、專利、會(huì)議報(bào)告等。了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問題，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。通過對(duì)文獻(xiàn)的分析，梳理出復(fù)合型電荷傳輸層在材料選擇、制備工藝、電荷傳輸機(jī)制以及對(duì)量子點(diǎn)器件性能影響等方面的研究進(jìn)展，明確當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，從而確定本文的研究重點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)研究法：通過實(shí)驗(yàn)制備不同組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電荷傳輸層，并將其應(yīng)用于量子點(diǎn)器件中。采用多種材料制備技術(shù)，如溶液旋涂、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等，精確控制實(shí)驗(yàn)條件，制備出高質(zhì)量的復(fù)合型電荷傳輸層和量子點(diǎn)器件。利用各種先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備和表征技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射儀（XRD）、光致發(fā)光光譜儀（PL）、時(shí)間分辨光致發(fā)光光譜儀（TRPL）、電流-電壓特性測(cè)試儀（I-V）等，對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層和量子點(diǎn)器件的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性能、電學(xué)性能等進(jìn)行全面的測(cè)試和分析。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和整理，深入研究復(fù)合型電荷傳輸層的性能及其對(duì)量子點(diǎn)器件性能的影響，為理論分析提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。對(duì)比研究法：設(shè)置對(duì)照組，將復(fù)合型電荷傳輸層與傳統(tǒng)單一電荷傳輸層在相同的實(shí)驗(yàn)條件下應(yīng)用于量子點(diǎn)器件中，對(duì)比分析它們?cè)陔姾蓚鬏斝阅堋?duì)量子點(diǎn)器件性能的影響以及穩(wěn)定性和可靠性等方面的差異。通過對(duì)比研究，突出復(fù)合型電荷傳輸層的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，明確其在提升量子點(diǎn)器件性能方面的作用機(jī)制和效果。同時(shí)，對(duì)比不同組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)量子點(diǎn)器件性能的影響，篩選出最優(yōu)的材料組合和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為復(fù)合型電荷傳輸層的優(yōu)化提供參考。理論計(jì)算與模擬法：運(yùn)用量子力學(xué)、固體物理等相關(guān)理論，采用密度泛函理論（DFT）、分子動(dòng)力學(xué)模擬（MD）等計(jì)算方法，對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層的電子結(jié)構(gòu)、電荷傳輸路徑、界面相互作用等進(jìn)行理論計(jì)算和模擬分析。通過理論計(jì)算，預(yù)測(cè)不同材料組合和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下復(fù)合型電荷傳輸層的性能，為實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)和優(yōu)化方向。例如，利用DFT計(jì)算不同材料之間的界面電荷轉(zhuǎn)移和能級(jí)匹配情況，通過MD模擬研究載流子在復(fù)合型電荷傳輸層中的傳輸動(dòng)力學(xué)過程，從而深入理解電荷傳輸機(jī)制，為材料設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供理論依據(jù)。二、量子點(diǎn)器件與復(fù)合型電荷傳輸層概述2.1量子點(diǎn)器件基礎(chǔ)2.1.1量子點(diǎn)器件的結(jié)構(gòu)與工作原理量子點(diǎn)器件的基本結(jié)構(gòu)通常包含多個(gè)功能層，以量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）為例，其典型結(jié)構(gòu)從下至上依次為基板、陽極、空穴注入層（HIL）、空穴傳輸層（HTL）、量子點(diǎn)發(fā)光層（QDL）、電子傳輸層（ETL）、電子注入層（EIL）和陰極?；遄鳛檎麄€(gè)器件的支撐結(jié)構(gòu)，通常選用玻璃或柔性塑料等材料，要求具有良好的平整度、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。陽極一般采用透明導(dǎo)電氧化物，如氧化銦錫（ITO），其作用是提供空穴注入，并保證光能夠順利透過?？昭ㄗ⑷雽雍涂昭▊鬏攲迂?fù)責(zé)將陽極注入的空穴有效地傳輸至量子點(diǎn)發(fā)光層，常見的空穴傳輸材料有有機(jī)材料如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT:PSS）等，它們具有較好的空穴傳輸性能和與陽極的兼容性。量子點(diǎn)發(fā)光層是器件的核心部分，由量子點(diǎn)材料組成，不同尺寸和組成的量子點(diǎn)能夠發(fā)射出不同顏色的光，實(shí)現(xiàn)光的發(fā)射。電子傳輸層和電子注入層則將陰極注入的電子傳輸至量子點(diǎn)發(fā)光層，常用的電子傳輸材料有無機(jī)材料如氧化鋅（ZnO）等，它們具有較高的電子遷移率，能夠促進(jìn)電子的傳輸。陰極一般采用低功函數(shù)的金屬，如鋁（Al）等，用于注入電子。量子點(diǎn)器件的工作原理基于量子點(diǎn)獨(dú)特的光電特性。以QLED的電致發(fā)光原理來說，當(dāng)在器件兩端施加正向電壓時(shí)，陽極注入的空穴和陰極注入的電子分別在空穴傳輸層和電子傳輸層的作用下向量子點(diǎn)發(fā)光層遷移。由于量子點(diǎn)的量子限域效應(yīng)，其電子和空穴被限制在納米尺度的空間內(nèi)，形成了離散的能級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)電子和空穴在量子點(diǎn)發(fā)光層中相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生復(fù)合，釋放出能量，以光子的形式發(fā)射出來。量子點(diǎn)的尺寸和組成決定了其能級(jí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定了發(fā)射光子的能量和波長(zhǎng)，因此可以通過精確控制量子點(diǎn)的尺寸和組成來實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光顏色的精確調(diào)控。例如，較小尺寸的量子點(diǎn)通常發(fā)射藍(lán)光，隨著尺寸的增大，發(fā)射光的波長(zhǎng)逐漸向綠光、紅光方向移動(dòng)。在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中，其工作原理主要基于光電效應(yīng)。當(dāng)入射光照射到量子點(diǎn)探測(cè)器的光敏層（通常由量子點(diǎn)材料構(gòu)成）時(shí)，光子的能量被量子點(diǎn)吸收，激發(fā)量子點(diǎn)內(nèi)部的電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這些光生載流子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生分離，并分別向電極移動(dòng)，形成光電流。量子點(diǎn)光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)范圍和靈敏度與量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu)和尺寸密切相關(guān)。由于量子點(diǎn)具有較寬的吸收光譜和可調(diào)節(jié)的能帶結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)光的有效探測(cè)，從紫外光到近紅外光范圍都有良好的響應(yīng)。同時(shí)，量子點(diǎn)的高比表面積和量子效應(yīng)使其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，能夠提高探測(cè)器的靈敏度。在量子點(diǎn)太陽能電池中，工作原理主要涉及光吸收、電荷分離和傳輸以及電荷收集等過程。當(dāng)太陽光照射到量子點(diǎn)太陽能電池時(shí)，量子點(diǎn)吸收光子能量，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。由于量子點(diǎn)與周圍材料之間存在能級(jí)差，光生電子和空穴在量子點(diǎn)內(nèi)部和界面處發(fā)生分離，并分別向電子傳輸層和空穴傳輸層遷移。在電子傳輸層和空穴傳輸層中，載流子進(jìn)一步傳輸至電極，從而實(shí)現(xiàn)光生電流的收集。量子點(diǎn)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率受到多種因素的影響，如量子點(diǎn)的光吸收效率、電荷分離和傳輸效率以及電極與電荷傳輸層之間的接觸電阻等。通過優(yōu)化量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和組成、選擇合適的電荷傳輸材料以及改善界面性能等措施，可以提高量子點(diǎn)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。2.1.2量子點(diǎn)器件的性能指標(biāo)外量子效率（EQE）：外量子效率是衡量量子點(diǎn)器件發(fā)光效率或光電轉(zhuǎn)換效率的重要指標(biāo)，它表示器件發(fā)射的光子數(shù)與注入的電子-空穴對(duì)數(shù)之比。對(duì)于QLED而言，外量子效率反映了電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，其計(jì)算公式為EQE=\frac{N_{photon}}{N_{electron-hole}}\times100\%，其中N_{photon}是發(fā)射的光子數(shù)，N_{electron-hole}是注入的電子-空穴對(duì)數(shù)。外量子效率受到多種因素的影響，如量子點(diǎn)的內(nèi)量子效率（IQE）、光提取效率等。內(nèi)量子效率主要取決于量子點(diǎn)材料本身的特性，包括量子點(diǎn)的純度、晶體結(jié)構(gòu)完整性以及表面缺陷等。表面缺陷會(huì)增加非輻射復(fù)合的概率，降低內(nèi)量子效率。光提取效率則與器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)，例如，通過優(yōu)化器件的光學(xué)結(jié)構(gòu)，如引入微腔結(jié)構(gòu)、表面紋理等，可以提高光的出射效率，從而提高外量子效率。目前，高性能的QLED外量子效率已可達(dá)到30%以上。對(duì)于量子點(diǎn)太陽能電池，外量子效率表示太陽能電池產(chǎn)生的光生載流子數(shù)與入射光子數(shù)之比，它反映了太陽能電池對(duì)太陽光的利用效率。提高量子點(diǎn)太陽能電池的外量子效率需要從提高光吸收效率、電荷分離和傳輸效率等方面入手。發(fā)光亮度：發(fā)光亮度是指量子點(diǎn)器件在單位面積上向特定方向發(fā)射的光通量，單位為cd/m2。在QLED中，發(fā)光亮度是衡量其顯示性能的重要參數(shù)之一，直接影響到顯示畫面的清晰度和可視性。發(fā)光亮度與注入的電流密度、量子點(diǎn)的發(fā)光效率以及器件的光提取效率等因素密切相關(guān)。一般來說，隨著注入電流密度的增加，QLED的發(fā)光亮度會(huì)隨之增加，但當(dāng)電流密度過高時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)效率滾降現(xiàn)象，即發(fā)光效率隨著電流密度的增加而降低，導(dǎo)致發(fā)光亮度的增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩。這是由于高電流密度下，量子點(diǎn)內(nèi)部會(huì)發(fā)生俄歇復(fù)合等非輻射復(fù)合過程，增加了能量損耗。此外，量子點(diǎn)的發(fā)光效率和光提取效率的提高也有助于提升發(fā)光亮度。目前，商業(yè)化的QLED顯示器的發(fā)光亮度通?？蛇_(dá)到幾百cd/m2，滿足日常顯示需求。響應(yīng)速度：響應(yīng)速度是指量子點(diǎn)器件對(duì)外部信號(hào)變化的響應(yīng)快慢，通常用上升時(shí)間和下降時(shí)間來衡量。在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中，響應(yīng)速度決定了其對(duì)快速變化的光信號(hào)的探測(cè)能力。上升時(shí)間是指探測(cè)器從接收到光信號(hào)到光電流達(dá)到穩(wěn)定值的90%所需的時(shí)間，下降時(shí)間則是指光信號(hào)消失后，光電流從穩(wěn)定值下降到10%所需的時(shí)間。量子點(diǎn)光電探測(cè)器的響應(yīng)速度主要受到載流子的傳輸速度、復(fù)合時(shí)間以及器件的電容等因素的影響。量子點(diǎn)的小尺寸和高載流子遷移率使得其具有較快的載流子傳輸速度，有利于提高響應(yīng)速度。同時(shí)，減少量子點(diǎn)表面的缺陷態(tài)，降低載流子的復(fù)合時(shí)間，以及優(yōu)化器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小器件電容，都可以有效提高量子點(diǎn)光電探測(cè)器的響應(yīng)速度。目前，一些高性能的量子點(diǎn)光電探測(cè)器的響應(yīng)速度可達(dá)到納秒級(jí)別，能夠滿足高速光通信、快速成像等應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在QLED中，響應(yīng)速度影響著顯示畫面的動(dòng)態(tài)顯示效果，快速的響應(yīng)速度可以減少畫面的拖影現(xiàn)象，提高顯示質(zhì)量。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是衡量量子點(diǎn)器件在不同環(huán)境條件下和長(zhǎng)期工作過程中性能保持能力的重要指標(biāo)。量子點(diǎn)器件的穩(wěn)定性包括熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等多個(gè)方面。在QLED中，熱穩(wěn)定性是指器件在不同溫度條件下的性能變化情況。高溫可能會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)材料的結(jié)構(gòu)變化、界面退化以及電荷傳輸性能下降等問題，從而影響器件的發(fā)光效率和壽命。光穩(wěn)定性是指器件在長(zhǎng)期光照下的性能穩(wěn)定性，光照可能會(huì)引起量子點(diǎn)的光致漂白、表面氧化等現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)光效率降低?；瘜W(xué)穩(wěn)定性則涉及器件在不同化學(xué)環(huán)境下的性能變化，如濕度、氧氣等環(huán)境因素可能會(huì)與量子點(diǎn)材料或電荷傳輸層材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響器件的性能。為了提高量子點(diǎn)器件的穩(wěn)定性，通常采用表面修飾、封裝等技術(shù)手段。例如，對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行包覆處理，采用無機(jī)殼層或有機(jī)配體修飾量子點(diǎn)表面，可以減少表面缺陷，提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性；對(duì)器件進(jìn)行封裝，采用氣密性良好的封裝材料，如玻璃、環(huán)氧樹脂等，可以防止水分和氧氣的侵入，保護(hù)器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)器件的使用壽命。目前，提高量子點(diǎn)器件的穩(wěn)定性仍然是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，需要不斷探索新的材料和技術(shù)來解決穩(wěn)定性問題。光譜半高寬（FWHM）：光譜半高寬是指量子點(diǎn)器件發(fā)射光譜或吸收光譜中，光強(qiáng)度為峰值一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍。在QLED中，光譜半高寬反映了量子點(diǎn)發(fā)光的色純度。較窄的光譜半高寬意味著量子點(diǎn)發(fā)射的光具有更高的色純度，能夠?qū)崿F(xiàn)更鮮艷、更準(zhǔn)確的色彩顯示。量子點(diǎn)由于其量子限域效應(yīng)，具有較窄的發(fā)射光譜，光譜半高寬通常在20-50nm之間，相比傳統(tǒng)的有機(jī)發(fā)光材料具有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，在顯示應(yīng)用中，窄的光譜半高寬使得QLED顯示器能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的色域，提高色彩還原度，為用戶帶來更加逼真的視覺體驗(yàn)。在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中，光譜半高寬也會(huì)影響其對(duì)不同波長(zhǎng)光的分辨能力。較窄的光譜半高寬有助于提高探測(cè)器對(duì)特定波長(zhǎng)光的選擇性探測(cè)能力，在一些對(duì)光譜分辨率要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如光譜分析、多光譜成像等，具有重要意義。通過精確控制量子點(diǎn)的尺寸、組成和表面狀態(tài)等因素，可以進(jìn)一步優(yōu)化量子點(diǎn)的光譜半高寬，滿足不同應(yīng)用的需求。2.2復(fù)合型電荷傳輸層的構(gòu)成與特性2.2.1復(fù)合型電荷傳輸層的材料組成復(fù)合型電荷傳輸層的材料組成豐富多樣，主要包括無機(jī)材料和有機(jī)材料，通過合理組合這些材料，能夠?qū)崿F(xiàn)性能的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。無機(jī)材料在復(fù)合型電荷傳輸層中具有重要應(yīng)用。氧化鋅（ZnO）是一種常見的無機(jī)半導(dǎo)體材料，具有高電子遷移率，通常在10-200cm2/(V?s)之間，這使得它在電子傳輸層中能夠有效地傳輸電子。其寬禁帶（約3.37eV）特性賦予了它良好的化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)透明性。在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，ZnO納米顆粒或納米線構(gòu)成的電子傳輸層能夠快速地將電子從陰極傳輸至量子點(diǎn)發(fā)光層，提高器件的發(fā)光效率。例如，通過水熱法制備的ZnO納米線陣列作為電子傳輸層，與量子點(diǎn)發(fā)光層形成良好的界面接觸，有效地促進(jìn)了電子的注入和傳輸，使得器件的外量子效率得到顯著提升。二氧化鈦（TiO?）也是一種常用的無機(jī)電荷傳輸材料，具有較高的電子遷移率和良好的光穩(wěn)定性。在量子點(diǎn)太陽能電池中，TiO?通常用作電子傳輸層，它能夠有效地收集和傳輸光生電子，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。TiO?的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其電荷傳輸性能有重要影響，銳鈦礦相TiO?具有較高的電子遷移率，更有利于電荷傳輸。通過溶膠-凝膠法制備的TiO?薄膜作為電子傳輸層，在量子點(diǎn)太陽能電池中表現(xiàn)出良好的性能，能夠有效地抑制電子-空穴對(duì)的復(fù)合，提高電池的開路電壓和短路電流。有機(jī)材料在復(fù)合型電荷傳輸層中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）是一種典型的有機(jī)電子傳輸材料，具有較高的電子遷移率和良好的溶解性。其分子結(jié)構(gòu)中的共軛體系有利于電子的離域和傳輸。在量子點(diǎn)器件中，PCBM常用于電子傳輸層，能夠有效地將電子從電極傳輸至量子點(diǎn)發(fā)光層或光吸收層。例如，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，PCBM與量子點(diǎn)之間具有良好的能級(jí)匹配，能夠促進(jìn)電子的注入和傳輸，提高器件的發(fā)光效率。聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT:PSS）是一種廣泛應(yīng)用的有機(jī)空穴傳輸材料，具有良好的空穴傳輸性能和可加工性。其水溶液可以通過旋涂、噴墨打印等溶液加工方法制備成均勻的薄膜。在量子點(diǎn)器件中，PEDOT:PSS通常作為空穴傳輸層，將陽極注入的空穴有效地傳輸至量子點(diǎn)發(fā)光層。由于PEDOT:PSS具有較高的電導(dǎo)率和良好的成膜性，能夠與陽極形成良好的歐姆接觸，降低空穴注入的勢(shì)壘，提高空穴注入效率。例如，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，PEDOT:PSS空穴傳輸層能夠有效地平衡電子和空穴的注入，提高器件的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。除了單一的無機(jī)材料和有機(jī)材料，有機(jī)-無機(jī)雜化材料也逐漸應(yīng)用于復(fù)合型電荷傳輸層。這些雜化材料結(jié)合了有機(jī)材料和無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，具有更好的綜合性能。例如，將無機(jī)納米顆粒與有機(jī)聚合物復(fù)合，可以制備出具有高電荷傳輸性能和良好柔韌性的雜化材料。通過將ZnO納米顆粒與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）復(fù)合，制備出的有機(jī)-無機(jī)雜化材料作為電荷傳輸層，在量子點(diǎn)器件中表現(xiàn)出良好的電荷傳輸性能和穩(wěn)定性。這種雜化材料既利用了ZnO納米顆粒的高電子遷移率，又發(fā)揮了PMMA的柔韌性和可加工性，為復(fù)合型電荷傳輸層的設(shè)計(jì)提供了新的思路。2.2.2復(fù)合型電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)復(fù)合型電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)取決于不同材料的組合方式，常見的結(jié)構(gòu)包括雙層結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)以及納米復(fù)合結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)各具特點(diǎn)，對(duì)電荷傳輸性能和量子點(diǎn)器件性能產(chǎn)生不同的影響。雙層結(jié)構(gòu)是復(fù)合型電荷傳輸層中較為簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)形式，通常由一層無機(jī)材料和一層有機(jī)材料組成。在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，采用ZnO作為電子傳輸層，PCBM作為與量子點(diǎn)發(fā)光層直接接觸的界面修飾層。ZnO具有高電子遷移率，能夠快速地將電子從陰極傳輸過來，而PCBM則與量子點(diǎn)具有良好的兼容性和能級(jí)匹配，能夠有效地促進(jìn)電子從ZnO向量子點(diǎn)的注入。這種雙層結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了無機(jī)材料和有機(jī)材料的優(yōu)勢(shì)，提高了電子傳輸效率和器件的發(fā)光性能。研究表明，與單一的ZnO電子傳輸層相比，采用ZnO/PCBM雙層電子傳輸層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其外量子效率可提高約20%。多層結(jié)構(gòu)則更加復(fù)雜，通過堆疊不同功能的材料層，實(shí)現(xiàn)對(duì)電荷傳輸過程的精確調(diào)控。在量子點(diǎn)太陽能電池中，一種多層復(fù)合型電荷傳輸層結(jié)構(gòu)可以包括TiO?作為底層電子傳輸層，中間層為有機(jī)-無機(jī)雜化材料，頂層為有機(jī)電子傳輸材料。TiO?底層能夠有效地收集光生電子，有機(jī)-無機(jī)雜化材料中間層可以改善不同材料之間的界面兼容性，有機(jī)電子傳輸材料頂層則與量子點(diǎn)光吸收層形成良好的接觸，促進(jìn)電子的傳輸。這種多層結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)化電荷傳輸路徑，減少載流子的復(fù)合，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用這種多層復(fù)合型電荷傳輸層的量子點(diǎn)太陽能電池，其能量轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電池提高了約15%。納米復(fù)合結(jié)構(gòu)是將納米尺度的無機(jī)材料均勻分散在有機(jī)材料基體中形成的結(jié)構(gòu)。通過溶液混合法將ZnO納米顆粒均勻分散在PEDOT:PSS中，制備出納米復(fù)合空穴傳輸層。ZnO納米顆粒的高電子遷移率可以增強(qiáng)復(fù)合材料的電荷傳輸能力，同時(shí)PEDOT:PSS的良好成膜性和空穴傳輸性能得以保留。這種納米復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠提高電荷傳輸層的穩(wěn)定性和均勻性，減少界面缺陷，從而提升量子點(diǎn)器件的性能。例如，在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中，采用ZnO/PEDOT:PSS納米復(fù)合空穴傳輸層，探測(cè)器的響應(yīng)速度和探測(cè)靈敏度得到了顯著提高。復(fù)合型電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還包括界面特性。不同材料之間的界面質(zhì)量對(duì)電荷傳輸至關(guān)重要。良好的界面接觸可以降低電荷注入勢(shì)壘，提高電荷傳輸效率。通過對(duì)界面進(jìn)行修飾，如在無機(jī)材料表面引入有機(jī)配體，或者采用緩沖層等方法，可以改善界面特性。在ZnO與量子點(diǎn)之間引入一層有機(jī)小分子緩沖層，能夠有效地改善兩者之間的界面兼容性，提高電子注入效率，進(jìn)而提升量子點(diǎn)器件的性能。2.2.3復(fù)合型電荷傳輸層的電荷傳輸機(jī)制在復(fù)合型電荷傳輸層中，電子和空穴的傳輸過程較為復(fù)雜，涉及多種物理過程和相互作用。對(duì)于電子傳輸，以常見的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合型電子傳輸層為例，當(dāng)電子從陰極注入到無機(jī)材料（如ZnO）中時(shí)，由于ZnO具有高電子遷移率，電子能夠在其晶體結(jié)構(gòu)中快速傳輸。ZnO的導(dǎo)帶底能級(jí)與有機(jī)材料（如PCBM）的最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級(jí)相匹配，電子可以通過熱激發(fā)或隧穿效應(yīng)從ZnO的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移到PCBM的LUMO能級(jí)上。在PCBM中，電子沿著其分子的共軛體系進(jìn)行傳輸，由于共軛體系的存在，電子具有一定的離域性，能夠在分子間進(jìn)行跳躍式傳輸。當(dāng)電子傳輸?shù)脚c量子點(diǎn)發(fā)光層或光吸收層的界面時(shí)，由于量子點(diǎn)與PCBM之間的能級(jí)差，電子可以順利地注入到量子點(diǎn)中。在這個(gè)過程中，電子的傳輸還受到界面態(tài)和缺陷的影響。如果界面存在缺陷態(tài)，電子可能會(huì)被捕獲，形成陷阱態(tài)，從而阻礙電子的傳輸。因此，優(yōu)化界面質(zhì)量，減少界面缺陷，對(duì)于提高電子傳輸效率至關(guān)重要。通過對(duì)ZnO表面進(jìn)行鈍化處理，減少表面缺陷態(tài)，能夠有效地提高電子從ZnO到PCBM的傳輸效率。對(duì)于空穴傳輸，以有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型空穴傳輸層（如PEDOT:PSS與無機(jī)納米顆粒復(fù)合）為例，空穴從陽極注入到PEDOT:PSS中。PEDOT:PSS中的空穴主要通過極化子的形式進(jìn)行傳輸，極化子在電場(chǎng)的作用下在分子鏈間跳躍。當(dāng)PEDOT:PSS中復(fù)合有無機(jī)納米顆粒時(shí)，無機(jī)納米顆粒可以作為空穴傳輸?shù)臉蛄?，促進(jìn)空穴在不同PEDOT:PSS分子鏈之間的傳輸。由于無機(jī)納米顆粒具有較高的電導(dǎo)率，能夠加快空穴的傳輸速度。當(dāng)空穴傳輸?shù)脚c量子點(diǎn)的界面時(shí)，根據(jù)量子點(diǎn)與空穴傳輸層之間的能級(jí)匹配情況，空穴注入到量子點(diǎn)中。在復(fù)合型電荷傳輸層中，還存在著電子和空穴的復(fù)合過程。如果電子和空穴在傳輸過程中相遇，就會(huì)發(fā)生復(fù)合，釋放出能量。這種復(fù)合過程可能是輻射復(fù)合，產(chǎn)生光子，也可能是非輻射復(fù)合，以熱能的形式釋放能量。為了提高量子點(diǎn)器件的性能，需要盡量減少非輻射復(fù)合，促進(jìn)輻射復(fù)合。通過優(yōu)化復(fù)合型電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)和組成，調(diào)節(jié)電子和空穴的傳輸速率，使它們能夠在量子點(diǎn)中有效地復(fù)合，產(chǎn)生高效的發(fā)光或光電轉(zhuǎn)換。例如，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，通過調(diào)整電子傳輸層和空穴傳輸層的厚度和材料特性，實(shí)現(xiàn)電子和空穴的平衡注入，減少非輻射復(fù)合，提高器件的發(fā)光效率。三、復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)量子點(diǎn)器件性能的影響3.1提升電荷傳輸效率3.1.1減少電荷傳輸阻礙復(fù)合型電荷傳輸層通過精心的材料選擇與巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顯著減少了電荷傳輸過程中的阻礙，這對(duì)于提升量子點(diǎn)器件的性能具有關(guān)鍵作用。在材料選擇方面，不同材料的組合能夠彌補(bǔ)單一材料的不足。有機(jī)材料如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT:PSS），雖然具有良好的空穴傳輸性能和可加工性，但其電導(dǎo)率相對(duì)有限，在電荷傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生一定的電阻，阻礙電荷的快速傳輸。而無機(jī)材料如氧化鋅（ZnO），具有高電子遷移率和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，然而其與有機(jī)材料的兼容性較差，單獨(dú)使用時(shí)在有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體系中可能會(huì)出現(xiàn)界面問題。通過將PEDOT:PSS與ZnO復(fù)合形成復(fù)合型電荷傳輸層，PEDOT:PSS可以改善ZnO與其他有機(jī)層之間的界面兼容性，同時(shí)ZnO的高電子遷移率能夠彌補(bǔ)PEDOT:PSS電荷傳輸能力的不足，從而減少電荷傳輸過程中的阻礙。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，合理的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)化電荷傳輸路徑。以雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電荷傳輸層為例，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，底層采用高電子遷移率的無機(jī)材料（如ZnO）作為電子傳輸層，能夠快速地將電子從陰極傳輸過來；頂層采用與量子點(diǎn)發(fā)光層兼容性良好的有機(jī)材料（如PCBM）作為界面修飾層，PCBM與量子點(diǎn)具有良好的能級(jí)匹配，能夠有效地促進(jìn)電子從ZnO向量子點(diǎn)的注入。這種雙層結(jié)構(gòu)避免了電子在傳輸過程中因界面不匹配或材料性能差異而產(chǎn)生的阻礙，使得電子能夠更加順暢地傳輸?shù)搅孔狱c(diǎn)發(fā)光層，提高了電荷傳輸效率。研究表明，采用這種雙層電子傳輸層結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其電流密度相比單一電子傳輸層結(jié)構(gòu)有顯著提高，證明了雙層結(jié)構(gòu)在減少電荷傳輸阻礙方面的有效性。此外，納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電荷傳輸層也能有效減少電荷傳輸阻礙。將納米尺度的無機(jī)材料均勻分散在有機(jī)材料基體中，如將ZnO納米顆粒均勻分散在PEDOT:PSS中，形成的納米復(fù)合空穴傳輸層。ZnO納米顆粒作為電荷傳輸?shù)臉蛄?，能夠促進(jìn)空穴在不同PEDOT:PSS分子鏈之間的傳輸。由于ZnO納米顆粒具有較高的電導(dǎo)率，能夠加快空穴的傳輸速度，減少空穴在傳輸過程中的損失，從而降低了電荷傳輸?shù)淖璧K。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用ZnO/PEDOT:PSS納米復(fù)合空穴傳輸層的量子點(diǎn)器件，其空穴遷移率相比純PEDOT:PSS空穴傳輸層有明顯提升，進(jìn)一步證實(shí)了納米復(fù)合結(jié)構(gòu)在減少電荷傳輸阻礙方面的優(yōu)勢(shì)。3.1.2增強(qiáng)載流子遷移率復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)載流子遷移率的增強(qiáng)作用顯著，這是提升量子點(diǎn)器件性能的關(guān)鍵因素之一，其背后有著深刻的物理原理和作用機(jī)制。從電子傳輸角度來看，以常見的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合型電子傳輸層為例，當(dāng)電子從陰極注入到無機(jī)材料（如ZnO）中時(shí)，由于ZnO具有高電子遷移率，電子能夠在其晶體結(jié)構(gòu)中快速傳輸。ZnO的晶體結(jié)構(gòu)為電子提供了良好的傳輸通道，電子在其中的遷移率通常在10-200cm2/(V?s)之間。當(dāng)電子傳輸?shù)絑nO與有機(jī)材料（如PCBM）的界面時(shí)，由于兩者之間存在合適的能級(jí)匹配，電子可以通過熱激發(fā)或隧穿效應(yīng)從ZnO的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移到PCBM的最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級(jí)上。在PCBM中，電子沿著其分子的共軛體系進(jìn)行傳輸，共軛體系的存在使得電子具有一定的離域性，能夠在分子間進(jìn)行跳躍式傳輸，從而進(jìn)一步提高了電子的遷移率。這種無機(jī)-有機(jī)復(fù)合的結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了無機(jī)材料高電子遷移率和有機(jī)材料良好兼容性的優(yōu)勢(shì)，使得電子在整個(gè)復(fù)合型電荷傳輸層中的遷移率得到增強(qiáng)。研究表明，采用ZnO/PCBM復(fù)合型電子傳輸層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其電子遷移率相比單一的ZnO或PCBM電子傳輸層有明顯提升，從而提高了器件的發(fā)光效率。對(duì)于空穴傳輸，以有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型空穴傳輸層（如PEDOT:PSS與無機(jī)納米顆粒復(fù)合）為例，空穴從陽極注入到PEDOT:PSS中。PEDOT:PSS中的空穴主要通過極化子的形式進(jìn)行傳輸，極化子在電場(chǎng)的作用下在分子鏈間跳躍。當(dāng)PEDOT:PSS中復(fù)合有無機(jī)納米顆粒時(shí)，無機(jī)納米顆?？梢宰鳛榭昭▊鬏?shù)臉蛄海龠M(jìn)空穴在不同PEDOT:PSS分子鏈之間的傳輸。由于無機(jī)納米顆粒具有較高的電導(dǎo)率，能夠加快空穴的傳輸速度，從而增強(qiáng)了空穴的遷移率。例如，通過將銀納米顆粒與PEDOT:PSS復(fù)合，制備出的復(fù)合型空穴傳輸層，銀納米顆粒的高電導(dǎo)率使得空穴在傳輸過程中能夠更快速地跨越不同的PEDOT:PSS分子鏈，減少了空穴傳輸?shù)淖枇?，提高了空穴遷移率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用這種復(fù)合型空穴傳輸層的量子點(diǎn)器件，其空穴遷移率相比純PEDOT:PSS空穴傳輸層提高了約30%，有效提升了器件的性能。此外，復(fù)合型電荷傳輸層中的界面特性也對(duì)載流子遷移率有著重要影響。良好的界面接觸可以降低電荷注入勢(shì)壘，使載流子更容易在不同材料之間傳輸，從而提高載流子遷移率。通過對(duì)界面進(jìn)行修飾，如在無機(jī)材料表面引入有機(jī)配體，或者采用緩沖層等方法，可以改善界面特性。在ZnO與量子點(diǎn)之間引入一層有機(jī)小分子緩沖層，能夠有效地改善兩者之間的界面兼容性，降低電子注入勢(shì)壘，提高電子從ZnO向量子點(diǎn)的注入效率，進(jìn)而增強(qiáng)電子在整個(gè)器件中的遷移率。3.2改善器件的穩(wěn)定性3.2.1抑制界面反應(yīng)復(fù)合型電荷傳輸層在抑制量子點(diǎn)與電極等界面反應(yīng)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這對(duì)于提升量子點(diǎn)器件的穩(wěn)定性具有重要意義。在量子點(diǎn)器件中，量子點(diǎn)與電極之間的界面容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致器件性能下降。以量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）為例，量子點(diǎn)與陰極或陽極之間的界面在工作過程中可能會(huì)受到電場(chǎng)、熱等因素的影響，引發(fā)界面反應(yīng)。例如，在一些情況下，金屬電極中的原子可能會(huì)擴(kuò)散到量子點(diǎn)層，與量子點(diǎn)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變量子點(diǎn)的表面性質(zhì)和能級(jí)結(jié)構(gòu)，從而增加非輻射復(fù)合的概率，降低器件的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。復(fù)合型電荷傳輸層可以通過多種方式抑制這種界面反應(yīng)。一方面，復(fù)合型電荷傳輸層中的某些材料可以作為物理屏障，阻止電極與量子點(diǎn)之間的直接接觸，減少原子擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。在量子點(diǎn)與電極之間引入一層有機(jī)-無機(jī)雜化的復(fù)合型電荷傳輸層，其中的無機(jī)成分（如二氧化硅納米顆粒）可以形成緊密的物理阻擋層，防止金屬電極中的原子擴(kuò)散到量子點(diǎn)層；有機(jī)成分（如聚合物）則可以提供良好的柔韌性和與量子點(diǎn)的兼容性，進(jìn)一步穩(wěn)定界面。研究表明，采用這種復(fù)合型電荷傳輸層的QLED，在相同工作條件下，其量子點(diǎn)與電極界面的原子擴(kuò)散速率相比未使用復(fù)合型電荷傳輸層的器件降低了約50%，有效抑制了界面反應(yīng)。另一方面，復(fù)合型電荷傳輸層還可以通過調(diào)節(jié)界面的電學(xué)性質(zhì)來抑制界面反應(yīng)。量子點(diǎn)與電極之間的界面電荷分布不均勻可能會(huì)引發(fā)界面反應(yīng)，而復(fù)合型電荷傳輸層可以改善界面的電荷分布，使其更加均勻。例如，通過選擇具有合適能級(jí)結(jié)構(gòu)的材料組成復(fù)合型電荷傳輸層，使電荷在界面處能夠更順暢地傳輸，減少電荷積累，從而降低界面反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力。在量子點(diǎn)太陽能電池中，采用能級(jí)匹配良好的復(fù)合型電荷傳輸層，能夠有效調(diào)節(jié)量子點(diǎn)與電極之間的界面電荷分布，減少界面處的電子-空穴復(fù)合，抑制界面反應(yīng)，提高電池的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用優(yōu)化后的復(fù)合型電荷傳輸層的量子點(diǎn)太陽能電池，在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間光照后，其性能衰減速率相比傳統(tǒng)電荷傳輸層的電池降低了約30%，證明了復(fù)合型電荷傳輸層在抑制界面反應(yīng)、提高器件穩(wěn)定性方面的有效性。3.2.2降低器件老化速率復(fù)合型電荷傳輸層能夠顯著降低量子點(diǎn)器件的老化速率，這對(duì)于延長(zhǎng)器件的使用壽命、提高其可靠性具有至關(guān)重要的作用，其背后有著多種作用機(jī)制。從材料特性角度來看，復(fù)合型電荷傳輸層中的不同材料可以相互協(xié)同，提高對(duì)環(huán)境因素的抵抗能力，從而降低器件老化速率。量子點(diǎn)器件在工作過程中會(huì)受到溫度、濕度、光照等環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致器件性能逐漸退化。以量子點(diǎn)發(fā)光二極管為例，在高溫環(huán)境下，量子點(diǎn)表面的有機(jī)配體可能會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致量子點(diǎn)表面缺陷增加，非輻射復(fù)合加劇，從而加速器件老化。而復(fù)合型電荷傳輸層中的某些材料具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠保護(hù)量子點(diǎn)免受環(huán)境因素的影響。在復(fù)合型電荷傳輸層中引入具有高熱穩(wěn)定性的無機(jī)材料（如氧化鋅），可以在高溫環(huán)境下為量子點(diǎn)提供保護(hù)，減少有機(jī)配體的分解。同時(shí)，復(fù)合型電荷傳輸層中的有機(jī)材料（如聚甲基丙烯酸甲酯）可以填充無機(jī)材料之間的空隙，形成致密的保護(hù)層，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)環(huán)境因素的阻擋作用。研究表明，采用這種復(fù)合型電荷傳輸層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，在高溫（80℃）環(huán)境下工作1000小時(shí)后，其亮度衰減僅為未使用復(fù)合型電荷傳輸層器件的一半，有效降低了器件的老化速率。從電荷傳輸角度分析，復(fù)合型電荷傳輸層優(yōu)化的電荷傳輸性能可以減少電荷在量子點(diǎn)表面的積累，從而降低器件老化速率。當(dāng)電荷在量子點(diǎn)表面積累時(shí)，會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)表面電場(chǎng)畸變，增加非輻射復(fù)合的概率，進(jìn)而加速器件老化。復(fù)合型電荷傳輸層通過減少電荷傳輸阻礙、增強(qiáng)載流子遷移率，使電荷能夠更快速、更均勻地傳輸?shù)搅孔狱c(diǎn)中，避免電荷在量子點(diǎn)表面的積累。以量子點(diǎn)光電探測(cè)器為例，采用復(fù)合型電荷傳輸層后，載流子遷移率提高，電荷能夠迅速從量子點(diǎn)傳輸?shù)诫姌O，減少了電荷在量子點(diǎn)表面的停留時(shí)間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用復(fù)合型電荷傳輸層的量子點(diǎn)光電探測(cè)器，在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作后，其暗電流增加幅度相比傳統(tǒng)電荷傳輸層的探測(cè)器降低了約40%，表明電荷積累得到有效抑制，器件老化速率明顯降低。此外，復(fù)合型電荷傳輸層還可以通過改善量子點(diǎn)與電荷傳輸層之間的界面質(zhì)量來降低器件老化速率。良好的界面接觸可以減少界面缺陷態(tài)，降低非輻射復(fù)合損失，從而延長(zhǎng)器件的使用壽命。通過對(duì)復(fù)合型電荷傳輸層與量子點(diǎn)之間的界面進(jìn)行修飾，如引入緩沖層、進(jìn)行表面鈍化等，可以改善界面兼容性，減少界面缺陷。在量子點(diǎn)太陽能電池中，在量子點(diǎn)與復(fù)合型電荷傳輸層之間引入一層有機(jī)小分子緩沖層，能夠有效改善界面接觸，減少電荷在界面處的復(fù)合。經(jīng)過老化測(cè)試，采用這種界面修飾的量子點(diǎn)太陽能電池，其能量轉(zhuǎn)換效率在長(zhǎng)時(shí)間工作后的衰減速率相比未修飾界面的電池降低了約25%，證明了改善界面質(zhì)量對(duì)降低器件老化速率的積極作用。3.3提高器件的發(fā)光性能3.3.1增強(qiáng)發(fā)光亮度與均勻性復(fù)合型電荷傳輸層通過多種方式顯著增強(qiáng)量子點(diǎn)器件的發(fā)光亮度與均勻性，這對(duì)于提升量子點(diǎn)器件在顯示、照明等領(lǐng)域的應(yīng)用性能具有重要意義。在增強(qiáng)發(fā)光亮度方面，復(fù)合型電荷傳輸層優(yōu)化的電荷傳輸性能起到了關(guān)鍵作用。以量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）為例，復(fù)合型電荷傳輸層能夠減少電荷傳輸阻礙，增強(qiáng)載流子遷移率，使得電子和空穴能夠更高效地注入到量子點(diǎn)發(fā)光層。當(dāng)電子和空穴在量子點(diǎn)中復(fù)合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光子，實(shí)現(xiàn)發(fā)光。復(fù)合型電荷傳輸層提高的電荷注入效率增加了量子點(diǎn)中電子-空穴對(duì)的復(fù)合概率，從而增強(qiáng)了發(fā)光亮度。在采用氧化鋅（ZnO）與苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）復(fù)合的電子傳輸層的QLED中，ZnO的高電子遷移率快速傳輸電子，PCBM與量子點(diǎn)良好的能級(jí)匹配促進(jìn)電子注入，使得器件的發(fā)光亮度相比單一電子傳輸層結(jié)構(gòu)提高了約50%。復(fù)合型電荷傳輸層還可以通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的發(fā)光環(huán)境來增強(qiáng)發(fā)光亮度。在復(fù)合型電荷傳輸層中引入具有良好光學(xué)性能的材料，如高折射率的無機(jī)材料，可以改變量子點(diǎn)周圍的光場(chǎng)分布，減少光子的散射和吸收損失，提高光的提取效率，進(jìn)而增強(qiáng)發(fā)光亮度。通過在量子點(diǎn)發(fā)光層與電極之間引入一層二氧化鈦（TiO?）納米顆粒復(fù)合的電荷傳輸層，TiO?的高折射率使得光在器件中的傳播路徑得到優(yōu)化，光提取效率提高，器件的發(fā)光亮度得到進(jìn)一步提升。在提高發(fā)光均勻性方面，復(fù)合型電荷傳輸層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)揮了重要作用。對(duì)于多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電荷傳輸層，各層材料的合理選擇和厚度優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)電荷在量子點(diǎn)發(fā)光層中的均勻注入。在量子點(diǎn)與電極之間設(shè)置多層復(fù)合型電荷傳輸層，通過調(diào)整各層的電荷傳輸特性和厚度，使得電子和空穴能夠均勻地分布在量子點(diǎn)發(fā)光層中，減少了電荷聚集和局部發(fā)光不均勻的現(xiàn)象。研究表明，采用這種多層復(fù)合型電荷傳輸層的QLED，其發(fā)光均勻性相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有顯著改善，發(fā)光均勻度提高了約30%。此外，納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電荷傳輸層也有助于提高發(fā)光均勻性。將納米尺度的材料均勻分散在電荷傳輸層中，能夠改善電荷傳輸?shù)木鶆蛐裕M(jìn)而提高發(fā)光均勻性。將銀納米顆粒均勻分散在聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT:PSS）空穴傳輸層中，銀納米顆粒作為電荷傳輸?shù)臉蛄?，促進(jìn)了空穴在PEDOT:PSS分子鏈間的均勻傳輸，使得量子點(diǎn)發(fā)光層中的空穴分布更加均勻，提高了器件的發(fā)光均勻性。3.3.2優(yōu)化發(fā)光光譜復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)量子點(diǎn)器件發(fā)光光譜的優(yōu)化作用顯著，這對(duì)于提升量子點(diǎn)器件在顯示、照明等領(lǐng)域的應(yīng)用性能具有重要意義，其優(yōu)化機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。復(fù)合型電荷傳輸層能夠通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化發(fā)光光譜。量子點(diǎn)的發(fā)光光譜與其能級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而復(fù)合型電荷傳輸層與量子點(diǎn)之間的界面相互作用可以影響量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)。以量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）為例，在量子點(diǎn)與電荷傳輸層的界面處，電荷傳輸層中的材料分子或原子與量子點(diǎn)表面的原子發(fā)生相互作用，這種相互作用會(huì)改變量子點(diǎn)表面的電子云分布，進(jìn)而影響量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)。通過選擇合適的電荷傳輸層材料和優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)量子點(diǎn)能級(jí)結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控，從而優(yōu)化發(fā)光光譜。在量子點(diǎn)發(fā)光層與電子傳輸層之間引入一層有機(jī)小分子電荷傳輸層，該有機(jī)小分子與量子點(diǎn)表面的原子形成特定的化學(xué)鍵，改變了量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，使得量子點(diǎn)的發(fā)光光譜向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)光顏色的精確調(diào)控。復(fù)合型電荷傳輸層還可以通過減少量子點(diǎn)表面的缺陷態(tài)來優(yōu)化發(fā)光光譜。量子點(diǎn)表面的缺陷態(tài)會(huì)導(dǎo)致非輻射復(fù)合的增加，從而使發(fā)光光譜展寬，色純度降低。復(fù)合型電荷傳輸層中的某些材料可以對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行鈍化處理，減少表面缺陷態(tài)。在復(fù)合型電荷傳輸層中引入具有表面鈍化作用的材料，如有機(jī)配體或無機(jī)氧化物，這些材料能夠與量子點(diǎn)表面的懸掛鍵結(jié)合，填充表面缺陷，減少非輻射復(fù)合。以氧化鋅（ZnO）與有機(jī)配體復(fù)合的電荷傳輸層為例，有機(jī)配體能夠有效地鈍化量子點(diǎn)表面，減少表面缺陷態(tài)，使得量子點(diǎn)的發(fā)光光譜半高寬減小，色純度提高。研究表明，采用這種復(fù)合型電荷傳輸層的QLED，其發(fā)光光譜半高寬相比未使用該復(fù)合型電荷傳輸層的器件減小了約10nm，色純度得到顯著提升。此外，復(fù)合型電荷傳輸層還可以通過改善電荷傳輸?shù)钠胶庑詠韮?yōu)化發(fā)光光譜。在量子點(diǎn)器件中，電子和空穴的注入不平衡會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)中載流子復(fù)合過程的不均勻，從而影響發(fā)光光譜。復(fù)合型電荷傳輸層通過優(yōu)化電荷傳輸性能，實(shí)現(xiàn)電子和空穴的平衡注入，使得量子點(diǎn)中的載流子復(fù)合過程更加均勻，從而優(yōu)化發(fā)光光譜。在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，通過調(diào)整電子傳輸層和空穴傳輸層的材料組成和厚度，使得電子和空穴能夠以相同的速率注入到量子點(diǎn)發(fā)光層中，減少了載流子復(fù)合過程中的不均勻性，提高了發(fā)光光譜的穩(wěn)定性和色純度。四、復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)器件中的應(yīng)用案例分析4.1在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中的應(yīng)用4.1.1具體案例介紹三星作為量子點(diǎn)顯示技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）的研發(fā)和應(yīng)用上取得了顯著成果。三星的QLED產(chǎn)品采用了復(fù)合型電荷傳輸層，其中電子傳輸層采用了氧化鋅（ZnO）與有機(jī)材料復(fù)合的結(jié)構(gòu)。ZnO具有高電子遷移率，能夠快速地將電子從陰極傳輸過來，而有機(jī)材料則改善了ZnO與量子點(diǎn)發(fā)光層之間的界面兼容性。這種復(fù)合型電子傳輸層有效地提高了電子的注入效率和傳輸效率，使得量子點(diǎn)能夠更充分地發(fā)光。同時(shí)，三星在空穴傳輸層方面也進(jìn)行了創(chuàng)新，采用了有機(jī)材料與無機(jī)納米顆粒復(fù)合的結(jié)構(gòu)。無機(jī)納米顆粒的引入增強(qiáng)了空穴傳輸層的電荷傳輸能力，使得空穴能夠更快速地從陽極傳輸至量子點(diǎn)發(fā)光層。通過這種復(fù)合型電荷傳輸層的設(shè)計(jì)，三星的QLED產(chǎn)品在顯示性能上表現(xiàn)出色，具有高亮度、高對(duì)比度和廣色域等優(yōu)點(diǎn)。TCL在量子點(diǎn)發(fā)光二極管的研究中也采用了復(fù)合型電荷傳輸層技術(shù)。TCL研發(fā)的一種復(fù)合材料及其制備方法應(yīng)用于量子點(diǎn)發(fā)光二極管，該復(fù)合材料通過在量子點(diǎn)表面結(jié)合具有大π-共軛骨架結(jié)構(gòu)的蒽類化合物配體，不僅使復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，還避免了雜質(zhì)離子填補(bǔ)在量子點(diǎn)表面缺陷上，在量子點(diǎn)表面形成高電導(dǎo)配體層，進(jìn)一步提高了導(dǎo)電性能。這種技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合型電荷傳輸層中，有效改善了電荷傳輸效率。此外，TCL工業(yè)研究院科研團(tuán)隊(duì)還研究了后退火對(duì)量子點(diǎn)LED的影響，發(fā)現(xiàn)后退火工藝可將器件效率顯著提高約20%，其原因在于電荷注入的增強(qiáng)和電荷平衡的改善。這一研究成果也為復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)發(fā)光二極管中的應(yīng)用提供了新的思路和方法。4.1.2應(yīng)用效果評(píng)估從色域方面來看，采用復(fù)合型電荷傳輸層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。由于復(fù)合型電荷傳輸層能夠優(yōu)化量子點(diǎn)的發(fā)光環(huán)境，減少非輻射復(fù)合，提高量子點(diǎn)的發(fā)光效率和色純度，使得量子點(diǎn)發(fā)光二極管的色域得到了明顯拓寬。例如，三星采用復(fù)合型電荷傳輸層的QLED產(chǎn)品，其色域覆蓋率可達(dá)到100%NTSC以上，相比傳統(tǒng)的液晶顯示器，能夠呈現(xiàn)出更加豐富、鮮艷的色彩。這是因?yàn)閺?fù)合型電荷傳輸層能夠精確調(diào)控量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，使量子點(diǎn)發(fā)射出的光具有更窄的光譜半高寬，從而提高了色純度，拓寬了色域。在亮度方面，復(fù)合型電荷傳輸層同樣發(fā)揮了重要作用。通過減少電荷傳輸阻礙，增強(qiáng)載流子遷移率，復(fù)合型電荷傳輸層使得電子和空穴能夠更高效地注入到量子點(diǎn)發(fā)光層，增加了量子點(diǎn)中電子-空穴對(duì)的復(fù)合概率，從而提高了發(fā)光亮度。三星的QLED產(chǎn)品在采用復(fù)合型電荷傳輸層后，發(fā)光亮度相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有了大幅提升，能夠滿足各種高亮度顯示場(chǎng)景的需求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用復(fù)合型電荷傳輸層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其發(fā)光亮度相比單一電荷傳輸層結(jié)構(gòu)提高了約50%，有效提升了顯示效果。在壽命方面，復(fù)合型電荷傳輸層能夠有效抑制量子點(diǎn)與電極等界面反應(yīng)，降低器件老化速率，從而延長(zhǎng)量子點(diǎn)發(fā)光二極管的使用壽命。界面反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)表面性質(zhì)改變，增加非輻射復(fù)合，加速器件老化。而復(fù)合型電荷傳輸層可以作為物理屏障和電學(xué)調(diào)節(jié)層，阻止界面反應(yīng)的發(fā)生，減少電荷在量子點(diǎn)表面的積累，從而提高器件的穩(wěn)定性和壽命。例如，TCL的量子點(diǎn)發(fā)光二極管在采用復(fù)合型電荷傳輸層后，通過優(yōu)化界面特性和電荷傳輸性能，在相同工作條件下，其壽命相比未使用復(fù)合型電荷傳輸層的器件延長(zhǎng)了約50%，提高了產(chǎn)品的可靠性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。4.2在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中的應(yīng)用4.2.1實(shí)例分析湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究人員制備了PbSe量子點(diǎn)/ZnO可見-近紅外光電晶體管，該器件將溶液法合成的PbSe量子點(diǎn)與旋涂制得的ZnO薄膜復(fù)合。其中，PbSe量子點(diǎn)作為吸光層，憑借其窄帶隙和優(yōu)良的紅外光敏性能，能夠有效地吸收可見-近紅外光；ZnO則作為電荷傳輸層，利用其較高的載流子遷移率傳輸光生載流子。在520nm的可見光照下，當(dāng)光照強(qiáng)度為860.1μW/cm2時(shí)，該器件的響應(yīng)率可達(dá)37.3A/W，探測(cè)率可達(dá)3.30×1011Jones；在895nm的近紅外光照下，光照強(qiáng)度為209.3μW/cm2時(shí)，響應(yīng)率可達(dá)20.4A/W，探測(cè)率可達(dá)1.74×1011Jones。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了寬波段的光電探測(cè)，展現(xiàn)出復(fù)合型電荷傳輸層（此處ZnO作為電荷傳輸層與PbSe量子點(diǎn)復(fù)合）在拓展光電探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍方面的優(yōu)勢(shì)。此外，有研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于氧化鋅納米線（ZnONWs）和硫化鉛量子點(diǎn)（PbSQDs）復(fù)合結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器。在該器件中，ZnONWs具有高電子遷移率和良好的結(jié)晶性，能夠快速傳輸電子；PbSQDs則對(duì)近紅外光具有強(qiáng)吸收能力。通過將PbSQDs修飾在ZnONWs表面，形成了有效的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。在近紅外光照射下，該探測(cè)器展現(xiàn)出了優(yōu)異的光電性能。由于ZnONWs與PbSQDs之間良好的電荷傳輸特性，光生載流子能夠快速分離和傳輸，從而提高了探測(cè)器的響應(yīng)速度和靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器在近紅外波段的響應(yīng)率和探測(cè)率相較于單一材料的探測(cè)器有顯著提升。4.2.2性能表現(xiàn)分析應(yīng)用復(fù)合型電荷傳輸層后，量子點(diǎn)光電探測(cè)器在響應(yīng)率、探測(cè)率等性能方面得到了顯著提升。以PbSe量子點(diǎn)/ZnO可見-近紅外光電晶體管為例，在可見-近紅外波段展現(xiàn)出良好的響應(yīng)性。在520nm的可見光照下，光照強(qiáng)度為860.1μW/cm2時(shí)，響應(yīng)率可達(dá)37.3A/W，探測(cè)率可達(dá)3.30×1011Jones；在895nm的近紅外光照下，光照強(qiáng)度為209.3μW/cm2時(shí)，響應(yīng)率可達(dá)20.4A/W，探測(cè)率可達(dá)1.74×1011Jones。這是因?yàn)閺?fù)合型電荷傳輸層中，ZnO具有較高的載流子遷移率，能夠快速傳輸光生載流子，與PbSe量子點(diǎn)形成良好的配合，使得光生載流子能夠高效地分離和傳輸，從而提高了響應(yīng)率和探測(cè)率。在基于氧化鋅納米線（ZnONWs）和硫化鉛量子點(diǎn)（PbSQDs）復(fù)合結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器中，由于ZnONWs與PbSQDs之間良好的電荷傳輸特性，光生載流子能夠快速分離和傳輸。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該探測(cè)器在近紅外波段的響應(yīng)率相比單一ZnONWs或PbSQDs探測(cè)器提高了數(shù)倍，探測(cè)率也有顯著提升。這充分證明了復(fù)合型電荷傳輸層能夠有效改善量子點(diǎn)光電探測(cè)器的性能，使其在光探測(cè)領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。然而，復(fù)合型電荷傳輸層在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)。一方面，不同材料之間的界面兼容性問題仍然需要進(jìn)一步解決，界面缺陷可能會(huì)導(dǎo)致載流子復(fù)合增加，影響探測(cè)器的性能。另一方面，目前復(fù)合型電荷傳輸層的制備工藝還不夠成熟，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高質(zhì)量的制備，這限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。未來的研究需要聚焦于優(yōu)化復(fù)合型電荷傳輸層的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改進(jìn)制備工藝，以進(jìn)一步提升量子點(diǎn)光電探測(cè)器的性能，并推動(dòng)其商業(yè)化應(yīng)用。4.3在鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池中的應(yīng)用4.3.1研究案例剖析安徽大學(xué)陳志亮團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池領(lǐng)域取得了顯著成果，其研究案例對(duì)于深入理解復(fù)合型電荷傳輸層的應(yīng)用具有重要意義。該團(tuán)隊(duì)從器件物理的角度出發(fā)，通過超聲靜電自組裝機(jī)制，成功制備了SnO?量子點(diǎn)-Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)復(fù)合型抗反射電子傳輸層。在這一過程中，超聲作用使得SnO?量子點(diǎn)和Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)能夠均勻分散，并通過靜電自組裝相互結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合型電子傳輸層具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。一方面，SnO?量子點(diǎn)具有良好的電子傳輸性能，能夠快速地將光生電子從鈣鈦礦層傳輸至電極，有效加強(qiáng)了界面的電荷抽取能力。另一方面，Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)不僅具有高導(dǎo)電性，其表面還富含豐富的官能團(tuán)。這些官能團(tuán)能夠與鈣鈦礦薄膜表面的原子發(fā)生相互作用，鈍化鈣鈦礦多晶薄膜固有的缺陷和晶界。鈣鈦礦多晶薄膜在制備過程中容易產(chǎn)生各種缺陷和晶界，這些缺陷和晶界會(huì)成為載流子復(fù)合的中心，降低電池的性能。而Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)的修飾作用能夠有效減少載流子的復(fù)合，改善鈣鈦礦薄膜內(nèi)的載流子傳輸。此外，這種復(fù)合型抗反射電子傳輸層還促進(jìn)了鈣鈦礦的高質(zhì)量沉積。在鈣鈦礦太陽能電池的制備過程中，鈣鈦礦層的質(zhì)量對(duì)電池性能有著至關(guān)重要的影響。SnO?量子點(diǎn)-Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)復(fù)合型電子傳輸層的存在，為鈣鈦礦的沉積提供了良好的模板和界面環(huán)境，使得鈣鈦礦能夠在其表面均勻、致密地生長(zhǎng)，形成高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。相關(guān)研究成果以“Dual-functionalElectrostaticSelf-assemblyNanoparticlesEnableSuppressedDefectsandImprovedChargeTransportinPerovskiteOptoelectronicDevices”為題，在工程技術(shù)領(lǐng)域國(guó)際知名期刊《ChemicalEngineeringJournal》上在線發(fā)表。4.3.2對(duì)電池性能的提升作用復(fù)合型電荷傳輸層對(duì)鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池性能的提升作用顯著，主要體現(xiàn)在光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能指標(biāo)上。在光電轉(zhuǎn)換效率方面，安徽大學(xué)陳志亮團(tuán)隊(duì)制備的SnO?量子點(diǎn)-Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)復(fù)合型抗反射電子傳輸層發(fā)揮了重要作用。由于該復(fù)合型電子傳輸層有效加強(qiáng)了界面的電荷抽取能力，促進(jìn)了載流子的快速傳輸，減少了電子-空穴對(duì)的復(fù)合，使得光生載流子能夠更高效地被收集和利用。同時(shí)，Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)對(duì)鈣鈦礦薄膜的鈍化作用改善了鈣鈦礦薄膜內(nèi)的載流子傳輸，進(jìn)一步提高了電荷傳輸效率。這些因素共同作用，使得電池最終獲得了23.47%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。與傳統(tǒng)的單一電子傳輸層的鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池相比，采用復(fù)合型電荷傳輸層的電池光電轉(zhuǎn)換效率有了顯著提升。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率可能在18%-20%左右，而采用該復(fù)合型電荷傳輸層后，效率提升了3.47-5.47個(gè)百分點(diǎn)，這在太陽能電池領(lǐng)域是一個(gè)相當(dāng)可觀的提升幅度。在穩(wěn)定性方面，復(fù)合型電荷傳輸層同樣表現(xiàn)出色。Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)對(duì)鈣鈦礦薄膜的缺陷和晶界鈍化，不僅改善了載流子傳輸，還增強(qiáng)了鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)定性。缺陷和晶界的存在容易導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜在光照、濕度、溫度等環(huán)境因素的影響下發(fā)生性能退化。而經(jīng)過Ti?C?TxMXene量子點(diǎn)修飾后，鈣鈦礦薄膜對(duì)環(huán)境因素的耐受性增強(qiáng)。研究表明，采用該復(fù)合型電荷傳輸層的鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池具備良好的光/濕/熱穩(wěn)定性。在高溫高濕環(huán)境下，傳統(tǒng)電池可能在短時(shí)間內(nèi)（如100-200小時(shí)）就出現(xiàn)明顯的性能衰減，而采用復(fù)合型電荷傳輸層的電池在相同條件下，經(jīng)過500小時(shí)以上的測(cè)試，仍能保持較高的光電轉(zhuǎn)換效率，性能衰減幅度明顯減小。這為鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池的實(shí)際應(yīng)用提供了有力保障，解決了鈣鈦礦電池器件穩(wěn)定性與效率協(xié)同提升的難題。五、復(fù)合型電荷傳輸層的制備與優(yōu)化策略5.1制備方法5.1.1溶液法溶液法是制備復(fù)合型電荷傳輸層的常用方法，其中溶液旋涂和噴墨打印技術(shù)各具特點(diǎn)，在量子點(diǎn)器件領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。溶液旋涂是一種操作相對(duì)簡(jiǎn)單且應(yīng)用廣泛的制備工藝。其過程是將含有電荷傳輸材料的溶液滴涂在基板上，通過高速旋轉(zhuǎn)基板，利用離心力使溶液均勻地鋪展在基板表面，形成一層均勻的薄膜。在制備復(fù)合型電荷傳輸層時(shí)，可以先將一種電荷傳輸材料的溶液旋涂在基板上，待其干燥成膜后，再旋涂另一種材料的溶液，從而形成復(fù)合型結(jié)構(gòu)。例如，在制備有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型電荷傳輸層時(shí)，先將無機(jī)材料（如氧化鋅納米顆粒）的溶液旋涂形成底層，再旋涂有機(jī)材料（如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸鹽），PEDOT:PSS）的溶液形成上層。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，能夠精確控制薄膜的厚度。通過調(diào)節(jié)溶液的濃度和旋涂速度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度的精確調(diào)控，滿足不同量子點(diǎn)器件的需求。而且溶液旋涂能夠在較小面積的基板上制備出高質(zhì)量、均勻性好的復(fù)合型電荷傳輸層薄膜。然而，溶液旋涂也存在一些局限性，其材料利用率較低，大量的溶液在旋涂過程中被浪費(fèi)。并且該方法難以實(shí)現(xiàn)大面積的均勻成膜，在大面積制備時(shí)，薄膜的厚度均勻性和質(zhì)量難以保證，這限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。噴墨打印作為一種新興的溶液法制備技術(shù)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它是通過計(jì)算機(jī)控制噴頭，將含有電荷傳輸材料的墨水精確地噴射到基板的特定位置，從而形成復(fù)合型電荷傳輸層。在量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備中，可以利用噴墨打印技術(shù)將不同功能的電荷傳輸材料墨水分別噴射到相應(yīng)的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)復(fù)合型電荷傳輸層的圖案化制備。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高，能夠精確控制墨水的噴射量和位置，減少材料的浪費(fèi)。而且噴墨打印可以實(shí)現(xiàn)大面積的圖案化制備，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。例如，在制備大尺寸的量子點(diǎn)顯示器時(shí)，噴墨打印技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地在大面積基板上形成均勻的復(fù)合型電荷傳輸層。此外，噴墨打印還具有可定制性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以根據(jù)不同的器件設(shè)計(jì)需求，靈活地調(diào)整電荷傳輸層的圖案和結(jié)構(gòu)。但是，噴墨打印也面臨一些挑戰(zhàn)，對(duì)墨水的要求較高，墨水的粘度、表面張力等性質(zhì)需要精確控制，以確保噴頭能夠穩(wěn)定地噴射墨水。而且噴墨打印的分辨率相對(duì)較低，在制備高精度的復(fù)合型電荷傳輸層時(shí)可能存在一定的困難。同時(shí)，噴頭容易堵塞，需要定期維護(hù)和清潔，這增加了制備過程的復(fù)雜性和成本。5.1.2氣相沉積法氣相沉積法在復(fù)合型電荷傳輸層的制備中占據(jù)重要地位，主要包括物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD），它們基于不同的原理，在量子點(diǎn)器件的制備中有著獨(dú)特的應(yīng)用。物理氣相沉積是在高溫下將電荷傳輸材料蒸發(fā)成氣態(tài)原子或分子，然后在基板表面沉積并凝聚成膜。以熱蒸發(fā)為例，這是一種常見的物理氣相沉積方法，將電荷傳輸材料（如金屬、金屬氧化物等）放置在蒸發(fā)源中，通過加熱使其升華變成氣態(tài)。在高真空環(huán)境下，氣態(tài)的材料原子或分子在基板表面沉積并逐漸凝聚，形成均勻的薄膜。在制備復(fù)合型電荷傳輸層時(shí)，可以依次蒸發(fā)不同的材料，形成多層結(jié)構(gòu)。先蒸發(fā)無機(jī)材料（如氧化鋅）形成底層，再蒸發(fā)有機(jī)材料（如C60）形成上層，從而構(gòu)建出復(fù)合型電荷傳輸層。物理氣相沉積的優(yōu)點(diǎn)是能夠精確控制薄膜的厚度和成分，制備出的薄膜質(zhì)量高、純度高，晶體結(jié)構(gòu)完整。而且該方法可以在各種基板上進(jìn)行沉積，包括玻璃、塑料等，具有較好的兼容性。然而，物理氣相沉積設(shè)備昂貴，制備過程需要高真空環(huán)境，成本較高。并且沉積速率相對(duì)較低，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的快速制備?；瘜W(xué)氣相沉積則是利用氣態(tài)的反應(yīng)物在基板表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)的沉積物并沉積在基板上形成薄膜。在制備復(fù)合型電荷傳輸層時(shí)，可以通過控制反應(yīng)氣體的種類和流量，使不同的材料在基板表面依次反應(yīng)沉積。在制備有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型電荷傳輸層時(shí)，先通入有機(jī)氣體（如有機(jī)硅烷）和無機(jī)氣體（如氧氣），在基板表面反應(yīng)生成有機(jī)-無機(jī)雜化材料，形成一層薄膜；然后再通入其他反應(yīng)氣體，生成另一層材料，從而構(gòu)建出復(fù)合型結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)氣相沉積的優(yōu)勢(shì)在于可以在較低溫度下進(jìn)行沉積，這對(duì)于一些對(duì)溫度敏感的基板和材料非常有利。而且該方法能夠制備出高質(zhì)量、均勻性好的薄膜，并且可以通過調(diào)整反應(yīng)條件精確控制薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。此外，化學(xué)氣相沉積還可以實(shí)現(xiàn)大面積的均勻沉積，適合大規(guī)模生產(chǎn)。但是，化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)過程較為復(fù)雜，需要精確控制反應(yīng)條件，如溫度、壓力、氣體流量等。而且反應(yīng)過程中可能會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，需要進(jìn)行后續(xù)處理，增加了制備過程的復(fù)雜性。5.2優(yōu)化措施5.2.1材料選擇與配比優(yōu)化根據(jù)量子點(diǎn)器件的具體需求選擇合適的材料并優(yōu)化其配比是提升復(fù)合型電荷傳輸層性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。不同的量子點(diǎn)器件，如量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）、量子點(diǎn)太陽能電池和量子點(diǎn)光電探測(cè)器，對(duì)電荷傳輸層的性能要求存在差異，因此需要針對(duì)性地選擇材料。在QLED中，為了實(shí)現(xiàn)高效的發(fā)光，需要選擇具有良好電荷傳輸性能且與量子點(diǎn)能級(jí)匹配的材料。電子傳輸層可選用氧化鋅（ZnO），其高電子遷移率能夠快速傳輸電子；同時(shí)，為了改善ZnO與量子點(diǎn)之間的界面兼容性，可復(fù)合有機(jī)材料如苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）。PCBM與量子點(diǎn)具有良好的能級(jí)匹配，能夠促進(jìn)電子從ZnO向量子點(diǎn)的注入。通過調(diào)整ZnO與PCBM的配比，可以優(yōu)化電子傳輸效率和界面兼容性。研究表明，當(dāng)ZnO與PCBM的質(zhì)量比為3:1時(shí)，QLED的外量子效率達(dá)到最高，相比未優(yōu)化配比的器件提高了約20%。這是因?yàn)樵谠撆浔认?，ZnO提供了高效的電子傳輸通道，PCBM則有效地改善了界面接觸，使得電子能夠更順暢地注入到量子點(diǎn)中，提高了電子-空穴對(duì)的復(fù)合概率，從而增強(qiáng)了發(fā)光效率。在量子點(diǎn)太陽能電池中，為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，電荷傳輸層需要具備良好的電荷收集和傳輸能力。二氧化鈦（TiO?）常被用作電子傳輸層，其具有較高的電子遷移率和良好的光穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步優(yōu)化電荷傳輸性能，可將TiO?與有機(jī)-無機(jī)雜化材料復(fù)合。通過將TiO?納米顆粒與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）復(fù)合，制備出的有機(jī)-無機(jī)雜化電子傳輸層。在該復(fù)合體系中，TiO?納米顆粒能夠有效地收集光生電子，PMMA則提供了良好的柔韌性和與其他層的兼容性。通過調(diào)整TiO?納米顆粒與PMMA的配比，可以優(yōu)化電子傳輸性能和電池的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)TiO?納米顆粒與PMMA的質(zhì)量比為2:1時(shí)，量子點(diǎn)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高，相比未優(yōu)化配比的電池提高了約15%。這是因?yàn)樵谠撆浔认?，TiO?納米顆粒均勻分散在PMMA基體中，形成了高效的電子傳輸網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)PMMA的存在改善了界面性能，減少了電子-空穴對(duì)的復(fù)合，提高了電荷收集效率。在量子點(diǎn)光電探測(cè)器中，為了實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和高靈敏度，電荷傳輸層需要具備快速的載流子傳輸能力。氧化鋅納米線（ZnONWs）由于其高電子遷移率和良好的結(jié)晶性，是一種理想的電荷傳輸材料。為了增強(qiáng)其與量子點(diǎn)的協(xié)同作用，可將ZnONWs與硫化鉛量子