Name: 酸化アルミニウムの陰極の電子注入と部分的に導入することで純粋な青色量子ドット発光ダイオードの励起子閉じ込め (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-31T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: 学ぶ 酸化アルミニウム陰極を用いた高効率純粋青色量子ドット発光ダイオードの作製法。ZnCdS/ZnS量子ドット層への電子注入を強化し、追加電子輸送層を省略することで色純度と製造プロセスの簡略化を実現する革新的手法です。

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この作品は、NSFC (51573042)、ザ キー基本的な研究プログラムの中国国家 973 プロジェクト (2015CB932201)、中国 (JB2015RCJ02、2016YQ06、2016MS50、2016XS47)、中央大学の基礎研究の資金によって支えられました。

1 インジウムの錫の酸化物 (ITO) ガラスのパターン エッチング
<ol><li>ITO ガラス (12 cm × 12 cm) の大きい部分に 15 mm 幅のストリップをカットします。アルコールと埃のない布を使用して ITO ガラス表面をきれい。</li>
	<li>デジタル ・ マルチメータと ITO ガラスの導電面を確認してください。アクティブな領域の真ん中に幅 2 mm にされるように粘着テープで ITO ガラスのアクティブな領域をカバーします。</li>
	<li>伊藤ガラス (厚さ約 0.5 mm) と亜鉛粉を注ぐ。</li>
	<li>でき完全に塩酸溶液に浸漬し、15 のエッチングに ITO ガラス、ITO ガラスの表面に塩酸溶液 (36 wt %) を注ぐ s。</li>
	<li>腐食後、塩酸溶液を注ぎ、水で ITO ガラスをすぐに洗い流してください。ITO ガラスに粘着テープを削除します。</li>
</ol>2. ITO ガラスの洗浄
<ol><li>綿球を用いた ITO ガラスに接着剤を 15 分ワイプのアセトン溶液を含むペトリ皿に ITO ガラスを浸します。</li>
	<li>ITO ガラスをガラス カッターで正方形の部分 (約 15 mm × 15 mm) に切る。</li>
	<li>洗剤水、水道水、脱イオン水、アセトン、イソプロピル アルコール、15 分で順番に ITO ガラスを超音波照射します。</li>
	<li>ITO ガラスを空気中で 5 分の 150 ° C のオーブンで乾燥後、窒素ガスでブロードライします。</li>
	<li>紫外線-オゾンによる室内に洗浄の ITO ガラスを入れ、15 分間の治療します。</li>
</ol>3. 正孔注入層の作製
<ol><li>Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) ソリューションを冷蔵庫から取り出します。均等に分散したソリューションを取得する 20 分間室温で攪拌 PEDOT:PSS ソリューション。 注: UV オゾン処理 (セクション 2.5) と PEDOT:PSS 溶液の攪拌する必要があります同時に行うこと UV オゾン処理エラーを避けるため。部屋の温度は 25 ° C で維持されます。</li>
	<li>PEDOT:PSS 溶液約 2 mL を 10 mL の注射器で取るし、注射器で 0.45 μ m ポリエーテル スルホン (PES) フィルターをインストールします。</li>
	<li>スピンコーターの中央に ITO ガラスを配置します。ITO ガラス上に PEDOT:PSS ソリューションの 2 つの滴を注ぐ。</li>
	<li>スピン コート 30 3,000 rpm で ITO 基板上フィルター PEDOT:PSS ソリューション s、PEDOT:PSS をアニールし、-150 ° C、30 nm PEDOT:PSS 膜を与える 15 分で伊藤を塗布します。</li>
</ol>4. 正孔輸送層の作製
注: 正孔輸送層と発光層は制御された酸素と水濃度が 50 ppm 以下窒素充てんグローブ ・ ボックスを作製しました。
<ol><li>O-ジクロロ ベンゼン (1 mL) の poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (ポリ-TPD) を 25 mg mL-1濃度で溶解します。グローブ ボックスを窒素充填で一晩室温で攪拌します。</li>
	<li>PEDOT:PSS にポリ TPD 液の 35 μ L を注ぐ-伊藤をコーティングします。30 3,000 rpm でスピンコート ポリ TPD ソリューション s を 40 nm ポリ TPD 映画を与えるし、150 ° C、30 分にアニールし。</li>
</ol>5. 発光層の作製
<ol><li>14.3 mg mL-1濃度のトルエン溶液 (300 μ L) ZnCdS/ZnS 量子ドットを溶解します。</li>
	<li>ポリ TPD の上に ZnCdS/ZnS ソリューションの 35 μ L を注ぐ。スピン コート 30 3,000 rpm で ZnCdS/ZnS ソリューション s 40 nm フィルムを与える。 注: を焼く必要はありません。</li>
</ol>6. 真空蒸着
<ol><li>10-4 Pa の圧力に達すると後、は、0.3 15 nm Alq3フィルムを与える商工会議所 Å s-1熱蒸発の率を有する基板上アルミニウム Tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) を入金します。 注: Alq3は伊藤のデバイス構造は堆積/PEDOT:PSS/ポリ-TPD/ドット/Alq3/Al。</li>
	<li>ITO ガラス基板を公開するためのスクレーパーと 2 mm の広いアクティブ層をこすり。</li>
	<li>金属マスクで基板を置き、熱蒸着室にそれらを転送します。入金率が 1 のアルミニウム電極を 100 Å の s-1 nm Al 薄膜。</li>
</ol>7. 自動酸化の手順
<ol><li>真空オーブンに準備として Al 陰極を転送し、それがほぼ真空になるまでオーブンから空気をポンプします。</li>
	<li>デフレのバルブを開き、無水化合物空気を注入 (O2= 20%、N2= 80%) 3 × 104ペンシルバニア酸化 (オーブン) で室温 17 h、12 4.5 0 の圧力と真空のオーブンに。</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>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nphoton.2015.36">High-efficiency light-emitting devices based on quantum dots with tailored nanostructures.</a> Nat. Photonics. 9, 259-266 (2015).</li>
<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>
<li>Bai, Z., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.5b04480">Hydroxyl-Terminated CuInS2 Based Quantum Dots: Toward Efficient and Bright Light Emitting Diodes.</a> Chemistry of Materials. 28, 1085-1091 (2016).</li>
<li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.7b11518">Efficient and Stable Pure Green All-Inorganic Perovskite CsPbBr3 Light-Emitting Diodes with a Solution-Processed NiOx Interlayer.</a> The Journal of Physical Chemistry C. , (2017).</li>
</ol>

何を開示する必要があります。

伊藤の透明陽極、PEDOT:PSS HIL 成っている量子ドット LED ブルーのデバイス アーキテクチャ (30 nm)、ポリ TPD HTL (40 nm)、ZnCdS/ZnS 量子ドット EML (40 nm)、およびアル: Al2O3カソード (100 nm)。Al 陰極の多孔質の性質による酸化 Al 陰極を得られた酸素にさらされました。図 2eと図 2 階アルとアル: Al2O3量子ドット層のエネルギー レベルの配置図を表示します。量子ドットは、Al 陰極と接触、(図 2 e) 陰極からの電子注入を妨げる大きな内部抵抗を取り入れた量子ドット/アル界面におけるショットキー接触が形成されます。量子ドットでオーミック接触が形成される量子ドットは、アル: Al2O3陰極を連絡した場合、/電子注入障壁を削減し、電子注入を加速するア...

光発光ダイオード (Led) コロイド状の半導体量子ドットに基づくソリューション加工、可変波長、優れた色純度、柔軟な加工、低など、独自の利点のための大きな関心を集めています。処理費用1,2,3,4。1994 年に量子ドットを用いた Led の最初のデモンストレーション、以来材料とデバイス構造5,6,7をエンジニア リングに多大な努力で取り組んでおります。典型的な量子ドット LED デバイスは、三層アーキテクチャ (HTL) 正孔輸送層、発光層、電子輸送層 (ETL) から成っている設計されています。適切な電荷輸送層の発光の発光層に注入されたホールと電子のバランスをとるために重要です。現在、小さな分子の蒸着は、ETL、例えば、バソクプロイン (BCP)、tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) と 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)8として広く使用されます。しかし、アンバランスのキャリア注入をしばしば ETL、不要な寄生エレクトロルミネッ センス (EL) の排出をデバイス パフォーマンス9を悪化する組換え地域のシフトが発生します。
デバイスの効率と環境の安定性を高めるためには、ZnO ナノ粒子の塗布、小分子の蒸着材料の代わりに電子輸送層として導入されました。高輝度 RGB 量子ドット Led は、最大 31,000、68,000、4,200 cd m-2青、それぞれ10緑、オレンジ、赤色の発光の輝度を示す従来のデバイス アーキテクチャの示されました。倒立デバイス アーキテクチャの高性能低ターンオン電圧の RGB ドット Led を実証の明るさと外部量子効率 (EQE) 23,040 cd m-2 ・赤、218,800 cd m-2 7.3% 5.8% の緑と 2,250 cd m-2と青、それぞれ11の 1.7%。注入電荷のバランスをとる、量子ドットの発光層を保持するには、絶縁 poly(methylmethacrylate) (PMMA) 薄膜はドットと ZnO ETL の間挿入されました。最適化された深紅の量子ドット Led 展示高外部量子効率最大 20.5% と低いターンオン電圧のみ 1.7 V12。
以外にも、光の最適化プロパティおよび量子ドットのナノ構造も役割を果たしている重要なデバイス性能を向上。例えば、発光量子と青色量子ドット高輝度 (PLQE) 得られる最大 98% が砲撃時間13ZnS を最適化することで合成されました。ほぼ 100% 反応温度を正確に制御することにより合成した PLQE と同様に、高品質、バイオレット ブルー ドット。バイオレット ブルーのドット LED デバイスを示した顕著な輝度と EQE アップ 4,200 cd m-2と 3.8%、それぞれ14。この合成法はバイオレット ZnSe/ZnS コア ・ シェル量子ドット、量子ドット Led Cd 無料ドット15を使用して高輝度 (2,632 cd m-2) と効率 (EQE=7.83%) を展示しました。高 PLQE と青色量子ドットが実証されて以来、量子ドット層の高電荷注入効率は高性能量子ドット Led の製造において重要な役割を果たしています。長いチェーン オレイン酸配位子 1-オクタンチ オール配位子を短縮するための置換、ドット フィルムの電子移動度は増加の 2 倍、高 EQE 値 10% 以上16が得られました。表面配位子交換はまたドット フィルムの形態を改善し、量子ドットの発光の消光を抑制できます。例えば、量子ドット LED は、化学的に接ぎ木量子ドット半導体高分子ハイブリッド17を使用して改善されたデバイスのパフォーマンスを示した。以外にも、パフォーマンスの高い量子ドットを傾斜組成の合理的な最適化と強化された電荷注入、トランスポート、および再結合18のため、量子ドットにシェルの厚みを用意しました。
この作品は、ZnCdS/ZnS 傾斜コア/シェル ベース ブルー ドット Led19のパフォーマンスを改善するために部分的な白ネズミ アルミニウム (Al) 陰極を導入しました。Al 陰極の潜在的なエネルギー障壁の変化は、紫外光電子分光 (UPS) と x 線光電子分光法 (XPS) により確認された.さらに、高速電荷量子ドット/アルとドットでキャリア ダイナミクス/アル: al2O3を時間分解フォトルミネッ) 測定によって分析しました。さらに部分的酸化 Al の異なるカソードを有する量子ドット Led デバイスのパフォーマンスに及ぼす影響を検証するために (Al のみ, Al: Al2O3Al2O3/Al、Al2O3/Al:Al2O3とAlq3/Al) を作製しました。その結果、高性能の純粋な青 13,002 cd m-2の最大輝度と 1.15 cd A-1のピーク電流効率の Al: Al2O3カソードを用いた量子ドット Led を示した。さらに、その他有機 ETL が使用されなかったデバイス アーキテクチャでは、異なる動作電圧の下で色純度を保証するため不要な寄生エルを避けることができます。

<table><tbody><tr><td>酸化インジウムスズ(ITO)コーティングガラス 基板</td><td>CSGホールディング(株)</td><td></td><td>抵抗率&asymp;10 &Omega;/sq</td></tr><tr><td>亜鉛粉末</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>96454</td><td>分子量 65.38</td></tr><tr><td>イソプロピルアルコール</td><td>北京化学試薬</td><td>67-63-0</td><td>分析的に純粋な</td></tr><tr><td>トルエン</td><td>Innochem</td><td>I01367</td><td>分析的に純粋な</td></tr><tr><td>アセトン</td><td>Innochem</td><td>I01366</td><td>分析的に純粋な</td></tr><tr><td>塩酸</td><td>acros</td><td>124210025</td><td>1 N標準溶液</td></tr><tr><td>O-ジクロロベンゼン</td><td>アクロス</td><td>396961000</td><td>98+%, エクストラドライ</td></tr><tr><td>ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ドープポリスチレンスルホン酸 (PEDOT:PSS)</td><td>H. C.Stark</td><td>Clevious P VP Al 4083</td><td></td></tr><tr><td>Poly(N,N&prime;-bis(4-ブチルフェニル)-N,N&prime;-ビス(フェニル)-ベンジジン) (Poly-TPD)</td><td>Luminescence Technology</td><td>LT-N149</td><td></td></tr><tr><td>アルミニウムトリス(8-ヒドロキシキノリン酸) (Alq3)</td><td>発光技術</td><td>LT-E401</td><td></td></tr><tr><td>UV-Oクリーナー</td><td>Jelight Company</td><td>92618</td><td></td></tr><tr><td>フィルター</td><td>Jinteng</td><td>JTSF0303/0304</td><td>ポリエーテルスルホン (0.45 &mu;m)</td></tr><tr><td>超音波洗浄機</td><td>ヘクチュアン 超音波</td><td>KH-500DE</td><td></td></tr><tr><td>デジタルマルチメーター</td><td>UNI-T</td><td>UT39A</td><td></td></tr><tr><td>スピンコーター</td><td>IMECAS</td><td>KW-4A</td><td></td></tr><tr><td>デジタルホットプレート</td><td>スチュアート</td><td>SD160</td><td></td></tr></tbody></table>

酸化アルミニウムの陰極の電子注入と部分的に導入することで純粋な青色量子ドット発光ダイオードの励起子閉じ込め

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

安定的かつ効率的な赤 (R)、緑 (G)、および青 (B) 光源溶液プロセスによる量子ドット (Qd) に基づいては、次世代ディスプレイ ・固体照明技術の重要な役割を果たします。明るさと青色量子ドットを用いた発光ダイオード (Led) の効率のまま光の異なる色のエネルギー レベルが本質的に不利なため、赤と緑の対応に劣る。これらの問題を解決するためにデバイスの構造は発光の量子ドット層に注入穴と電子のバランスを設計必要があります。ここで、単純な自動酸化戦略を通じて純粋な青色量子ドット-Led 高明るいかつ効率的である、デモンストレーション伊藤の構造/PEDOT:PSS/ポリ-TPD/ドット/アル: Al2O3。白ネズミ アル: Al2O3陰極は効果的に注入電荷のバランスをとるし、追加電子輸送層 (ETL) を導入することがなく、輻射再結合を強化できます。その結果、高色飽和の青色量子ドット Led は 13,000 cd m-2、上最大輝度と 1.15 cd A-1の最大電流効率で実現します。容易に制御自動酸化プロシージャ道高パフォーマンスを達成するための道を開くは、量子ドット Led を青します。

紫外可視吸収とフォトルミネッ センス (PL) は ZnCdS/ZnS 傾斜コア/シェル ベース ブルー ドット透過型電子顕微鏡 (TEM) の光学特性を記録する使用され、走査電子顕微鏡 (SEM) 画像で収集された、。量子ドット (図 1) の形態。X 線光電子分光法 (XPS)、電気化学的研究と紫外光電子分光 (UPS) を用いて構造特性 (図 2) 量子ドットのエネルギー準位を検出します。時間分解フォトルミネッ計測を用いて量子ドット/アルと量子ドット間のインターフェイスで高速電荷キャリアダイナミクスの検出/アル: Al2O3 (図 3)。最後に、量子ドット Led のエル ・ パフォーマンスは、実行 (図 4図 5と<stron...

アルミ、白ネズミの陰極を採用することにより高パフォーマンス、純粋な青 ZnCdS/ZnS 系量子ドット発光ダイオードを製造するためのプロトコルが表示されます。

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 ...

放射再結合を回避するために、正孔と電極を発光量子ドット層にバランスよく注入することは、量子ドットベースの発光ダイオードの色の純度、安定性、および効率にとって重要です。私たちは、励起子閉じ込め下での電極注入を強化するために、高性能青色量子ドット発光ダイオードのために、部分酸化アルミニウムカソードを提案しました。この技術の主な利点は、デバイス内に追加の電子輸送層がエモートされないため、色の純度が保証され、製造プロセスが簡素化されることです。手順のデモンストレーションは、私の研究室の大学院生であるWenda Sunが行います。手順を開始するには、12cm×12cmのITOコーティングガラスを、1平方あたり約10Ωの抵抗率で15mm幅のストリップにカットします。ITOガラスストリップをほこりのない布と純粋なエタノールで清掃します。ITOガラスを風乾させます。ITOガラスの導電面に欠陥がないか、デジタルマルチメータで確認します。標準の粘着テープを使用して、ITOガラスストリップの中央に沿って縦方向に幅2mmのセクションを覆います。次に、ITOグラスをペトリ皿などの浅い耐酸性容器に入れます。ITOガラスに亜鉛粉末を約0.5mmの厚さで注ぎます。ガラスと亜鉛粉末が完全に沈むまで、ガラスに36重量%の塩酸を注ぎます。エッチングを15秒間進行させます。次に、塩酸溶液を注ぎます。エッチングしたITOガラスは、すぐに水道水で十分にすすいでください。ほこりのない布でガラスを乾かし、粘着テープをはがします。エッチングしたITOガラスをアセトンに15分間浸します。コットンボールを使用して、ITOガラスから接着剤の残留物を取り除きます。次に、ITOガラスをガラスカッターで15mm×15mmにカットします。ITOガラス片を希薄洗剤溶液、水道水、脱イオン水、アセトン、およびイソプロピルアルコールでそれぞれ15分間順に超音波処理します。その後、窒素ガスの流れの下でITOガラス片を乾燥させます。さらに、150°Cのオーブンで5分間空気中で乾燥させます。完成したら、乾燥したピースを空気中に保管します。製造に先立ち、窒素を充填した水分を含まないグローブボックスに、1ミリリットルのオルトジクロロベンゼンを25ミリグラムのポリTPDに加えます。混合物を室温で一晩攪拌します。層形成を開始するには、1〜6個のPEDOT:PSS溶液を保管していた冷蔵庫から取り出します。PEDOT:PSS溶液を室温で20分間撹拌します。PEDOT:PSS溶液を攪拌しながら、清潔で乾燥したITOガラス基板を紫外線オゾンチャンバーで15分間処理します。攪拌処理と紫外線オゾン処理の両方が終了したら、均一に分散したPEDOT:PSS溶液を約2ミリリットルを10ミリリットルのシリンジに引き込みます。シリンジに0.45マイクロメートルのポリエーテル携帯電話フィルターを装備します。処理したITOガラス基板をスピンコーターチャックの中心に固定します。ろ過されたPEDOT:PSS溶液を2滴ITOガラスに塗布します。ITO ガラスを 3 、 000 RPM で 30 秒間スピンコーティングします。次に、PEDOT:PSSコーティングされたITOガラスを摂氏150度で15分間アニールし、厚さ30ナノメートルのPEDOT:PSS膜を得ます。アニールしたPEDOT:PSSコーティング基板を窒素充填グローブボックス内のスピンコーターに移します。25ミリグラム以上のミリリットルのポリTPD溶液を35マイクロリットルを基板に塗布します。基板を 3, 000 RPM で 30 秒間スピンコートし、基板を摂氏 150 度で 30 分間ベークして、厚さ 40 ナノメートルのポリ TPD フィルムを得ます。次に、グローブボックスに、短鎖の1オクタンチオールでキャップされた硫化亜鉛量子ドットでコーティングされた4.29ミリグラムの硫化亜鉛-カドミウム-硫化物を300マイクロリットルのトルエンに溶解します。ポリTPDコーティング基板をスピンコーターチャックの中央に固定します。35マイクロリットルの量子ドット溶液を基板に塗布します。基板を3, 000 RPMで30秒間スピンコートして、硫化亜鉛量子ドットでコーティングされた厚さ40ナノメートルの亜鉛カドミウム硫化物の膜を得る。窒素を充填した水分を含まないグローブボックスに基板を保管します。アルミニウム-金属蒸着に先立ち、グレーバーなどの細いスクレーパーを使用して、準備した各基板上の幅2mmのITOコーティングストリップから、PEDOT:PSSポリTPDと硫化亜鉛量子ドット層でコーティングされた硫化亜鉛カドミウムを削り取ります。基板をパターン化された金属マスクで覆い、マスクされた基板を熱蒸発チャンバーに移します。チャンバーがマイナス4パスカルまで10ナノメートル以下になると、10ナノメートルのアルミニウムを1秒間に1オングストロームで堆積させてアルミニウム電極を形成します。アルミニウム電極の自動酸化手順を開始するには、80%の窒素と20%の酸素の無水ガス混合物の容器に接続された真空オーブンにデバイスを置きます。オーブンを約267パスカルに下げます。次に、オーブンを無水窒素ガス混合物で4パスカルの10倍の3倍に加圧します。デバイスを室温で所望の時間酸化して、青色のQD-LEDを取得します。デバイスは、窒素で満たされた湿気のないグローブボックスに保管してください。自動酸化アルミニウムカソードのX線光電子スペクトルは、金属アルミニウムイオン、アルミニウム-3酸化物のガンマ相、およびアモルファスアルミナに対応する3つのピークをそれぞれ適合させることができる。時間分解フォトルミネッセンス分光法では、アルミニウムによるアルミニウム試料による量子ドットは、アルミニウム試料による量子ドットよりも寿命が長いことが示されました。これは、電子注入の改善と、酸化アルミニウム試料によるアルミニウムによる量子ドットの非放射再結合の抑制によるものです。純アルミニウムカソードを備えたQD-LEDデバイスは輝度が低く、これは非効率的な電荷注入に起因していました。電子伝送を容易にするために15ナノメートルのアルミニウムQ3層を導入することで、輝度は1平方メートルあたり1300カンデラに向上しました。酸化処理により、酸化アルミニウムによるアルミニウムは、12時間の酸化後、1平方メートルあたり13, 002カンデラの最大輝度とアンペアあたり1.15カンデラの最大電流効率を達成し、デバイスの性能を劇的に向上させました。酸化アルミニウムによるアルミニウムは、電子注入と正孔遮断能力の向上により、高電流密度での励子消光を抑制できる可能性があります。アルミニウム×酸化アルミニウムデバイスの発光ピークは457.3ナノメートルで発生し、全幅半値最大は21.4ナノメートルで、寄生エレクトロルミネッセンス発光のない純粋な青色光を示しています。この放射は、さまざまなバイアスを適用しても安定しています。この方法のアイデアを最初に得たのは、アルミニウムカソードを空気にさらすと青色QDデバイスの性能が向上するという研究の熟読に触発されています。硫化亜鉛QD-LEDによる青色亜鉛-カドミウム-硫化物コートのコーティング発光は、部分酸化カソードを使用して達成されました。このテクニックを習得すると、適切に実行すれば12時間で完了します。この手順を試行するときは、酸化時間を厳密に考慮することを忘れないでください。この手順に従って、追加の電子輸送層を導入するなどの他の方法を実行して、デバイスの性能をさらに向上させることができます。開発後、この技術は、青色QD-LEDの分野の研究者が、デバイスの性能を向上させるために酸化アルミニウムカソードを探求する道を開きました。このビデオを見れば、簡単に制御できる酸化手順で高性能なQD-LEDを作製する方法を十分に理解できるはずです。

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Research

JoVE Journal

Engineering

工学

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1分子蛍光イメージングのためのコンパクトな量子ドット

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エキシプレックスからの安定した発光と白色発光電気化学セルの作製

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脱酸素条件のナノ秒-ミリ秒のタイム スケールの時間分解フォトルミネッ...

時間分解光物性評価のトリプレット収穫有機化合物無酸素環境使用、iCCD カメラ

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紫外発光ダイオード用ナノパターンサファイア基板上のAlNフィルムのグラフェン支援準ファンデルワールスエピタキシー

ここでは、ロールオフの少ない効率的でシンプルな溶液蒸着有機発光ダイオードを製造するためのプロトコルを紹介します。...

溶液成膜からの高効率有機ELの開発

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TADFエミッタの溶液処理デバイス作製による有機発光ダイオードの利用のためのステップバイステップガイド

学ぶ 酸化アルミニウム陰極を用いた高効率純粋青色量子ドット発光ダイオードの作製法。ZnCdS/ZnS量子ドット層への電子注入を強化し、追加電子輸送層を省略することで色純度と製造プロセスの簡略化を実現する革新的手法です。

酸化アルミニウムの陰極の電子注入と部分的に導入することで純粋な青色量子ドット発光ダイオードの励起子閉じ込め

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