Injection électronique améliorée et le Confinement d’Exciton de Quantum-point bleu Pure Light - Emitting Diodes en introduisant partiellement oxydés Cathode en aluminium

L’injection équilibrée des trous et des électrodes dans une couche de points quantiques émissive pour l’évasion de la recombinaison radiative est essentielle à la pureté de la couleur, à la stabilité et à l’efficacité des diodes électroluminescentes à base de points quantiques. Nous avons proposé une cathode en aluminium partiellement oxydée pour améliorer l’injection d’électrodes sous confinement d’excitons pour les diodes électroluminescentes à points quantiques bleus haute performance. Le principal avantage de cette technique est qu’aucune couche supplémentaire de transport d’électrons n’est émotisée dans l’appareil, ce qui garantit la pureté des couleurs et simplifie les processus de fabrication.

La démonstration des procédures sera faite par Wenda Sun, une étudiante diplômée de mon laboratoire. Pour commencer la procédure, coupez un morceau de verre revêtu d’ITO de 12 centimètres sur 12 centimètres avec une résistivité d’environ 10 ohms par carré en bandes de 15 millimètres de large. Nettoyez les bandes de verre ITO avec un chiffon sans poussière et de l’éthanol pur.

Laissez le verre ITO sécher à l’air. Vérifiez que le côté conducteur du verre ITO ne présente pas de défauts à l’aide d’un multimètre numérique. Utilisez du ruban adhésif standard pour couvrir une section de deux millimètres de large dans le sens de la longueur le long du centre de la bande de verre ITO.

Ensuite, placez le verre ITO dans un récipient peu profond résistant aux acides, tel qu’une boîte de Pétri. Versez de la poudre de zinc sur le verre ITO sur une épaisseur d’environ 0,5 millimètre. Versez 36 % en poids d’acide chlorhydrique sur le verre jusqu’à ce que le verre et la poudre de zinc soient complètement immergés.

Laissez la gravure se poursuivre pendant 15 secondes. Ensuite, versez la solution d’acide chlorhydrique. Rincez immédiatement et abondamment le verre ITO dépoli à l’eau du robinet.

Séchez le verre avec un chiffon sans poussière et retirez le ruban adhésif. Faites tremper le verre ITO gravé dans de l’acétone pendant 15 minutes. Utilisez une boule de coton pour enlever tout résidu d’adhésif du verre ITO.

Ensuite, coupez le verre ITO en morceaux de 15 millimètres sur 15 millimètres à l’aide d’un coupe-verre. Sonicez les morceaux de verre ITO dans une solution détergente diluée, de l’eau du robinet, de l’eau déminéralisée, de l’acétone et de l’alcool isopropylique, dans l’ordre, pendant 15 minutes chacun. Ensuite, séchez les morceaux de verre ITO sous un courant d’azote gazeux.

Séchez davantage les morceaux dans un four à 150 degrés Celsius pendant cinq minutes à l’air. Conservez les pièces sèches à l’air libre une fois terminé. Avant la fabrication, dans une boîte à gants exempte d’humidité remplie d’azote, ajoutez un millilitre d’orthodichlorobenzène à 25 milligrammes de poly-TPD.

Remuez le mélange à température ambiante pendant la nuit. Pour commencer la fabrication de la couche, retirez une à six solutions PEDOT :PSS du réfrigérateur dans lequel elle a été stockée. Remuez la solution PEDOT :PSS à température ambiante pendant 20 minutes.

Pendant que la solution PEDOT :PSS agite, traitez un substrat de verre ITO propre et sec dans une chambre à ozone ultraviolet pendant 15 minutes. Une fois l’agitation et le traitement à l’ozone ultraviolet terminés, prélevez environ deux millilitres de la solution PEDOT :PSS uniformément dispersée dans une seringue de 10 millilitres. Équipez la seringue d’un filtre de téléphone portable en polyéther de 0,45 micromètre.

Fixez le substrat en verre ITO traité au centre d’un mandrin de revêtement. Appliquez deux gouttes de solution PEDOT :PSS filtrée sur la vitre ITO. Appliquez une couche d’essorage sur le verre ITO à 3 000 tr/min pendant 30 secondes.

Ensuite, recuire le verre ITO revêtu de PEDOT :PSS à 150 degrés Celsius pendant 15 minutes pour obtenir un film PEDOT :PSS de 30 nanomètres d’épaisseur. Transférez le substrat recuit recuit PEDOT :PSS dans une boîte à gants remplie d’azote. Appliquez 35 microlitres de la solution poly-TPD de 25 milligrammes sur millilitres sur le substrat.

Appliquez une couche de rotation du substrat à 3 000 tr/min pendant 30 secondes et faites cuire le substrat à 150 degrés Celsius pendant 30 minutes pour obtenir un film poly-TPD de 40 nanomètres d’épaisseur. Ensuite, dans la boîte à gants, dissolvez 4,29 milligrammes de sulfure de zinc-cadmium enrobé de points quantiques de sulfure de zinc, recouverts de thiol à indice d’octane à chaîne courte dans 300 microlitres de toluène. Fixez le substrat revêtu de poly-TPD au centre du mandrin de revêtement.

Appliquez 35 microlitres de la solution de points quantiques sur le substrat. Appliquez une couche de spinning sur le substrat à 3 000 tr/min pendant 30 secondes pour obtenir un film de sulfure de zinc-cadmium de 40 nanomètres d’épaisseur recouvert de points quantiques de sulfure de zinc. Rangez le substrat dans la boîte à gants remplie d’azote et sans humidité.

Avant le dépôt d’aluminium-métal, utilisez un grattoir étroit, tel qu’un graveur, pour gratter le poly-TPD PEDOT :PSS et le sulfure de zinc-cadmium recouverts de couches de points quantiques de sulfure de zinc de la bande de deux millimètres de large recouverte d’ITO sur chaque substrat préparé. Couvrez les substrats avec des masques métalliques à motifs et transférez les substrats masqués dans une chambre d’évaporation thermique. Une fois que la chambre est à 10 ou moins à moins quatre pascals, déposez 10 nanomètres d’aluminium à raison d’un angström par seconde pour former les électrodes en aluminium.

Pour commencer la procédure d’auto-oxydation d’électrodes d’aluminium, placez les appareils dans un four à vide relié à un récipient contenant un mélange de gaz anhydre composé de 80 % d’azote et de 20 % d’oxygène. Baissez le four à environ 267 pascals. Ensuite, pressurisez le four à trois fois 10 aux quatre pascals avec le mélange azote-gaz anhydre.

Oxydez les appareils à température ambiante pendant la durée souhaitée pour obtenir les QD-LEDs bleus. Rangez les appareils dans une boîte à gants remplie d’azote et sans humidité. Le spectre photoélectronique à rayons X d’une cathode d’aluminium auto-oxydée pourrait être équipé de trois pics correspondant respectivement aux ions d’aluminium métalliques, à la phase gamma de l’oxyde d’aluminium 3 et à l’alumine amorphe.

La spectroscopie de photoluminescence résolue en temps a montré que les points quantiques par l’aluminium par les échantillons d’oxyde d’aluminium avaient une durée de vie plus longue que les points quantiques par les échantillons d’aluminium, ce qui a été attribué à une meilleure injection d’électrons et à la suppression de la recombinaison non radiative dans les points quantiques par l’aluminium par des échantillons d’oxyde d’aluminium. Un dispositif QD-LED avec une cathode en aluminium pur avait une faible luminance, ce qui a été attribué à une injection de charge inefficace. L’introduction d’une couche d’aluminium Q3 de 15 nanomètres pour faciliter la transmission électronique a amélioré la luminance à 1300 candelas par mètre carré.

Le traitement d’oxydation a considérablement amélioré les performances de l’appareil, l’aluminium par l’oxyde d’aluminium atteignant une luminance maximale de 13 002 candelas par mètre carré et une efficacité de courant maximale de 1,15 candelas par ampère, après 12 heures d’oxydation. Le dispositif d’aluminium par oxyde d’aluminium pouvait supprimer l’extinction par excitron à des densités de courant élevées en raison de ses capacités améliorées d’injection d’électrons et de blocage des trous. Le pic d’émission du dispositif d’oxyde d’aluminium par oxyde d’aluminium s’est produit à 457,3 nanomètres, avec une demi-largeur maximale de 21,4 nanomètres, indiquant une lumière bleue pure sans émission électroluminescente parasite.

L’émission reste stable sous différents biais appliqués. L’idée de cette méthode est inspirée par notre lecture de la recherche selon laquelle l’exposition des cathodes d’aluminium à l’air peut améliorer les performances des dispositifs QD bleus. Une luminescence revêtue d’une couche bleue de sulfure de zinc-cadmium par des QD-LED de sulfure de zinc a été obtenue à l’aide d’une cathode partiellement oxydée.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 12 heures si elle est correctement exécutée. Lorsque vous essayez cette procédure, n’oubliez pas de tenir strictement compte du temps d’oxydation. À la suite de cette procédure, d’autres méthodes, telles que l’introduction d’une couche supplémentaire de transport d’électrons, peuvent être mises en œuvre pour améliorer encore les performances du dispositif.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des QD-LED bleues pour explorer la cathode en aluminium oxydé afin d’améliorer les performances des dispositifs. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication de QD-LED haute performance par une procédure d’oxydation facilement contrôlée.