Name: Verbesserte Elektroneninjektion und Exciton Entbindung für reine blaue Quantenpunkt-Leuchtdioden durch die Einführung von teilweise oxidierte Aluminium Kathode (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-31T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: Lernen Sie die Herstellung hochleistungsfähiger blauer Quantenpunkt-LEDs mit teilweise oxidiertem Aluminium als Kathode. Diese Methode verbessert die Elektroneninjektion und vereinfacht den Fertigungsprozess erheblich.

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Diese Arbeit wurde unterstützt durch die NSFC (51573042), The National Key Basic Research Programm of China (973-Projekt, 2015CB932201), grundlegende Forschungsmittel für die zentralen Universitäten, China (JB2015RCJ02, 2016YQ06, 2016MS50, 2016XS47).

1. Muster Ätzen von Indium-Zinn-Oxid (ITO) Glas
<ol><li>Schneiden Sie große Stücke von ITO-Glas (12 cm × 12 cm) in 15 mm breite Streifen. Reinigen Sie die ITO Glas-Oberfläche mit einem staubfreien Tuch mit Alkohol.</li>
	<li>Überprüfen Sie die leitende Seite der ITO-Glas mit einem digitalen Multimeter. Decken Sie die aktive Fläche des ITO-Glas mit Klebeband, so dass die aktive Fläche 2 mm breit in der Mitte ist.</li>
	<li>Die Zink-Pulver auf dem ITO Glas (bis zu einer Dicke von ca. 0,5 mm).</li>
	<li>Die Salzsäure-Lösung (36 Gew.-%) auf die Oberfläche der ITO-Glas gießen und lassen das ITO-Glas komplett in Salzsäure-Lösung einweichen, dann Ätzen für 15 s.</li>
	<li>Gießen Sie die Salzsäure-Lösung nach Korrosion, dann spülen Sie das ITO-Glas mit Wasser. Entfernen Sie das Klebeband auf dem ITO Glas.</li>
</ol>2. Reinigung der ITO-Glas
<ol><li>Tauchen Sie das ITO-Glas in einer Petrischale mit Aceton-Lösung für 15 min. Wischen aus der Klebstoff auf die ITO-Glas mit einem Wattebausch.</li>
	<li>Geschnitten Sie das ITO-Glas in quadratische Stücke (ca. 15 mm × 15 mm) mit einem Glasschneider.</li>
	<li>Beschallen Sie das ITO-Glas sequenziell in Waschmittel Wasser, Leitungswasser, deionisiertes Wasser, Aceton und Isopropyl-Alkohol für 15 min.</li>
	<li>Föhnen Sie das ITO-Glas mit Stickstoffgas durch Trocknen im Backofen bei 150 ° C für 5 min in Luftatmosphäre gefolgt.</li>
	<li>Das gereinigte ITO-Glas in einer UV-Ozon-Kammer und 15 min beschallen.</li>
</ol>3. Herstellung einer Loch-Injektion-Schicht
<ol><li>Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (Ausbildungsstellen) Lösung aus dem Kühlschrank nehmen. Rühren Sie die Ausbildungsstellen Lösung bei Raumtemperatur für 20 min eine gleichmäßig verteilte Lösung zu erhalten. Hinweis: Die UV-Ozon-Behandlung (Abschnitt 2.5) und Agitation der Ausbildungsstellen Lösung sollten gleichzeitig durchgeführt werden, um UV-Ozon-Behandlung-Fehler zu vermeiden. Raumtemperatur bleibt bei 25 ° C.</li>
	<li>Nehmen Sie etwa 2 mL Ausbildungsstellen Lösung mit einer 10 mL Spritze, und installieren Sie 0,45 µm Polyether Sulfon (PES) Filter auf der Spritze.</li>
	<li>Platzieren Sie das ITO-Glas in der Mitte der der Spin Coater. Geben Sie zwei Tropfen der Ausbildungsstellen-Lösung auf die ITO-Glas.</li>
	<li>Spin-Mantel die gefilterte Ausbildungsstellen-Lösung auf dem ITO-Substrat bei 3.000 u/min für 30 s und dann Tempern der Ausbildungsstellen-beschichtet ITO bei 150 ° C für 15 min, 30 nm Ausbildungsstellen Film zu geben.</li>
</ol>4. Herstellung von Loch Transportschicht
Hinweis: Die Loch-Transportschicht und emissiven Schicht werden in Stickstoff gefüllten Glove-Boxen mit kontrollierten Sauerstoff und Wasser Konzentration unter 50 ppm hergestellt.
<ol><li>Poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD) in o-Dichlorbenzol (1 mL) mit einer Konzentration von 25 mg mL-1auflösen. Rühren Sie bei Raumtemperatur über Nacht in Stickstoff gefüllten Glove-Box.</li>
	<li>Gießen Sie 35 µL Poly-TPD-Lösung auf die Ausbildungsstellen-ITO beschichtet. Spin-Mantel der Poly-TPD-Lösung bei 3.000 u/min für 30 s bis 40 nm Poly-TPD Film zu geben, und dann bei 150 ° C für 30 min Tempern.</li>
</ol>5. Herstellung eines emissiven Layers
<ol><li>ZnCdS/ZnS Quantenpunkte in Toluol Lösung (300 µL) mit einer Konzentration von 14,3 mg mL-1auflösen.</li>
	<li>Gießen Sie 35 µL der ZnCdS/ZnS-Lösung auf den oberen Teil der Poly-TPD. Spin-Mantel der ZnCdS/ZnS-Lösung bei 3.000 u/min für 30 s, 40 nm Film zu geben. Hinweis: Backen ist nicht erforderlich.</li>
</ol>(6) Vakuum Deposition
<ol><li>Nach ein Druck von 10-4 Pa erreicht ist, hinterlegen Sie Aluminium Tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) auf die Substrate mit einer Rate von 0,3 Å s-1 in eine thermische Verdampfung Kammer 15 nm Alq3 Film geben. Hinweis: Die Alq3 lagert sich nur für die Gerätestruktur von ITO / Ausbildungsstellen / Poly-TPD/QDs/Alq3/Al.</li>
	<li>Reiben Sie einen 2 mm breiten auftauschicht mit einem Schaber, das ITO-Glas-Substrat verfügbar zu machen.</li>
	<li>Die Substrate in eine metallene Maske und übertragen Sie sie in eine thermische Verdampfung Kammer. Hinterlegen Sie die Aluminium-Elektrode mit einer Rate von 1 Å s-1 zu 100 nm Alu Folie.</li>
</ol>7. die Autoxidation Verfahren
<ol><li>Übertragen Sie als vorbereitet Al Kathode in einem Vakuumofen, und dann Pumpen Sie Luft aus dem Ofen, bis es fast ein Vakuum ist.</li>
	<li>Öffnen Sie das Ventil der Deflation und injizieren wasserfreie Verbindung Luft (O2= 20 %, N2= 80 %) in den Vakuumofen mit einem Druck von 3 × 104 PA oxidieren für 0, 4.5, 12 und 17 h bei Raumtemperatur (im Backofen).</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>
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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>

Wir haben nichts zu veröffentlichen.

Das Gerät Architektur des blauen QD-LED aus ITO transparent Anode, ein Ausbildungsstellen HIL besteht (30 nm), eine Poly-TPD-HTL (40 nm), ein ZnCdS/ZnS QDs EML (40 nm), und ein Al: Al2O3 Kathode (100 nm). Aufgrund des porösen Charakters der Al Kathode erhielten wir eine oxidierte Al-Kathode durch Sauerstoff ausgesetzt. Abb. 2e und 2f Abbildung anzeigen Energieniveau Ausrichtung Diagramme QDs Schicht mit Al und Al: Al2O3</sub...

Leuchtdioden (LEDs) basierend auf kolloidalen Halbleiter-Quantenpunkte haben großes Interesse aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile, einschließlich Lösung Verarbeitbarkeit, Durchstimmbare Emissionswellenlänge hervorragende Farbreinheit, flexible Fertigung und niedrige angezogen. Verarbeitung kostet1,2,3,4. Seit die ersten Demonstrationen von QDs-basierten LEDs im Jahr 1994 haben enorme Anstrengungen gewidmet engineering Materialien und Gerät Strukturen5,6,7. Ein typisches QD-LED-Gerät soll eine dreischichtigen Sandwich-Architektur besteht aus einem Loch-Transportschicht (HTL), eine emissiven Schicht und ein Elektron Transportschicht (ETL) haben. Die Wahl der geeigneten kostenlos Transportschicht ist entscheidend für die injizierten Löcher und Elektronen in den emissiven Layer für Strahlungs Rekombination auszugleichen. Derzeit sind kleine Moleküle Vakuum hinterlegt als ETL, z. B. Bathocuproine (BCP), tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq-3) und 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)8verbreitet. Allerdings bewirkt die unausgewogene Träger Injektion oft die Rekombination Region Verschiebung, ETL, wodurch unerwünschte parasitäre Elektrolumineszenz (EL) Emission und der sich verschlechternden Gerät Leistung9.
Um das Gerät Effizienz und ökologische Stabilität zu erhöhen, wurden Lösung verarbeitet ZnO Nanopartikel als Elektronentransport Schicht anstatt Vakuum hinterlegt kleine Molekül Materialien eingeführt. Extrem helles RGB QD-LEDs wurden für herkömmliches Gerät Architektur demonstriert Leuchtkraft bis zu 31.000, 68.000 und 4.200 cd m-2 für Emission von Orange-rot, grün und blau, jeweils10zeigen. Für eine invertierte Gerät Architektur Hochleistungs-RGB-QD-LEDs mit niedriger schalten Spannung wurden erfolgreich demonstriert mit Helligkeit und externer Quanten-Effizienz (EEP) von 23.040 cd m-2 und 7,3 % für Rot, 218.800 cd m-2 und 5,8 % für Grün, und 2.250 cd m-2 und 1,7 % für blau, bzw.11. Die injizierten Gebühren zu balancieren und bewahren die QDs emissiven Schicht, war eine dünne poly(methylmethacrylate) (PMMA)-Isolierfolie zwischen QDs und ZnO ETL eingefügt. Die optimierte tiefrote QD-LEDs ausgestellt hohe externe Quantum Wirkungsgrade bis zu 20,5 % und einer geringen Turn-on-Spannung von nur 1,7 V12.
Optimierung der optoelektronischen spielt Eigenschaften und Nanostrukturen QDs auch eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Geräteleistung. Zum Beispiel stark fluoreszierende blau QDs mit Photolumineszenz Quantum yield (PLQE) bis zu 98 % durch Optimierung der Beschuss Zeit13ZnS synthetisiert wurden. In ähnlicher Weise qualitativ hochwertige, violett-blau QDs mit in der Nähe von 100 % PLQE durch die präzise Steuerung der Reaktionstemperatur synthetisiert wurden. Die violett-blauen QDs-LED Geräte zeigte bemerkenswerte Leuchtdichte und EEP bis zu 4.200 cd m-2 und 3,8 % bzw.14. Diese Synthese-Methode gilt auch für violette ZnSe/ZnS Kern/Schale QDs, QD-LEDs ausgestellten hohe Leuchtdichte (2.632 cd m-2) und Effizienz (EQE=7.83%) mithilfe von Cd-freie QDs15. Da blaue Quantenpunkte mit hohen PLQE nachgewiesen wurden, spielt hohen ladewirkungsgrad Injektion in die QDs Schicht eine weitere entscheidende Rolle bei der Herstellung von Hochleistungs-QD-LEDs. Mit der Substitution von lange Kette Ölsäure Liganden um 1-Octanethiol-Liganden zu verkürzen, die Elektron-Mobilität von QDs Film war erhöhte zweifach, und ein hoher EEP-Wert über 10 % wurde16erreicht. Der Oberfläche Ligand Austausch kann auch verbessern die Morphologie der QDs Film und unterdrücken die Photolumineszenz abschrecken unter QDs. Zum Beispiel zeigte QDs-LED verbesserte Geräteleistung mit chemisch veredelte QDs halbleitenden Polymer Hybriden17. Außerdem wurden durch angemessene Optimierung der abgestuften Zusammensetzung und Dicke der Schale QDs, aufgrund der verbesserten Ladungsinjektion, Transport und Rekombination18Hochleistungs-QDs vorbereitet.
In dieser Arbeit haben wir eine partielle Autoxidized Aluminium (Al) Kathode zur Verbesserung der Leistung von ZnCdS/ZnS benotet Kern/Schale-basierten blaue QD-LEDs19eingeführt. Die Änderung der potentiellen Energiebarriere der Al Kathode wurde durch ultraviolette Photoelektronen-Spektroskopie (UPS) und Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) bestätigt. Darüber hinaus laden die schnelle Träger Dynamik am QDs/Al und QDs / Al: Al2O3 Schnittstelle analysiert wurden durch Zeitaufgelöste Photolumineszenz (TRPL) Messungen. Um die Beeinflussung der teilweise oxidierten Al Geräteleistung, QD-LEDs mit unterschiedlichen Kathoden weiter zu validieren (nur Al, Al: Al2O3, Al2O3/Al, Al2O3/Al:Al2O3, und ALQ3/Al) hergestellt wurden. Als Ergebnis, reines Blau Hochleistungs QD-LEDs gezeigt wurden, durch den Einsatz von Al: Al2O3 Kathoden mit einer maximale Leuchtdichte von 13.002 cd m-2 und einem aktuellen Spitzenwirkungsgrad von 1,15 cd A-1. Darüber hinaus war der Gerät-Architektur, die unerwünschte parasitäre EL garantieren die Reinheit der Farbe unter verschiedenen Arbeiten Spannungen zu vermeiden, können keine zusätzlichen organischen ETL beteiligt.

<table><tbody><tr><td>Indiumzinnoxid (ITO)-beschichtetes Glas Substrat</td><td>CSG Holding Co., Ltd.</td><td></td><td>Widerstand&asymp; 10 &Omega;/sq</td></tr><tr><td>Zinkpulver</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>96454</td><td>Molekulargewicht 65,38</td></tr><tr><td>Isopropylalkohol</td><td>Beijing Chemisches Reagenz</td><td>67-63-0</td><td>Analytisch reines</td></tr><tr><td>Toluol</td><td>Innochem</td><td>I01367</td><td>Analytisch reines</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Innochem</td><td>I01366</td><td>Analytisch reine</td></tr><tr><td>Salzsäure</td><td>acros</td><td>124210025</td><td>1 N Standardlösung</td></tr><tr><td>O-Dichlorbenzol</td><td>acros</td><td>396961000</td><td>98+%, Extra Dry</td></tr><tr><td>Poly(3,4-ethylendioxythiophen) dotiertes Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS)</td><td>H. C.Stark Clevious</td><td>P VP Al 4083</td><td></td></tr><tr><td>Poly(N,N&prime;-bis(4-butylphenyl)-N,N&prim;-bis(phenyl)-benzidin) (Poly-TPD)</td><td>Lumineszenztechnologie</td><td>LT-N149</td><td></td></tr><tr><td>Aluminiumtris(8-hydroxychinolinat) (Alq3)</td><td>Luminescence Technology</td><td>LT-E401</td><td></td></tr><tr><td>UV-O Reiniger</td><td>Jelight Company</td><td>92618</td><td></td></tr><tr><td>Filter</td><td>Jinteng</td><td>JTSF0303/0304</td><td>Polyethersulfon (0,45 &mu; m)</td></tr><tr><td>Ultraschallreiniger</td><td>HECHUANG ULTRASONIC</td><td>KH-500DE</td><td></td></tr><tr><td>Digitalmultimeter</td><td>UNI-T</td><td>UT39A</td><td></td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>IMECAS</td><td>KW-4A</td><td></td></tr><tr><td>Digitale Heizplatte</td><td>Stuart</td><td>SD160</td><td></td></tr></tbody></table>

verbesserte elektroneninjektion und exciton entbindung für reine blaue quantenpunkt-leuchtdioden durch die einführung von teilweise oxidierte aluminium kathode

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

Stabile und effiziente rot (R), grün (G) und blau (B) Lichtquellen basierend auf Lösung verarbeitet Quantenpunkte (QDs) spielen eine wichtige Rolle in der nächsten Generation Displays und Solid-State Lighting Technologies. Die Helligkeit und Effizienz der blauen QDs-basierten Leuchtdioden (LEDs) bleiben ihre roten und grünen Kollegen, durch die von Natur aus ungünstige Energieniveaus der verschiedenen Lichtfarben unterlegen. Um diese Probleme zu lösen, sollte ein Gerätestruktur entworfen werden, die Injektion Löcher und Elektronen in die emissiven QD-Schicht auszugleichen. Hierin, durch eine einfache Autoxidation Strategie reine blaue QD-LEDs sind sehr hell und effizient werden demonstriert, mit einer Struktur von ITO / Ausbildungsstellen / Poly-TPD/QDs/Al: Al2O3. Autoxidized Al: Al2O3 Kathode kann effektiv die injizierten Gebühren balance und Strahlungs Rekombination erhöhen, ohne die Einführung einer zusätzlichen Elektron Transportschicht (ETL). Dadurch werden hohe Farbe gesättigt blau QD-LEDs mit einer maximalen Helligkeit über 13.000 cd m-2und eine maximale Stromausbeute von 1,15 cd A-1erreicht. Leichtführig Autoxidation Verfahren ebnet den Weg für die Verwirklichung von Hochleistungs-blaue QD-LEDs.

UV-Vis-Absorption und Photolumineszenz (PL) Spektren wurden verwendet, um die optischen Eigenschaften der ZnCdS/ZnS benotet Kern/Schale-basierten blaue QDs. Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) aufzeichnen und Scan Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Bilder wurden gesammelt, für die Morphologien von QDs (Abbildung 1). Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS), elektrochemische Studie und UV Photoelektronen-Spektroskopie (UPS) eingesetzt wurden, um die st...

Ein Protokoll wird für die Herstellung von Hochleistungs-, reine blau ZnCdS/ZnS-basierte Quantum Dots Leuchtdioden durch den Einsatz einer Autoxidized Aluminium Kathode vorgestellt.

Verbesserte Elektroneninjektion und Exciton Entbindung für reine blaue Quantenpunkt-Leuchtdioden durch die Einführung von teilweise oxidierte Aluminium Kathode

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...

Die ausgewogene Injektion von Löchern und Elektroden in eine emittierende Quantenpunktschicht zur Umgehung der Strahlungsrekombination ist entscheidend für die Farbreinheit, Stabilität und Effizienz der Quantenpunkt-basierten Leuchtdioden. Wir schlugen eine teiloxidierte Aluminiumkathode vor, um die Elektrodeninjektion unter Exzitoneneinschluss für hochleistungsfähige blaue Quantenpunkt-Leuchtdioden zu verbessern. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass keine zusätzliche Elektronentransportschicht in das Gerät emotiert wird, was die Reinheit der Farbe garantiert und die Herstellungsprozesse vereinfacht.Die Demonstration der Verfahren wird von Wenda Sun, einer Doktorandin in meinem Labor, durchgeführt. Zu Beginn des Verfahrens schneiden Sie ein 12 Zentimeter x 12 Zentimeter großes Stück ITO-beschichtetes Glas mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10 Ohm pro Quadrat in 15 Millimeter breite Streifen. Reinigen Sie die ITO-Glasstreifen mit einem staubfreien Tuch und reinem Ethanol.Lassen Sie das ITO-Glas an der Luft trocknen. Überprüfen Sie die leitfähige Seite des ITO-Glases mit einem Digitalmultimeter auf Defekte. Decken Sie mit Standard-Klebeband einen zwei Millimeter breiten Abschnitt in Längsrichtung entlang der Mitte des ITO-Glasstreifens ab.Stellen Sie dann das ITO-Glas in ein flaches, säurebeständiges Gefäß, z. B. eine Petrischale. Gießen Sie Zinkpulver bis zu einer Dicke von etwa 0,5 Millimetern über das ITO-Glas. Gießen Sie 36 % Gewichtsprozent Salzsäure über das Glas, bis das Glas und das Zinkpulver vollständig untergetaucht sind.Lassen Sie das Ätzen 15 Sekunden lang fortsetzen. Gießen Sie dann die Salzsäurelösung ab. Spülen Sie das geätzte ITO-Glas sofort gründlich mit Leitungswasser aus.Trocknen Sie das Glas mit einem staubfreien Tuch ab und entfernen Sie das Klebeband. Weichen Sie das geätzte ITO-Glas 15 Minuten lang in Aceton ein. Verwenden Sie einen Wattebausch, um alle Klebstoffreste vom ITO-Glas zu entfernen.Schneiden Sie dann das ITO-Glas mit einem Glasschneider in 15 Millimeter x 15 Millimeter große Stücke. Beschallen Sie die ITO-Glasstücke nacheinander jeweils 15 Minuten lang in verdünnter Reinigungslösung, Leitungswasser, deionisiertem Wasser, Aceton und Isopropylalkohol. Anschließend trocknen Sie die ITO-Glasstücke unter einem Strom von Stickstoffgas.Trocknen Sie die Stücke weiter im Backofen bei 150 Grad Celsius für fünf Minuten an der Luft. Lagern Sie die trockenen Stücke an der Luft, wenn sie fertig sind. Geben Sie vor der Herstellung in einer mit Stickstoff gefüllten, feuchtigkeitsfreien Handschuhbox einen Milliliter Orthodichlorbenzol auf 25 Milligramm Poly-TPD.Rühren Sie die Mischung über Nacht bei Raumtemperatur um. Um mit der Herstellung der Schicht zu beginnen, nehmen Sie eine PEDOT:PSS-Lösung von eins bis sechs aus dem Kühlschrank, in dem sie gelagert wurde. Rühren Sie die PEDOT:PSS-Lösung 20 Minuten lang bei Raumtemperatur um.Während die PEDOT:PSS-Lösung rührt, wird ein sauberes, trockenes ITO-Glassubstrat 15 Minuten lang in einer ultravioletten Ozonkammer behandelt. Sobald sowohl das Rühren als auch die Behandlung mit ultraviolettem Ozon abgeschlossen sind, ziehen Sie etwa zwei Milliliter der gleichmäßig verteilten PEDOT:PSS-Lösung in eine 10-Milliliter-Spritze. Statten Sie die Spritze mit einem 0,45 Mikrometer großen Polyether-Handyfilter aus.Fixieren Sie das behandelte ITO-Glassubstrat in der Mitte eines Schleuder-Coaterchucks. Tragen Sie zwei Tropfen gefilterte PEDOT:PSS-Lösung auf das ITO-Glas auf. Schleudern Sie das ITO-Glas 30 Sekunden lang bei 3.000 U/min.Anschließend glühen Sie das PEDOT:PSS-beschichtete ITO-Glas 15 Minuten lang bei 150 Grad Celsius, um eine 30 Nanometer dicke PEDOT:PSS-Folie zu erhalten. Übertragen Sie das geglühte PEDOT:PSS-beschichtete Substrat in einen Schleuderbeschichter in einer mit Stickstoff gefüllten Glovebox. Tragen Sie 35 Mikroliter der 25-Milligramm-über-Milliliter-Poly-TPD-Lösung auf das Substrat auf.Schleudern Sie das Substrat 30 Sekunden lang bei 3.000 U/min und backen Sie das Substrat 30 Minuten lang bei 150 Grad Celsius, um einen 40 Nanometer dicken Poly-TPD-Film zu erhalten. Als nächstes lösen Sie in der Glovebox 4,29 Milligramm Zink-Cadmium-Sulfid auf, das mit Zink-Sulfid-Quantenpunkten beschichtet ist und mit kurzkettigem Thiol mit einer Oktanzahl in 300 Mikrolitern Toluol umschlossen ist. Fixieren Sie das Poly-TPD-beschichtete Substrat in der Mitte des Schleuderfutters.Tragen Sie 35 Mikroliter der Quantenpunktlösung auf das Substrat auf. Das Substrat wird 30 Sekunden lang bei 3.000 U/min geschleudert, um einen 40 Nanometer dicken Film aus Zink-Cadmium-Sulfid zu erhalten, der mit Zink-Sulfid-Quantenpunkten beschichtet ist. Lagern Sie den Untergrund in der mit Stickstoff gefüllten, feuchtigkeitsfreien Handschuhbox.Vor der Aluminium-Metall-Abscheidung wird mit einem schmalen Schaber, z. B. einem Stichel, das PEDOT:PSS-Poly-TPD und das mit Zink-Sulfid-Quantenpunktschichten beschichtete Zink-Cadmium-Sulfid von dem zwei Millimeter breiten ITO-beschichteten Streifen auf jedem vorbereiteten Substrat abgeschabt. Decken Sie die Substrate mit gemusterten Metallmasken ab und geben Sie die maskierten Substrate in eine thermische Verdampfungskammer. Sobald die Kammer bei oder unter 10 bis minus vier Pascal liegt, scheiden 10 Nanometer Aluminium mit einem Angström pro Sekunde ab, um die Aluminiumelektroden zu bilden.Um mit der Aluminium-Elektroden-Autoxidation zu beginnen, stellen Sie die Geräte in einen Vakuumofen, der mit einem Behälter mit einem wasserfreien Gasgemisch aus 80 % Stickstoff und 20 % Sauerstoff verbunden ist. Den Ofen auf etwa 267 Pascal herunterschrauben. Dann wird der Ofen mit dem wasserfreien Stickstoff-Gas-Gemisch auf dreimal 10 bis vier Pascal unter Druck gesetzt.Oxidieren Sie die Geräte bei Raumtemperatur für die gewünschte Zeit, um die blauen QD-LEDs zu erhalten. Bewahren Sie die Geräte in einer mit Stickstoff gefüllten, feuchtigkeitsfreien Handschuhbox auf. Das Röntgenphotoelektronenspektrum einer autoxidierten Aluminiumkathode könnte mit drei Peaks bestückt werden, die metallischen Aluminiumionen entsprechen, der Gammaphase von Aluminium-3-Oxid bzw. amorphem Aluminiumoxid.Die zeitaufgelöste Photolumineszenzspektroskopie zeigte, dass Quantenpunkte durch Aluminium-Aluminiumoxid-Proben eine längere Lebensdauer hatten als Quantenpunkte durch Aluminium-Proben, was auf eine verbesserte Elektroneninjektion und die Unterdrückung der nicht-strahlenden Rekombination in den Quantenpunkten durch Aluminium-Aluminiumoxid-Proben zurückgeführt wurde. Ein QD-LED-Baustein mit einer Kathode aus reinem Aluminium wies eine geringe Leuchtdichte auf, was auf eine ineffiziente Ladungsinjektion zurückgeführt wurde. Durch die Einführung einer 15-Nanometer-Aluminium-Q3-Schicht zur Erleichterung der elektronischen Übertragung wurde die Leuchtdichte auf 1300 Candela pro Quadratmeter verbessert.Die Oxidationsbehandlung verbesserte die Leistung des Geräts erheblich, wobei das Aluminium-Aluminium-Oxid-Gerät nach 12 Stunden Oxidation eine maximale Leuchtdichte von 13.002 Candela pro Quadratmeter und einen maximalen Stromwirkungsgrad von 1,15 Candela pro Ampere erreichte. Die Aluminium-durch-Aluminiumoxid-Baurichtung könnte das Exzitron-Quenching bei hohen Stromdichten aufgrund ihrer verbesserten Elektroneninjektions- und Lochblockierungsfähigkeiten unterdrücken. Der Emissionspeak des Aluminium-mal-Aluminiumoxid-Bauelements trat bei 457,3 Nanometern auf, mit einer halben Breite von maximal 21,4 Nanometern, was auf reines blaues Licht ohne parasitäre Elektrolumineszenzemission hinweist.Die Emission bleibt unter verschiedenen angelegten Vorspannungen stabil. Die Idee für diese Methode wurde von unserer Durchsicht der Forschung inspiriert, dass die Exposition der Aluminiumkathoden gegenüber Luft die Leistung der blauen QD-Geräte verbessern kann. Eine beschichtete Lumineszenz der blauen Zink-Cadmium-Sulfid-Schicht durch Zink-Sulfid-QD-LEDs wurde unter Verwendung einer teiloxidierten Kathode erreicht.Einmal gemeistert, kann diese Technik in 12 Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Denken Sie beim Versuch dieses Verfahrens daran, die Oxidationszeit genau zu berücksichtigen. Im Anschluss an dieses Verfahren können andere Methoden, wie das Einbringen einer zusätzlichen Elektronentransportschicht, durchgeführt werden, um die Leistung des Geräts weiter zu verbessern.Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der blauen QD-LED, die oxidierte Aluminiumkathode zur Verbesserung der Geräteleistung zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Hochleistungs-QD-LEDs durch ein leicht kontrollierbares Oxidationsverfahren herstellt.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

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