Name: 采用部分氧化铝阴极增强电子注入和激子约束的纯蓝色量子点发光二极管 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-31T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: 了解采用部分氧化铝阴极增强电子注入的纯蓝色量子点发光二极管制备方法。该技术无需额外电子传输层，可简化工艺流程并提高色纯度与器件性能。

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本工作得到国家自然科学基金（51573042）、国家重点基础研究发展计划（973项目，2015CB932201）、中央高校基本科研业务费专项资金（JB2015RCJ02、2016YQ06、2016MS50、2016XS47）的资助。

1. 氧化铟锡（ITO）玻璃的图形刻蚀
<ol>
	<li>将大块ITO玻璃（12 cm × 12 cm）切割成15 mm宽的条状。使用无尘布蘸酒精清洁ITO玻璃表面。</li>
	<li>使用数字万用表检测ITO玻璃的导电面。用胶带覆盖ITO玻璃的活性区域，使中间保留2 mm宽的活性区域。</li>
	<li>将锌粉倒在ITO玻璃上（厚度约为0.5 mm）。</li>
	<li>将盐酸溶液（36 wt%）倒入ITO玻璃表面，确保ITO玻璃完全浸入盐酸溶液中，然后蚀刻15秒。</li>
	<li>腐蚀完成后倒出盐酸溶液，立即用水冲洗ITO玻璃。去除ITO玻璃上的胶带。</li>
</ol>
2. 清洁ITO玻璃
<ol>
	<li>将ITO玻璃浸入含有丙酮溶液的培养皿中15分钟。用棉球擦去ITO玻璃上的胶。</li>
	<li>使用玻璃刀将ITO玻璃切割成方形小片（约15 mm × 15 mm）。</li>
	<li>依次在洗涤剂水、自来水、去离子水、丙酮和异丙醇中对ITO玻璃进行超声处理，每次15分钟。</li>
	<li>用氮气吹干ITO玻璃，然后在150 °C的空气环境中烘箱内干燥5分钟。</li>
	<li>将清洗干净的ITO玻璃放入紫外-臭氧处理仪中，处理15分钟。</li>
</ol>
3. 空穴注入层的制备
<ol>
	<li>从冰箱中取出聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）溶液，在室温下搅拌20分钟，以获得均匀分散的溶液。 
	注意：紫外臭氧处理（第2.5节）与PEDOT:PSS溶液的搅拌应同时进行，以避免紫外臭氧处理失败。室温保持在25 °C。</li>
	<li>用10 mL注射器吸取约2 mL的PEDOT:PSS溶液，并在注射器上安装一个0.45 µm的聚醚砜（PES）滤膜。</li>
	<li>将ITO玻璃置于旋涂仪中心，在ITO玻璃上滴加两滴PEDOT:PSS溶液。</li>
	<li>将过滤后的PEDOT:PSS溶液在ITO基底上以3,000 rpm旋涂30秒，随后在150 °C退火15分钟，形成厚度为30 nm的PEDOT:PSS薄膜。</li>
</ol>
4. 空穴传输层的制备
注意：空穴传输层和发光层在充满氮气的手套箱中制备，且箱内氧和水的浓度控制在 50 ppm 以下。
<ol>
	<li>在充满氮气的手套箱中，将聚(N,N′-双(4-丁基苯基)-N,N′-双(苯基)-联苯胺)（Poly-TPD）溶于邻二氯苯（1 mL），配制成浓度为 25 mg mL-1 的溶液，室温下搅拌过夜。</li>
	<li>取 35 µL Poly-TPD 溶液滴加至 PEDOT:PSS 涂覆的 ITO 表面，以 3,000 rpm 旋涂 30 s，形成厚度为 40 nm 的 Poly-TPD 薄膜，随后在 150 °C 下退火 30 min。</li>
</ol>
5. 发光层的制备
<ol>
	<li>将ZnCdS/ZnS量子点溶解于甲苯溶液（300 µL）中，浓度为14.3 mg mL-1。</li>
	<li>取35 µL ZnCdS/ZnS溶液滴加至Poly-TPD层上方，以3,000 rpm转速旋涂30 s，形成厚度为40 nm的薄膜。 
	注意：无需退火处理。</li>
</ol>
6. 真空沉积
<ol>
	<li>当压力达到10-4 Pa后，在热蒸镀腔室中以0.3 Å s-1的速率将三(8-羟基喹啉)铝（Alq3）沉积到基底上，形成厚度为15 nm的Alq3薄膜。 
	注意：Alq3仅用于ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/量子点/Alq3/Al器件结构。</li>
	<li>使用刮刀刮除2 mm宽的活性层，以暴露ITO玻璃基底。</li>
	<li>将基底放入金属掩模中，并转移至热蒸镀腔室。以1 Å s-1的速率沉积铝电极，形成厚度为100 nm的Al薄膜。</li>
</ol>
7. 自动氧化实验步骤
<ol>
	<li>将制备好的铝阴极转移至真空烘箱中，然后抽出烘箱内的空气，直至接近真空状态。</li>
	<li>打开排气阀，向真空烘箱中注入无水混合气体（O2=20%，N2=80%），压力为 3 × 104 Pa。在室温下（烘箱内）分别氧化 0、4.5、12 和 17 小时。</li>
</ol>

<ol><li>Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulović, V. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nphoton.2012.328">Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies.</a> Nat. Photonics. 7 (1), 13-23 (2012).</li>
<li>Chen, O., Wei, H., Maurice, A., Bawendi, M., Reiss, P. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/pure-colors-from-coreshell-quantum-dots/4B8AC6E7E8B1B554420EE8702AC724E5">Pure colors from core-shell quantum dots.</a> MRS Bull. 38 (09), 696-702 (2013).</li>
<li>Dai, X., Deng, Y., Peng, X., Jin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum-Dot+Light-Emitting+Diodes+for+Large-Area+Displays%3A+Towards+the+Dawn+of+Commercialization%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Quantum-Dot Light-Emitting Diodes for Large-Area Displays: Towards the Dawn of Commercialization.</a> Adv. Mater. 29 (14), (2017).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1566119916302890">High-performance azure blue quantum dot light-emitting diodes via doping PVK in emitting layer.</a> Org. Electron. 37, 280-286 (2016).</li>
<li>Colvin, V., Schlamp, M., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/370354a0">Light-emitting diodes made from cadmium selenide nanocrystals and a semiconducting polymer.</a> Nature. 370 (6488), 354-357 (1994).</li>
<li>Tan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3074335">Colloidal nanocrystal-based light-emitting diodes fabricated on plastic toward flexible quantum dot optoelectronics.</a> J. Appl. Phys. 105 (03), 034312(2009).</li>
<li>Tan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bright+and+color-saturated+emission+from+blue+light-emitting+diodes+based+on+solution-processed+colloidal+nanocrystal+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Bright and color-saturated emission from blue light-emitting diodes based on solution-processed colloidal nanocrystal quantum dots.</a> Nano Lett. 7 (12), 3803-3807 (2007).</li>
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<li>Wang, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bright%2C+efficient%2C+and+color-stable+violet+ZnSe-based+quantum+dot+light-emitting+diodes%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Bright, efficient, and color-stable violet ZnSe-based quantum dot light-emitting diodes.</a> Nanoscale. 7 (7), 2951-2959 (2015).</li>
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<li>Cheng, T., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201700035/abstract">Pure Blue and Highly Luminescent Quantum-Dot Light-Emitting Diodes with Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement via Partially Oxidized Aluminum Cathode.</a> Adv. Opt. Mater. 5 (11), 1700035(2017).</li>
<li>Rotole, J. A., Sherwood, P. M. A. <a target="_blank" href="http://avs.scitation.org/doi/abs/10.1116/1.1247852">Gamma-Alumina (γ-Al2O3) by XPS.</a> Surf. Sci. Spectra. 5 (1), 18-24 (1998).</li>
<li>Liu, J., Yang, W., Li, Y., Fan, L., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+studies+of+the+effects+of+the+size%2C+ligand+and+composition+on+the+band+structures+of+CdSe%2C+CdTe+and+their+alloy+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Electrochemical studies of the effects of the size, ligand and composition on the band structures of CdSe, CdTe and their alloy nanocrystals.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (10), 4778-4788 (2014).</li>
<li>Abbaszadeh, D., Wetzelaer, G. A. H., Doumon, N. Y., Blom, P. W. M. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4943190">Efficient polymer light-emitting diode with air-stable aluminum cathode.</a> J. Appl. Phys. 119 (9), 095503(2016).</li>
<li>Yu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+the+energy+level+alignment+between+the+photoactive+layer+and+the+cathode+contact+utilizing+solution-processed+hafnium+acetylacetonate+as+buffer+layer+for+efficient+polymer+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Optimization of the energy level alignment between the photoactive layer and the cathode contact utilizing solution-processed hafnium acetylacetonate as buffer layer for efficient polymer solar cells.</a> Acs Appl. Mater. Interfaces. 8 (1), 432-441 (2016).</li>
<li>Li, F., Tang, H., Anderegg, J., Shinar, J. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.118539">Fabrication and electroluminescence of double-layered organic light-emitting diodes with the Al2O3/Al cathode.</a> J. Shinar, Appl. Phys. Lett. 70 (10), 1233-1235 (1997).</li>
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</ol>

我们没有需要披露的内容。

蓝色量子点发光二极管（QD-LED）的器件结构包括：ITO透明阳极、PEDOT:PSS空穴注入层（HIL，30 nm）、Poly-TPD空穴传输层（HTL，40 nm）、ZnCdS/ZnS量子点发光层（EML，40 nm）以及Al:Al2O3阴极（100 nm）。由于Al阴极具有多孔特性，我们通过将其暴露于氧气中获得氧化态的Al阴极。图2e和图2f分别展示了量子点层与Al及Al:Al2O3阴极之间的能级排列示意图。当量子点与Al阴极接触时，在QDs/Al界面处形成肖特基接触，导致较大的内阻，阻碍电子从阴极注入（图2e）。而当量子点与Al:Al2O3阴极接触时，在QDs/Al:Al2O3界面处形成欧姆接触（图2f），从而降低电子注...

基于胶体半导体量子点的发光二极管（LED）因其独特的优点而受到广泛关注，这些优点包括可溶液加工性、可调谐的发射波长、优异的色彩纯度、灵活的制备方式以及较低的加工成本1,2,3,4。自1994年首次实现基于量子点的LED以来，研究人员在材料和器件结构设计方面已投入大量努力5,6,7。典型的量子点LED器件采用三层夹心结构，包括空穴传输层（HTL）、发光层和电子传输层（ETL）。选择合适的电荷传输层对于平衡注入到发光层中的空穴和电子，实现有效的辐射复合至关重要。目前，真空沉积的小分子材料被广泛用作电子传输层，例如浴铜灵（BCP）、三（8-羟基喹啉）铝（Alq3）和3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）8。然而，载流子注入不平衡常常导致复合区域向电子传输层偏移，引发不必要的寄生电致发光（EL）发射，从而恶化器件性能9。
为了提高器件效率和环境稳定性，采用溶液法制备的ZnO纳米颗粒作为电子传输层，取代了真空沉积的小分子材料。在传统器件结构中，实现了高亮度的红-绿-蓝（RGB）量子点发光二极管（QD-LED），其亮度分别达到31,000、68,000和4,200 cd m-2，对应橙红色、绿色和蓝色发射10。对于倒置型器件结构，成功实现了低开启电压的高性能RGB QD-LED，其亮度和外量子效率（EQE）分别为：红色器件23,040 cd m-2和7.3%，绿色器件218,800 cd m-2和5.8%，蓝色器件2,250 cd m-2和1.7%11。为了平衡注入电荷并保护量子点发光层，在量子点层与ZnO电子传输层之间插入了一层绝缘的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜。优化后的深红色QD-LED表现出高达20.5%的外量子效率，且开启电压低至1.7 V12。
此外，优化量子点的光电性能和纳米结构在提升器件性能方面也起着至关重要的作用。例如，通过优化ZnS壳层的生长时间，合成了光致发光量子产率（PLQE）高达98%的高荧光蓝色量子点13。类似地，通过精确控制反应温度，合成了高质量的紫蓝色量子点，其PLQE接近100%。基于这些紫蓝色量子点的发光二极管（QD-LED）器件表现出优异的亮度和外量子效率（EQE），分别达到4,200 cd m-2和3.8%14。该合成方法同样适用于无镉的紫光ZnSe/ZnS核/壳量子点，所制备的QD-LED器件实现了高亮度（2,632 cd m-2）和高效率（EQE=7.83%）15。在已实现高PLQE蓝色量子点的基础上，量子点层中的高电荷注入效率成为制备高性能QD-LED的另一关键因素。通过将长链油酸配体替换为较短的1-辛硫醇配体，量子点薄膜的电子迁移率提高了两倍，并获得了超过10%的高EQE值16。表面配体交换还可改善量子点薄膜的形貌，并抑制量子点之间的光致发光猝灭。例如，使用化学接枝的量子点-半导体聚合物杂化材料可显著提升QD-LED的器件性能17。此外，通过合理优化量子点壳层的梯度组分和厚度，可增强电荷的注入、传输与复合，从而制备出高性能的量子点器件18。
在本研究中，我们引入了一种部分自氧化的铝（Al）阴极，以提升基于ZnCdS/ZnS梯度核/壳结构的蓝色量子点发光二极管（QD-LED）的性能19。通过紫外光电子能谱（UPS）和X射线光电子能谱（XPS）证实了Al阴极势垒能级的变化。此外，利用时间分辨光致发光（TRPL）测量分析了QDs/Al和QDs/Al:Al2O3界面处的快速载流子动力学行为。为了进一步验证部分氧化Al对器件性能的影响，制备了采用不同阴极结构的QD-LED器件（仅Al、Al:Al2O3、Al2O3/Al、Al2O3/Al:Al2O3以及Alq3/Al）。结果表明，采用Al:Al2O3阴极的纯蓝色QD-LED表现出优异的性能，最大亮度达到13,002 cd m-2，峰值电流效率为1.15 cd A-1。此外，器件结构中未引入额外的有机电子传输层（ETL），可避免在不同工作电压下产生不必要的寄生电致发光，从而保证发光颜色的纯度。

<table><tbody><tr><td>氧化铟锡（ITO）镀膜玻璃&lt;br/&gt;基底</td><td>CSG 控股有限公司</td><td></td><td>电阻率&amp;asymp;10 &amp;Omega;/sq</td></tr><tr><td>锌粉</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>96454</td><td>分子量 65.38</td></tr><tr><td>异丙醇</td><td>北京化学试剂公司</td><td>67-63-0</td><td>分析纯</td></tr><tr><td>甲苯</td><td>Innochem</td><td>I01367</td><td>分析纯</td></tr><tr><td>丙酮</td><td>Innochem</td><td>I01366</td><td>分析纯</td></tr><tr><td>盐酸</td><td>acros</td><td>124210025</td><td>1 N 标准溶液</td></tr><tr><td>邻二氯苯</td><td>acros</td><td>396961000</td><td>98+%，超干燥</td></tr><tr><td>聚(3,4-乙烯二氧噻吩)掺杂聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）</td><td>H. C. Stark</td><td>Clevious P VP Al 4083</td><td></td></tr><tr><td>聚(N,N&amp;prime;-双(4-丁基苯基)-N,N&amp;prime;-双(苯基)-联苯胺)（Poly-TPD）</td><td>发光科技</td><td>LT-N149</td><td></td></tr><tr><td>三(8-羟基喹啉)铝（Alq&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;）</td><td>发光科技</td><td>LT-E401</td><td></td></tr><tr><td>紫外臭氧清洗机</td><td>Jelight 公司</td><td>92618</td><td></td></tr><tr><td>滤膜</td><td>金腾</td><td>JTSF0303/0304</td><td>聚醚砜（0.45 &amp;mu;m）</td></tr><tr><td>超声波清洗器</td><td>合创超声</td><td>KH-500DE</td><td></td></tr><tr><td>数字万用表</td><td>优利德（UNI-T）</td><td>UT39A</td><td></td></tr><tr><td>旋涂仪</td><td>中科院微电子研究所（IMECAS）</td><td>KW-4A</td><td></td></tr><tr><td>数字加热板</td><td>Stuart</td><td>SD160</td><td></td></tr></tbody></table>

通过引入部分氧化铝阴极增强纯蓝量子点发光二极管的电子注入与激子限制

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

基于溶液法制备的量子点（QD）的稳定且高效的红（R）、绿（G）和蓝（B）光源在下一代显示技术和固态照明技术中发挥着重要作用。由于不同颜色光的本征能级特性不利，目前蓝光量子点发光二极管（LED）的亮度和效率仍低于其红光和绿光器件。为解决这些问题，应设计一种器件结构，以平衡空穴和电子向发光量子点层的注入。本文通过一种简单的自氧化策略，实现了高亮度、高效率的纯蓝光量子点LED，器件结构为ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/QDs/Al:Al2O3。经自氧化处理的Al:Al2O3阴极能够有效平衡注入电荷，增强辐射复合，而无需引入额外的电子传输层（ETL）。结果表明，所获得的蓝光量子点LED具有高色纯度，最大亮度超过13,000 cd m-2，最大电流效率达1.15 cd A-1。这种易于控制的自氧化工艺为实现高性能蓝光量子点LED提供了可行路径。

采用紫外-可见吸收光谱和光致发光（PL）光谱记录基于ZnCdS/ZnS梯度核/壳结构的蓝色量子点的光学性质。通过透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）获取量子点的形貌图像（图1）。利用X射线光电子能谱（XPS）、电化学研究和紫外光电子能谱（UPS）检测量子点的结构特性和能级结构（图2）。采用时间分辨光致发光（TRPL）测量技术探测量子点/Al及量子点/Al:Al2O3界面处的快速载流子动力学行为（图3）。最后，对量子点发光二极管（QD-LEDs）的电致发光（EL）性能进行了表征（图4、图5和表1）。
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本文介绍了一种采用自氧化铝阴极制备高性能纯蓝色ZnCdS/ZnS基量子点发光二极管的方案。

基于溶液法加工的量子点（QDs）的稳定且高效的红（R）、绿（G）、蓝（B）光源在下一代……中发挥着重要作用

为了规避辐射复合，实现空穴与电极向发光量子点层的平衡注入，对于基于量子点的发光二极管的颜色纯度、稳定性和效率至关重要。我们提出了一种部分氧化的铝阴极，以在激子限制条件下增强电极注入，用于高性能蓝色量子点发光二极管。该技术的主要优势在于器件中无需引入额外的电子传输层，从而保证了颜色纯度并简化了制备工艺。本实验操作将由我实验室的研究生 Wenda Sun 演示。开始实验时，将一块尺寸为 12 厘米 × 12 厘米、表面涂有氧化铟锡（ITO）且方阻约为 10 欧姆/平方的玻璃切割成宽度为 15 毫米的条状。随后使用无尘布和纯乙醇清洁 ITO 玻璃条。让ITO玻璃自然风干。使用数字万用表检查ITO玻璃导电面是否存在缺陷。使用标准胶带沿ITO玻璃条的中心纵向覆盖一条宽两毫米的区域。然后，将ITO玻璃放入浅的耐酸容器中，例如培养皿。将锌粉撒在ITO玻璃上，厚度约为0.5毫米。倒入质量分数为36%的盐酸，直至玻璃和锌粉完全浸没。让刻蚀反应进行15秒。然后，倒掉盐酸溶液。立即用自来水彻底冲洗刻蚀后的ITO玻璃。用无尘布擦干玻璃，并去除胶带。将刻蚀后的 ITO 玻璃浸入丙酮中 15 分钟。用棉球清除 ITO 玻璃上的任何残留胶质。然后，使用玻璃刀将ITO玻璃切割成15毫米×15毫米的片状。依次将ITO玻璃片在稀释的洗涤剂溶液、自来水、去离子水、丙酮和异丙醇中分别超声处理15分钟。随后，在氮气流下将ITO玻璃片吹干。将样品在空气中置于150摄氏度的烘箱中进一步干燥5分钟。干燥完成后，将样品在空气中保存。在制备前，于充满氮气且无水分的手套箱中，向25毫克聚-TPD中加入1毫升邻二氯苯。室温下搅拌混合物过夜。开始制备薄膜层时，从储存的冰箱中取出一份一比六的PEDOT:PSS溶液。将PEDOT:PSS溶液在室温下搅拌20分钟。在搅拌 PEDOT:PSS 溶液的同时，将一块洁净干燥的 ITO 玻璃基底放入紫外臭氧仪中处理 15 分钟。待搅拌和紫外臭氧处理均完成后，用 10 毫升注射器吸取约 2 毫升均匀分散的 PEDOT:PSS 溶液。为该注射器配备一个 0.45 微米的聚醚砜滤膜过滤器。将处理过的ITO玻璃基底固定在旋涂仪载物台的中心位置。在ITO玻璃上滴加两滴过滤后的PEDOT:PSS溶液，以3,000 RPM的转速旋涂30秒。然后，将涂有 PEDOT:PSS 的 ITO 玻璃在 150 摄氏度下退火 15 分钟，得到厚度为 30 纳米的 PEDOT:PSS 薄膜。将退火后的 PEDOT:PSS 涂层基底转移至充满氮气的手套箱中的旋涂仪上。取 35 微升浓度为 25 毫克/毫升的聚-TPD 溶液滴加到基底上。将基底以 3,000 RPM 转速旋涂 30 秒，并在 150 摄氏度下烘烤 30 分钟，得到厚度为 40 纳米的聚-TPD 薄膜。接着，在手套箱中，将 4.29 毫克由硫化锌包覆、并以短链辛硫醇封端的硫化锌-硫化镉量子点溶解于 300 微升甲苯中。将涂有聚-TPD 的基底固定在旋涂仪载片夹的中心位置。将35微升量子点溶液滴加到基底上。以3,000 RPM转速旋涂基底30秒，获得厚度为40纳米的硫化锌-硫化镉薄膜，其表面覆盖有硫化锌量子点。将基底存放在充满氮气的无水无氧手套箱中。在铝金属沉积之前，使用窄刮刀（如刻刀）刮除每个已制备基底上两毫米宽的ITO涂层条带区域内的PEDOT:PSS、poly-TPD以及由硫化锌量子点层包覆的硫化锌-硫化镉涂层。用带有图案的金属掩膜覆盖基底，并将带掩膜的基底转移至热蒸发腔室。当腔室压力达到或低于10⁻⁴帕时，以每秒一埃的速率沉积10纳米厚的铝层，形成铝电极。开始铝电极自氧化过程时，将器件置于连接至无水气体混合物（80% 氮气和 20% 氧气）容器的真空烘箱中。将烘箱压力降低至约 267 帕斯卡。然后，使用无水氮气-氧气混合气体将烘箱加压至 3 × 10⁴ 帕斯卡。在室温下将器件氧化所需时间以获得蓝色量子点发光二极管（QD-LED）。将器件存放在充满氮气且无水的惰性气氛手套箱中。自动氧化的铝阴极的X射线光电子能谱可拟合为三个峰，分别对应于金属铝离子、三氧化二铝的γ相以及非晶态氧化铝。时间分辨光致发光光谱显示，经氧化铝修饰的铝基量子点样品的荧光寿命长于仅经铝修饰的量子点样品，这归因于电子注入效率的提升以及量子点中非辐射复合过程的抑制。采用纯铝阴极的量子点发光二极管（QD-LED）器件发光亮度较低，原因是电荷注入效率低下。引入一层15纳米厚的铝Q3层以促进电子传输后，器件亮度提升至1300坎德拉每平方米。氧化处理显著提升了器件性能，铝/氧化铝器件在氧化12小时后达到了13,002 坎德拉每平方米的最大亮度和1.15 坎德拉每安培的最大电流效率。由于其增强的电子注入能力和空穴阻挡能力，铝/氧化铝器件能够在高电流密度下抑制激子淬灭。该器件的发光峰位于457.3纳米，半峰全宽为21.4纳米，表明发出的是纯蓝色光，无寄生电致发光发射。在施加不同偏压的情况下，发射保持稳定。我们最初产生这种方法的想法，源于对相关研究的研读：铝阴极暴露于空气中可提升蓝色量子点器件的性能。通过采用部分氧化的阴极，已成功实现了基于硫化锌包覆的蓝光锌-镉-硫化物量子点发光二极管的发光。一旦掌握，若操作得当，该技术可在12小时内完成。在实施该步骤时，务必严格控制氧化时间。在完成该步骤后，可进一步采用其他方法，例如引入额外的电子传输层，以进一步提升器件性能。该技术问世后，为蓝光量子点发光二极管（QD-LED）领域的研究人员探索采用氧化铝阴极以提升器件性能开辟了道路。观看本视频后，您将充分掌握如何通过一种易于控制的氧化工艺来制备高性能QD-LED。

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采用部分氧化铝阴极增强电子注入和激子约束的纯蓝色量子点发光二极管

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利用溶液法器件制备实现TADF发射体有机发光二极管的分步操作指南

了解采用部分氧化铝阴极增强电子注入的纯蓝色量子点发光二极管制备方法。该技术无需额外电子传输层，可简化工艺流程并提高色纯度与器件性能。

通过引入部分氧化铝阴极增强纯蓝量子点发光二极管的电子注入与激子限制

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