Name: Ulepszony wtrysk elektronów i uwięzienie ekscytonów dla czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi poprzez wprowadzenie częściowo utlenionej katody aluminiowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-31T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: Odkryj metodę wytwarzania niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropek kwantowych ZnCdS/ZnS przy użyciu częściowo utlenionej katody aluminiowej. Technika ta upraszcza proces produkcji i zapewnia wysoką czystość barwy bez dodatkowych warstw transportu elektronów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez NSFC (51573042), The National Key Basic Research Program of China (projekt 973, 2015CB932201), Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (JB2015RCJ02, 2016YQ06, 2016MS50, 2016XS47).

1. Wytrawianie wzoru szkła z tlenku indu i cyny (ITO)
<ol>
	<li>Pokrój duże kawałki szkła ITO (12 cm × 12 cm) na paski o szerokości 15 mm. Wyczyść szklaną powierzchnię ITO za pomocą bezpyłowej szmatki z alkoholem.</li>
	<li>Sprawdź przewodzącą stronę szkła ITO za pomocą multimetru cyfrowego. Przykryj obszar aktywny szkła ITO taśmą klejącą, tak aby obszar aktywny miał 2 mm szerokości pośrodku.</li>
	<li>w proszku wylać na szkło ITO (do grubości około 0,5 mm).</li>
	<li>Wlać roztwór kwasu solnego (36 % wag.) na powierzchnię szkła ITO i pozostawić szkło ITO do całkowitego zanurzenia się w roztworze kwasu solnego, a następnie wytrawiać przez 15 s.</li>
	<li>Wylej roztwór kwasu solnego po korozji, a następnie natychmiast spłucz szklankę ITO wodą. Usuń taśmę samoprzylepną ze szkła ITO.</li>
</ol>
2. Czyszczenie szyby ITO
<ol>
	<li>Zanurz szklankę ITO na szalce Petriego zawierającej roztwór acetonu na 15 minut. Zetrzyj klej ze szkła ITO za pomocą wacika.</li>
	<li>Pokrój szkło ITO na kwadratowe kawałki (około 15 mm × 15 mm) za pomocą noża do szkła.</li>
	<li>Sonikuj szkło ITO sekwencyjnie w wodzie z detergentem, wodzie z kranu, wodzie dejonizowanej, acetonie i alkoholu izopropylowym przez 15 minut.</li>
	<li>Wysuszyć szkło ITO azotem, a następnie suszyć w piecu w temperaturze 150 °C przez 5 minut w atmosferze powietrza.</li>
	<li>Umieść oczyszczone szkło ITO w komorze ultrafioletowo-ozonowej i pielęgnuj przez 15 minut.</li>
</ol>
3. Wykonanie warstwy iniekcyjnej otworu
<ol>
	<li>Wyjmij z lodówki roztwór poli(3,4-etylenodioksytiofen):p oly(sulfonian styrenu) (PEDOT:PSS). Mieszać roztwór PEDOT:PSS w temperaturze pokojowej przez 20 minut, aby uzyskać równomiernie zdyspergowany roztwór. 
	UWAGA: Obróbka UV-Ozone (sekcja 2.5) i mieszanie roztworu PEDOT:PSS powinny być przeprowadzane jednocześnie, aby uniknąć niepowodzenia leczenia UV-Ozone. Temperatura w pomieszczeniu jest utrzymywana na poziomie 25 °C.</li>
	<li>Weź około 2 ml roztworu PEDOT:PSS za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml i zainstaluj filtr polieterosulfonowy (PES) 0,45 μm na strzykawce.</li>
	<li>Umieść szkło ITO na środku wirówki. Wlej dwie krople roztworu PEDOT:PSS na szklankę ITO.</li>
	<li>Przefiltrowany roztwór PEDOT:PSS należy obtoczyć wirowo na podłożu ITO przy 3 000 obr./min przez 30 s, a następnie wyżarzać ITO pokryty PEDOT:PSS w temperaturze 150 °C przez 15 minut, aby uzyskać folię PEDOT:PSS o długości 30 nm.</li>
</ol>
4. Wykonanie warstwy transportowej otworu
UWAGA: Warstwa transportowa otworu i warstwa emisyjna są wytwarzane w komorze rękawicowej wypełnionej azotem o kontrolowanym stężeniu tlenu i wody poniżej 50 ppm.
<ol>
	<li>Rozpuścić poli(N,N′-bis(4-butylofenylo)-N,N′-bis(fenylo)-benzydynę) (Poli-TPD) w o-dichlorobenzenie (1 ml) o stężeniu 25 mg mL-1. Mieszać w temperaturze pokojowej przez noc w wypełnionym azotem schowku rękawicowym.</li>
	<li>Wlać 35 μl roztworu Poly-TPD na ITO pokryty PEDOT:PSS. Wirować roztwór Poly-TPD z prędkością 3 000 obr./min przez 30 s, aby uzyskać folię Poly-TPD o długości 40 nm, a następnie wyżarzać w temperaturze 150 °C przez 30 min.</li>
</ol>
5. Wytwarzanie warstwy emisyjnej
<ol>
	<li>Kropki kwantowe ZnCdS/ZnS rozpuścić w roztworze toluenu (300 μL) o stężeniu 14,3 mg mL-1.</li>
	<li>Wlać 35 μl roztworu ZnCdS/ZnS na wierzch Poly-TPD. Wirować roztwór ZnCdS/ZnS przy 3 000 obr./min przez 30 s, aby uzyskać film o długości fali 40 nm. 
	UWAGA: Pieczenie nie jest konieczne.</li>
</ol>
6. Osadzanie próżniowe
<ol>
	<li>Po osiągnięciu ciśnienia 10-4 Pa należy osadzić tris(8-hydroksychinolinian) glinu (Alq3) na podłożach z szybkością 0,3 A s-1 w komorze termicznego odparowywania, aby uzyskać film Alq3 o długości 15 nm. 
	UWAGA: Alq3 jest zdeponowany tylko dla struktury urządzenia ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/QDs/Alq3/Al.</li>
	<li>Zeskrob warstwę aktywną o szerokości 2 mm za pomocą skrobaka, aby odsłonić szklane podłoże ITO.</li>
	<li>Umieść podłoża w metalowej masce i przenieś je do komory termicznego odparowywania. Umieść elektrodę aluminiową z szybkością 1 A s-1, aby uzyskać film Al o długości 100 nm.</li>
</ol>
7. Procedura autooksydacji
<ol>
	<li>Przenieś tak przygotowaną katodę Al do pieca próżniowego, a następnie wypompuj powietrze z piekarnika, aż stanie się prawie próżnią.</li>
	<li>Otworzyć zawór deflacyjny i wstrzyknąć bezwodne powietrze złożone (O2 = 20%, N2 = 80%) do pieca próżniowego o ciśnieniu 3 ×10 4 Pa. Utleniać przez 0, 4,5, 12 i 17 godzin w temperaturze pokojowej (w piecu).</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>
<li>Lee, C. -L., Nam, S. -W., Kim, V., Kim, J. -J., Kim, K. -B. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssb.200880609/abstract">Electroluminescence from monolayer of quantum dots formed by multiple dip-coating processes.</a> physica status solidi (b). 246, 803-807 (2009).</li>
<li>Lee, T. -C., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.200900233/abstract">Rational Design of Charge-Neutral, Near-Infrared-Emitting Osmium(II) Complexes and OLED Fabrication.</a> Advanced Functional Materials. 19, 2639-2647 (2009).</li>
<li>Qian, L., Zheng, Y., Xue, J., Holloway, P. H. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nphoton.2011.171">Stable and efficient quantum-dot light-emitting diodes based on solution-processed multilayer structures.</a> Nat. Photonics. 5 (9), 543-548 (2011).</li>
<li>Kwak, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bright+and+efficient+full-color+colloidal+quantum+dot+light-emitting+diodes+using+an+inverted+device+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Bright and efficient full-color colloidal quantum dot light-emitting diodes using an inverted device structure.</a> Nano Lett. 12 (5), 2362-2366 (2012).</li>
<li>Dai, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-processed%2C+high-performance+light-emitting+diodes+based+on+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Solution-processed, high-performance light-emitting diodes based on quantum dots.</a> Nature. 515 (7525), 96-99 (2014).</li>
<li>Lee, K. -H., Lee, J. -H., Song, W. -S., Ko, H., Lee, C., Lee, J. -H., Yang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+efficient%2C+color-pure%2C+color-stable%2C+blue+quantum+dots+light-emitting+devices%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Highly efficient, color-pure, color-stable, blue quantum dots light-emitting devices.</a> ACS Nano. 7 (8), 7295-7302 (2013).</li>
<li>Shen, H., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201302964/abstract">High-efficient deep-blue light-emitting diodes by using high quality ZnxCd1-xS/ZnS core/shell quantum dots.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (16), 2367-2373 (2014).</li>
<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>
<li>Shen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-efficiency%2C+low+turn-on+voltage+blue-violet+quantum-dot-based+light-emitting+diodes%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">High-efficiency, low turn-on voltage blue-violet quantum-dot-based light-emitting diodes.</a> Nano Lett. 15 (2), 1211-1216 (2015).</li>
<li>Fokina, A., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.201600279/full">The role of emission layer morphology on the enhanced performance of light-emitting diodes based on quantum dot-semiconducting polymer hybrids.</a> Adv. Mater. Interfaces. 3 (18), 1600279(2016).</li>
<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>

Nie mamy nic do ujawnienia.

Architektura niebieskiej diody QD-LED składa się z przezroczystej anody ITO, PEDOT:PSS HIL (30 nm), Poly-TPD HTL (40 nm), ZnCdS/ZnS QDs EML (40 nm) oraz katody Al:Al2O3 (100 nm). Ze względu na porowaty charakter katody Al uzyskaliśmy utlenioną katodę Al poprzez wystawienie jej na działanie tlenu. Rysunek 2e i rysunek 2f przedstawiają wykresy wyrównania poziomu energii warstwy QDs z Al i Al:Al2O3. Gdy QD stykają się z k...

Diody elektroluminescencyjne (LED) oparte na koloidalnych półprzewodnikowych kropkach kwantowych cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na ich unikalne zalety, w tym przetwarzalność roztworu, przestrajalną długość fali emisji, doskonałą czystość kolorów, elastyczną produkcję i niskie koszty przetwarzania1,2,3,4. Od czasu pierwszych demonstracji diod LED opartych na QD w 1994 roku, ogromne wysiłki zostały włożone w inżynierię materiałów i konstrukcji urządzeń5,6,7. Typowe urządzenie QD-LED jest zaprojektowane tak, aby miało trójwarstwową architekturę warstwową, która składa się z warstwy transportu otworów (HTL), warstwy emisyjnej i warstwy transportu elektronów (ETL). Wybór odpowiedniej warstwy transportu ładunku ma kluczowe znaczenie dla zrównoważenia wstrzykiwanych i elektronów do warstwy emisyjnej w celu rekombinacji radiacyjnej. Obecnie małe cząsteczki osadzane próżniowo są szeroko stosowane jako ETL, na przykład batokuproina (BCP), tris(8-hydroksychinolinian) (Alq3) i 3-(bifenylo-4-ylo)-5-(4-tertbutylofenylo)-4-fenylo-4H-1,2,4-triazol (TAZ)8. Jednak niezrównoważona iniekcja nośnika często powoduje przesunięcie regionu rekombinacji do ETL, powodując niepożądaną pasożytniczą emisję elektroluminescencji (EL) i pogarszając wydajność urządzenia9.
Aby zwiększyć wydajność urządzenia i stabilność środowiska, nanocząstki ZnO przetworzone w roztworze zostały wprowadzone jako warstwa transportująca elektrony zamiast deponowanych próżniowo materiałów małocząsteczkowych. Bardzo jasne diody LED QD RGB zostały zademonstrowane dla konwencjonalnej architektury urządzenia, pokazując luminancję do 31 000, 68 000 i 4 200 cd m-2 dla emisji odpowiednio pomarańczowo-czerwonego, zielonego i niebieskiego10. W przypadku odwróconej architektury urządzenia, wysokowydajne diody LED RGB QD z niskim napięciem włączenia zostały z powodzeniem zademonstrowane z jasnością i zewnętrzną wydajnością kwantową (EQE) wynoszącą odpowiednio 23 040 cd m-2 i 7,3% dla czerwonego, 218 800 cd m-2 i 5,8% dla zielonego oraz 2 250 cd m-2 i 1,7% dla niebieskiego11. Aby zrównoważyć wstrzykiwane ładunki i zachować warstwę emisyjną QD, między QD a ZnO ETL umieszczono cienką warstwę izolacyjną z poli(metakrylanu metylu) (PMMA). Zoptymalizowane diody QD-LED o głębokiej czerwieni wykazywały wysoką zewnętrzną sprawność kwantową do 20,5% i niskie napięcie włączenia wynoszące zaledwie 1,7 V12.
Poza tym, optymalizacja właściwości optoelektronicznych i nanostruktur QD również odgrywa kluczową rolę w zwiększaniu wydajności urządzenia. Na przykład, wysoce fluorescencyjne niebieskie QD z fotoluminescencyjną wydajnością kwantową (PLQE) do 98% zostały zsyntetyzowane poprzez optymalizację czasu powłoki ZnS13. Podobnie, wysokiej jakości, fioletowo-niebieskie QD z prawie 100% PLQE zostały zsyntetyzowane poprzez precyzyjne kontrolowanie temperatury reakcji. Fioletowo-niebieskie urządzenia QDs-LED wykazały niezwykłą luminancję i EQE do 4,200 cd m-2 i 3,8%, odpowiednio14. Ta metoda syntezy ma również zastosowanie do fioletowych QD rdzenia/powłoki ZnSe/ZnS, diody QD-LED wykazywały wysoką luminancję (2,632 cd m-2) i wydajność (EQE=7,83%) dzięki zastosowaniu QDs bez Cd15. Ponieważ wykazano obecność niebieskich kropek kwantowych o wysokim PLQE, wysoka wydajność wstrzykiwania ładunku w warstwie QDs odgrywa kolejną kluczową rolę w wytwarzaniu wysokowydajnych diod QD-LED. Podstawiając długołańcuchowe ligandy kwasu oleinowego w celu skrócenia ligandów 1-oktanetiolowych, dwukrotnie zwiększono ruchliwość elektronową warstwy QD i uzyskano wysoką wartość EQE powyżej 10%16. Powierzchniowa wymiana ligandów może również poprawić morfologię filmu QD i zahamować wygaszanie fotoluminescencji wśród QD. Na przykład QDs-LED wykazał poprawę wydajności urządzenia dzięki zastosowaniu chemicznie szczepionych hybryd polimerowych półprzewodnikowych QDs17. Poza tym, wysokowydajne QD zostały przygotowane poprzez rozsądną optymalizację stopniowanego składu i grubości powłoki QD, ze względu na ulepszone wtryskiwanie, transport i rekombinację ładunku18.
W tej pracy wprowadziliśmy częściowo autoksydowaną katodę aluminiową (Al), aby poprawić wydajność niebieskich diod QD-LED opartych na rdzeniu/powłoce ZnCdS/ZnS19. Zmiana bariery energii potencjalnej katody Al została potwierdzona za pomocą ultrafioletowej spektroskopii fotoelektronów (UPS) i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS). Ponadto dynamika nośnika szybkiego ładunku na granicy faz QDs/Al i QDs/Al:Al2O3 została przeanalizowana za pomocą pomiarów fotoluminescencji czasowo-rozdzielczej (TRPL). W celu dalszej walidacji wpływu częściowo utlenionego Al na działanie urządzenia, wyprodukowano diody LED QD z różnymi katodami (tylko Al, Al:Al2O3, Al2O 3/Al, Al2O3/Al, Al 2 O3 / Al: Al2O3 i Alq3/Al). W rezultacie, zademonstrowano wysoką wydajność, czysto niebieskie diody QD-LED dzięki zastosowaniu katod Al:Al2O3, o maksymalnej luminancji 13 002 cd m-2 i szczytowej wydajności prądowej 1,15 cd A-1. Co więcej, w architekturze urządzenia nie było żadnego dodatkowego organicznego ETL, co pozwala uniknąć niechcianego pasożytniczego EL, aby zagwarantować czystość koloru przy różnych napięciach roboczych.

<table><tbody><tr><td>Podłoże szklane pokryte tlenkiem indu i cyny (ITO) </td><td>CSG Holding Co., Ltd.</td><td></td><td>Rezystywność i asymp; 10 &Omega;/sq</td></tr><tr><td>w proszku</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>96454</td><td>Masa cząsteczkowa 65,38</td></tr><tr><td>Alkohol izopropylowy</td><td>Beijing Odczynnik chemiczny</td><td>67-63-0</td><td>Analitycznie czysty</td></tr><tr><td>toluen</td><td>Innochem</td><td>I01367</td><td>Analitycznie czysty</td></tr><tr><td>aceton</td><td>Innochem</td><td>I01366</td><td>Analitycznie czysty</td></tr><tr><td>kwas solny</td><td>acros 124210025</td><td></td><td>Roztwór wzorcowy 1 N</td></tr><tr><td>Acros</td> <td>O-dichlorobenzenu</td><td>396961000</td><td>98+%, Extra Dry</td></tr><tr><td>Poli(3,4-etylenodioksytiofen) sulfonian polistyrenu domieszkowany (PEDOT: PSS)</td> H<td>. C.Stark</td><td>Clevious P VP Al 4083</td><td></td></tr><tr><td>Poli(N,N&prime;-bis(4-butylofenylo)-N,N&prime;-bis(fenylo)-benzydyna) (Poly-TPD)</td><td>Technologia luminescencji</td><td>LT-N149</td><td></td></tr><tr><td>Tris(8-hydroksychinolinian) glinu (Alq3)</td> <td>Technologia luminescencji</td><td>LT-E401</td><td></td></tr><tr><td>Środek czyszczący UV-O</td><td>Jelight Company</td><td>92618</td><td></td></tr><tr><td>Filtr</td><td>Jinteng</td><td>JTSF0303/0304</td><td>Polieterosulfon (0,45 &mu; m)</td></tr> <tr><td>Myjka ultradźwiękowa</td><td>HECHUANG ULTRASONIC</td><td>KH-500DE</td><td></td></tr><tr><td>Multimetr cyfrowy</td><td>UNI-T</td><td>UT39A Powlekarka</td><td></td></tr><tr><td>wirowa</td><td>IMECAS</td><td>KW-4A</td><td></td></tr><tr><td>Cyfrowa płyta grzejna</td><td>Stuart</td><td>SD160</td><td></td></tr></tbody></table>

ulepszony wtrysk elektronów i uwięzienie ekscytonów dla czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi poprzez wprowadzenie częściowo utlenionej katody aluminiowej

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

Stabilne i wydajne źródła światła czerwonego (R), zielonego (G) i niebieskiego (B) oparte na przetworzonych roztworze kropek kwantowych (QD) odgrywają ważną rolę w wyświetlaczach nowej generacji i technologiach oświetlenia półprzewodnikowego. Jasność i wydajność niebieskich diod elektroluminescencyjnych (LED) opartych na QD pozostaje gorsza od ich czerwonych i zielonych odpowiedników, ze względu na z natury niekorzystne poziomy energii różnych kolorów światła. Aby rozwiązać te problemy, należy zaprojektować konstrukcję urządzenia, która zrównoważy otwory iniekcyjne i elektrony w emisyjnej warstwie QD. Tutaj, dzięki prostej strategii autooksydacji, demonstrowane są czyste niebieskie diody LED QD, które są bardzo jasne i wydajne, ze strukturą ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/QDs/Al:Al2O3. Autoksydowana katoda Al:Al2O3 może skutecznie zrównoważyć wstrzykiwane ładunki i wzmocnić rekombinację radiacyjną bez wprowadzania dodatkowej warstwy transportu elektronów (ETL). W rezultacie, uzyskuje się wysokiej nasyconości kolorów niebieskich diod QD-LED z maksymalną luminancją ponad 13 000 cd m-2 i maksymalną wydajnością prądową 1,15 cd A-1. Łatwa do kontrolowania procedura autooksydacji toruje drogę do uzyskania wysokowydajnych niebieskich diod QD-LED.

Do zarejestrowania właściwości optycznych niebieskich kropek kwantowych (QD) o stopniowanym rdzeniu i otoczce ZnCdS/ZnS wykorzystano widma absorpcji UV-Vis oraz widma fotoluminescencji (PL). W celu analizy morfologii kropek kwantowych wykonano obrazowanie za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) (Rysunek 1). Do wyznaczenia właściwości strukturalnych i poziomów energetycznych kropek kwantowych (QD) ...

Przedstawiono protokół do produkcji wysokowydajnych, czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych opartych na kropkach kwantowych ZnCdS/ZnS poprzez zastosowanie katody z autooksydowanego aluminium.

Ulepszony wtrysk elektronów i uwięzienie ekscytonów dla czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi poprzez wprowadzenie częściowo utlenionej katody aluminiowej

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 ...

Zrównoważone wstrzykiwanie i elektrod do emisyjnej warstwy kropek kwantowych w celu uniknięcia rekombinacji radiacyjnej ma kluczowe znaczenie dla czystości kolorów, stabilności i wydajności diod elektroluminescencyjnych opartych na kropkach kwantowych. Zaproponowaliśmy częściowo utlenioną katodę aluminiową, aby usprawnić wtryskiwanie elektrod w warunkach uwięzienia ekscytonów dla wysokowydajnych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi. Główną zaletą tej techniki jest to, że w urządzeniu nie jest emotikonowana żadna dodatkowa warstwa transportująca elektrony, co gwarantuje czystość koloru i upraszcza procesy produkcyjne.Demonstracja procedur zostanie przeprowadzona przez Wendę Sun, doktorantkę w moim laboratorium. Aby rozpocząć procedurę, należy pociąć kawałek szkła powlekanego ITO o wymiarach 12 na 12 centymetrów o rezystywności około 10 omów na kwadrat na paski o szerokości 15 milimetrów. Wyczyść szklane paski ITO bezpyłową szmatką i czystym etanolem.Pozostaw szkło ITO do wyschnięcia na powietrzu. Sprawdź przewodzącą stronę szkła ITO pod kątem wad za pomocą multimetru cyfrowego. Użyj standardowej taśmy klejącej, aby zakryć odcinek o szerokości dwóch milimetrów wzdłuż środka szklanego paska ITO.Następnie umieść szklankę ITO w płytkim pojemniku kwasoodpornym, takim jak szalka Petriego. Wlej proszek cynkowy na szkło ITO o grubości około 0,5 milimetra. Wlej 36% wagowo kwasu solnego na szklankę, aż szklanka i w proszku zostaną całkowicie zanurzone.Pozwól trawieniu postępować przez 15 sekund. Następnie odlej roztwór kwasu solnego. Natychmiast dokładnie spłucz wytrawioną szklankę ITO wodą z kranu.Osusz szklankę bezpyłową szmatką i usuń taśmę klejącą. Namocz wytrawione szkło ITO w acetonie na 15 minut. Użyj wacika, aby usunąć wszelkie pozostałości kleju ze szkła ITO.Następnie pokrój szkło ITO na kawałki o wymiarach 15 na 15 milimetrów za pomocą noża do szkła. Kawałki szkła ITO należy poddać sonikacji w rozcieńczonym roztworze detergentu, wodzie z kranu, wodzie dejonizowanej, acetonie i alkoholu izopropylowym, po kolei, po 15 minut. Następnie wysuszyć kawałki szkła ITO pod strumieniem gazowego azotu.Suszyć kawałki dalej w piekarniku w temperaturze 150 stopni Celsjusza przez pięć minut na powietrzu. Po zakończeniu przechowuj suche kawałki w powietrzu. Przed wytwarzaniem, w wypełnionej azotem, odwilgoconej komorze rękawicowej, dodaj jeden mililitr ortodichlorobenzenu do 25 miligramów poli-TPD.Mieszaj mieszaninę w temperaturze pokojowej przez noc. Aby rozpocząć wytwarzanie warstwy, wyjmij od jednego do sześciu roztworów PEDOT:PSS z lodówki, w której był przechowywany. Mieszaj roztwór PEDOT:PSS w temperaturze pokojowej przez 20 minut.Podczas mieszania roztworu PEDOT:PSS należy traktować czyste, suche podłoże ze szkła ITO w komorze ozonowej ultrafioletowej przez 15 minut. Po zakończeniu mieszania i obróbki ozonem ultrafioletowym, narysuj około dwóch mililitrów równomiernie zdyspergowanego roztworu PEDOT:PSS do 10-mililitrowej strzykawki. Wyposaż strzykawkę w polieterowy filtr do telefonu komórkowego o grubości 0,45 mikrometra.Zamocuj obrobione podłoże ze szkła ITO w środku wirowego uchwytu do powlekania. Nałóż dwie krople przefiltrowanego roztworu PEDOT:PSS na szkło ITO. Obracaj szkło ITO przy 3 000 obr./min przez 30 sekund.Następnie wyżarzaj szkło ITO pokryte PEDOT:PSS w temperaturze 150 stopni Celsjusza przez 15 minut, aby uzyskać folię PEDOT:PSS o grubości 30 nanometrów. Przenieść wyżarzone podłoże pokryte PEDOT:PSS do powlekarki wirowej w komorze rękawicowej wypełnionej azotem. Nałóż 35 mikrolitrów 25-miligramowego na mililitrowy roztwór poli-TPD na podłoże.Wiruj podłoże z prędkością 3 000 obr./min przez 30 sekund i piecz podłoże w temperaturze 150 stopni Celsjusza przez 30 minut, aby uzyskać folię poli-TPD o grubości 40 nanometrów. Następnie w komorze rękawicowej rozpuść 4,29 miligrama siarczku cynkowo-kadmowego pokrytego kropkami kwantowymi siarczku, pokrytymi krótkołańcuchowym jednooktanowym tiolem w 300 mikrolitrach toluenu. Zamocuj podłoże pokryte poliamidem w środku uchwytu do powlekania spinowego.Na podłoże nanieść 35 mikrolitrów roztworu kropek kwantowych. Wiruj podłoże z prędkością 3 000 obr./min przez 30 sekund, aby uzyskać warstwę siarczku i kadmu o grubości 40 nanometrów pokrytą kropkami kwantowymi siarczku. Przechowywać podłoże w wypełnionym azotem, odwilgoconym schowku rękawicowym.Przed osadzaniem aluminium i metalu należy użyć wąskiego skrobaka, takiego jak grawer, aby zeskrobać poli-TPD PEDOT:PSS i siarczek cynkowo-kadmowy pokryty warstwami kropek kwantowych siarczku z paska pokrytego ITO o szerokości dwóch milimetrów na każdym przygotowanym podłożu. Przykryj podłoża wzorzystymi metalowymi maskami i przenieś zamaskowane podłoża do komory termicznego odparowywania. Gdy komora osiągnie wartość 10 lub niższą od minus czterech, zdeponuj 10 nanometrów aluminium z prędkością jednego angstrema na sekundę, aby utworzyć aluminiowe elektrody.Aby rozpocząć procedurę autooksydacji elektrody aluminiowej, należy umieścić urządzenia w piecu próżniowym podłączonym do pojemnika z bezwodną mieszaniną gazów składającą się w 80% z azotu i 20% tlenu. Zmniejsz temperaturę piekarnika do około 267 paskalów. Następnie zwiększ ciśnienie w piekarniku trzy razy od 10 do czterech paskali za pomocą bezwodnej mieszaniny azotu i gazu.Utleniaj urządzenia w temperaturze pokojowej przez żądany czas, aby uzyskać niebieskie diody LED QD. Przechowuj urządzenia w wypełnionym azotem, odtłuszczonym schowku podręcznym. Widmo fotoelektronów promieniowania rentgenowskiego autooksydowanej katody aluminiowej można wyposażyć odpowiednio w trzy piki odpowiadające metalicznym jonom glinu, fazie gamma tlenku aluminium-3 i amorficznemu tlenkowi glinu.Czasowo-rozdzielcza spektroskopia fotoluminescencyjna wykazała, że kropki kwantowe wykonane przez aluminium przez próbki tlenku glinu miały dłuższą żywotność niż kropki kwantowe przez próbki aluminium, co przypisano ulepszonemu wtryskiwaniu elektronów i tłumieniu nieradiacyjnej rekombinacji w kropkach kwantowych przez aluminium przez próbki tlenku glinu. Urządzenie QD-LED z katodą z czystego aluminium miało niską luminancję, co przypisywano nieefektywnemu wtryskiwaniu ładunku. Wprowadzenie 15-nanometrowej warstwy aluminium Q3 w celu ułatwienia transmisji elektronicznej poprawiło luminancję do 1300 kandeli na metr kwadratowy.Obróbka utleniania znacznie poprawiła wydajność urządzenia, a urządzenie z aluminium z tlenkiem aluminium osiągnęło maksymalną luminancję 13 002 kandeli na metr kwadratowy i maksymalną wydajność prądową 1,15 kandeli na amper po 12 godzinach utleniania. Urządzenie z tlenku aluminium może tłumić hartowanie ekscytronów przy dużych gęstościach prądu ze względu na zwiększoną zdolność wtrysku elektronów i blokowania otworów. Szczyt emisji urządzenia z tlenkiem aluminium wystąpił na 457,3 nanometrze, przy maksymalnej połowie szerokości 21,4 nanometra, co wskazuje na czyste niebieskie światło bez pasożytniczej emisji elektroluminescencyjnej.Emisja pozostaje stabilna przy różnych stosowanych odchyleniach. Pomysł na tę metodę po raz pierwszy powstał po zapoznaniu się z badaniami, które wykazały, że wystawienie katod aluminiowych na działanie powietrza może poprawić wydajność niebieskich urządzeń QD. Powlekana luminescencja niebieskiej powłoki cynkowo-kadmowo-siarczkowej za pomocą diod QD-LED z siarczkiem została osiągnięta przy użyciu częściowo utlenionej katody.Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu 12 godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o ścisłym uwzględnieniu czasu utleniania. Zgodnie z tą procedurą można zastosować inne metody, takie jak wprowadzenie dodatkowej warstwy transportu elektronów, aby jeszcze bardziej poprawić wydajność urządzenia.Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się niebieskimi diodami QD-LED do zbadania utlenionej katody aluminiowej w celu poprawy wydajności urządzenia. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wytwarzać wysokowydajne diody LED QD za pomocą łatwej do kontrolowania procedury utleniania.

enhanced-electron-injection-exciton-confinement-for-pure-blue-quantum

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisujemy przygotowanie koloidalnych kropek kwantowych o zminimalizowanym rozmiarze hydrodynamicznym do obrazowania fluorescencyjnego pojedynczych cząsteczek. W porównaniu z konwencjonalnymi kropkami kwantowymi, nanocząstki te mają rozmiar zbliżony do białek globularnych i są zoptymalizowane pod kątem jasności pojedynczych cząsteczek, stabilności przeciwko fotodegradacji oraz odporności na nieswoiste wiązanie z białkami i komórkami.

Kompaktowe kropki kwantowe do obrazowania pojedynczych cząsteczek

Ten artykuł przedstawia szczegółowy protokół wytwarzania półprzewodnikowych bocznych kropek kwantowych zdefiniowanych przez bramkę na heterostrukturach arsenku galu. Te nanoskalowe urządzenia są używane do wychwytywania kilku elektronów w celu wykorzystania ich jako bitów kwantowych w kwantowym przetwarzaniu informacji lub do innych eksperymentów mezoskopowych, takich jak pomiary przewodności koherentnej.

Nanowytwarzanie bocznych kropek kwantowych GaAs/AlGaAs zdefiniowanych przez bramkę

Omówiono proces produkcji i eksperymentalne techniki charakterystyki pomp jednoelektronowych opartych na kropkach kwantowych krzemowo-metalowo-tlenkowo-półprzewodnikowych.

Kropki kwantowe krzemowo-metalowo-tlenkowo-półprzewodnikowe do pompowania pojedynczych elektronów

Doskonała stabilność chemiczna i luminescencyjna luminoforów (tle)azotkowych przedstawia go jako obiecującą alternatywę dla obecnie stosowanych luminoforów siarczkowych i tlenkowych. W artykule przedstawiono sposób badania jego lokalnych właściwości luminescencyjnych za pomocą niskoenergetycznej katodoluluminescencji (CL).

Niskoenergetyczna katodomluminescencja dla luminoforów (tle)azotkowych

Autorzy prezentują metodę wytwarzania stabilnych ogniw elektrochemicznych emitujących białe światło, wykorzystując emisję z ekscypleksów powstałych pomiędzy emitującym niebieski polimer fluorenu a aminami aromatycznymi.

Wytwarzanie białych ogniw elektrochemicznych emitujących światło ze stabilną emisją z ekscypleksów

Rezonansowe wzbudzenie pojedynczej, samodzielnie złożonej kropki kwantowej można osiągnąć za pomocą trybu wzbudzenia prostopadłego do trybu zbierania fluorescencji. Demonstrujemy metodę wykorzystującą falowody i mody Fabry'ego-Perota płaskiej mikrownęki otaczającej kropki kwantowe. Metoda pozwala na pełną dowolność w polaryzacji detekcji.

Fluorescencja rezonansowa kropki kwantowej InGaAs we wnęce płaskiej przy użyciu ortogonalnego wzbudzenia i detekcji

Tutaj prezentujemy metodę spektroskopowej charakterystyki cząsteczek organicznych za pomocą czasowo-rozdzielczej spektroskopii fotoluminescencyjnej w skali nanosekundowej do milisekundowej w warunkach beztlenowych. Opisano również metody skutecznego usuwania tlenu z próbek, a tym samym ograniczania wygaszania luminescencji.

Czasowo-rozdzielcza charakterystyka fotofizyczna związków organicznych zbierających potrójnie w środowisku beztlenowym przy użyciu kamery iCCD

Przedstawiono protokół syntezy hybrydowych perowskitowych atramentów kropek perowskitowych z nieorganiczno-ołowiowo-halogenkowym do druku atramentowego oraz protokół przygotowania i drukowania atramentów z kropkami kwantowymi w drukarce atramentowej z technikami postcharakteryzacji.

Druk atramentowy Wszystkie nieorganiczne atramenty perowskitowe halogenkowe do zastosowań fotowoltaicznych

Przedstawiono protokół wspomaganego grafenem wzrostu wysokiej jakości warstw AlN na podłożu szafirowym o nanowzorze.

Epitaksja quasi-van der Waalsa wspomagana grafenem warstwy AlN na nanowzorzystym podłożu szafirowym dla diod elektroluminescencyjnych ultrafioletowych

Prezentowany tutaj jest protokół wytwarzania wydajnych, prostych, osadzanych roztworem organicznych diod elektroluminescencyjnych o niskim współczynniku odbicia.

Opracowanie wydajnych diod OLED na podstawie osadzania roztworu

Urządzenia z organicznymi diodami LED (OLED) oferują doskonałą jakość obrazu z lepszym kontrastem, jednocześnie promując korzyści środowiskowe dzięki niższemu zużyciu energii. Tutaj przedstawiono prostą strategię wytwarzania urządzeń OLED w procesie rozwiązań, w sposób sekwencyjny.

Przewodnik krok po kroku dotyczący wykorzystania organicznych diod światłoeminetowych poprzez wytwarzanie urządzenia w roztworze (ATDF)

Odkryj metodę wytwarzania niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropek kwantowych ZnCdS/ZnS przy użyciu częściowo utlenionej katody aluminiowej. Technika ta upraszcza proces produkcji i zapewnia wysoką czystość barwy bez dodatkowych warstw transportu elektronów.

Ulepszony wtrysk elektronów i uwięzienie ekscytonów dla czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi poprzez wprowadzenie częściowo utlenionej katody aluminiowej (Wideo) | JoVE Journal

Ulepszony wtrysk elektronów i uwięzienie ekscytonów dla czystych niebieskich diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi poprzez wprowadzenie częściowo utlenionej katody aluminiowej

Przeglądaj więcej filmów