Injeção eletrônica avançada e confinamento Exciton para ponto quântico puro azul diodos emissores de luz introduzindo parcialmente oxidado alumínio cátodo

A injeção equilibrada de orifícios e eletrodos em uma camada de pontos quânticos emissiva para evasão da recombinação radiativa é fundamental para a pureza da cor, estabilidade e eficiência dos diodos emissores de luz baseados em pontos quânticos. Propusemos um cátodo de alumínio parcialmente oxidado para aumentar a injeção do eletrodo sob confinamento de éxciton para diodos emissores de luz de ponto quântico azul de alto desempenho. A principal vantagem dessa técnica é que nenhuma camada adicional de transporte de elétrons é emitida no dispositivo, o que garante a pureza da cor e simplifica os processos de fabricação.

A demonstração dos procedimentos será feita por Wenda Sun, uma estudante de pós-graduação em meu laboratório. Para iniciar o procedimento, corte um pedaço de vidro revestido com ITO de 12 centímetros por 12 centímetros com uma resistividade de cerca de 10 ohms por quadrado em tiras de 15 milímetros de largura. Limpe as tiras de vidro ITO com um pano sem poeira e etanol puro.

Deixe o vidro ITO secar ao ar. Verifique o lado condutor do vidro ITO quanto a defeitos com um multímetro digital. Use fita adesiva padrão para cobrir uma seção de dois milímetros de largura longitudinalmente ao longo do centro da tira de vidro ITO.

Em seguida, coloque o vidro ITO em um recipiente raso resistente a ácidos, como uma placa de Petri. Despeje o pó de zinco sobre o vidro ITO com uma espessura de cerca de 0,5 milímetros. Despeje 36% em peso de ácido clorídrico sobre o copo até que o vidro e o pó de zinco estejam completamente submersos.

Deixe a gravação prosseguir por 15 segundos. Em seguida, despeje a solução de ácido clorídrico. Enxágue imediatamente o vidro ITO gravado com água da torneira.

Seque o vidro com um pano sem poeira e remova a fita adesiva. Mergulhe o vidro ITO gravado em acetona por 15 minutos. Use uma bola de algodão para remover qualquer resíduo de adesivo do vidro ITO.

Em seguida, corte o vidro ITO em pedaços de 15 milímetros por 15 milímetros com um cortador de vidro. Sonicar as peças de vidro ITO em solução detergente diluída, água da torneira, água deionizada, acetona e álcool isopropílico, em sequência, por 15 minutos cada. Em seguida, seque as peças de vidro ITO sob uma corrente de gás nitrogênio.

Seque ainda mais os pedaços em um forno a 150 graus Celsius por cinco minutos ao ar. Armazene as peças secas ao ar quando terminar. Antes da fabricação, em um porta-luvas cheio de nitrogênio e sem umidade, adicione um mililitro de ortodiclorobenzeno a 25 miligramas de poli-TPD.

Mexa a mistura em temperatura ambiente durante a noite. Para iniciar a fabricação da camada, remova uma solução PEDOT:PSS de um a seis do refrigerador em que foi armazenada. Agite a solução de PEDOT:PSS em temperatura ambiente por 20 minutos.

Enquanto a solução PEDOT:PSS se agita, trate um substrato de vidro ITO limpo e seco em uma câmara de ozônio ultravioleta por 15 minutos. Quando o tratamento de agitação e ozônio ultravioleta terminarem, retire cerca de dois mililitros da solução PEDOT:PSS uniformemente dispersa em uma seringa de 10 mililitros. Equipe a seringa com um filtro de poliéter de 0,45 micrômetro

Fixe o substrato de vidro ITO tratado no centro de um revestidor de rotação. Aplique duas gotas de solução filtrada de PEDOT:PSS no vidro ITO. Gire o vidro ITO a 3.000 RPM por 30 segundos.

Em seguida, recoza o vidro ITO revestido com PEDOT:PSS a 150 graus Celsius por 15 minutos para obter um filme PEDOT:PSS de 30 nanômetros de espessura. Transfira o substrato recozido com PEDOT:PSS para um revestidor giratório em um porta-luvas cheio de nitrogênio. Aplique 35 microlitros da solução de poli-TPD de 25 miligramas sobre mililitros no substrato.

Gire o substrato a 3.000 RPM por 30 segundos e asse o substrato a 150 graus Celsius por 30 minutos para obter um filme de poli-TPD de 40 nanômetros de espessura. Em seguida, no porta-luvas, dissolva 4,29 miligramas de sulfeto de zinco-cádmio revestido por pontos quânticos de sulfeto de zinco, tampados com tiol de uma octanagem de cadeia curta em 300 microlitros de tolueno. Fixe o substrato revestido com poli-TPD no centro do revestidor de rotação.

Aplique 35 microlitros da solução de pontos quânticos no substrato. Gire o substrato a 3.000 RPM por 30 segundos para obter um filme de 40 nanômetros de espessura de sulfeto de zinco-cádmio revestido por pontos quânticos de sulfeto de zinco. Armazene o substrato no porta-luvas sem umidade cheio de nitrogênio.

Antes da deposição de alumínio-metal, use um raspador estreito, como um gravador, para raspar o PEDOT: PSS poli-TPD e o sulfeto de zinco-cádmio revestidos por camadas de pontos quânticos de sulfeto de zinco da tira revestida com ITO de dois milímetros de largura em cada substrato preparado. Cubra os substratos com máscaras de metal padronizadas e transfira os substratos mascarados para uma câmara de evaporação térmica. Uma vez que a câmara esteja igual ou inferior a 10 a menos quatro pascais, deposite 10 nanômetros de alumínio a um angstrom por segundo para formar os eletrodos de alumínio.

Para iniciar o procedimento de auto-oxidação do eletrodo de alumínio, coloque os dispositivos em um forno a vácuo conectado a um recipiente com uma mistura de gás anidro de 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio. Diminua o forno para cerca de 267 pascais. Em seguida, pressurize o forno a três vezes 10 elevado aos quatro pascais com a mistura anidro de nitrogênio e gás.

Oxidar os dispositivos à temperatura ambiente durante o período de tempo desejado para obter os QD-LEDs azuis. Armazene os dispositivos em um porta-luvas cheio de nitrogênio e sem umidade. O espectro de fotoelétrons de raios-x de um cátodo de alumínio autooxidado pode ser equipado com três picos correspondentes a íons de alumínio metálico, a fase gama do óxido de alumínio-3 e alumina amorfa, respectivamente.

espectroscopia de fotoluminescência resolvida no tempo mostrou que os pontos quânticos por alumínio por amostras de óxido de alumínio tiveram tempos de vida mais longos do que os pontos quânticos por amostras de alumínio, o que foi atribuído a uma injeção de elétrons aprimorada e à supressão da recombinação não radiativa nos pontos quânticos por alumínio por amostras de óxido de alumínio. Um dispositivo QD-LED com cátodo de alumínio puro tinha baixa luminância, o que foi atribuído à injeção de carga ineficiente. A introdução de uma camada Q3 de alumínio de 15 nanômetros para facilitar a transmissão eletrônica melhorou a luminância para 1300 candelas por metro quadrado.

O tratamento de oxidação melhorou drasticamente o desempenho do dispositivo, com o dispositivo de alumínio por óxido de alumínio atingindo uma luminância máxima de 13.002 candelas por metro quadrado e uma eficiência máxima de corrente de 1,15 candelas por ampère, após 12 horas de oxidação. O dispositivo de alumínio por óxido de alumínio pode suprimir a extinção do excitron em altas densidades de corrente devido à sua injeção aprimorada de elétrons e habilidades de bloqueio de buracos. O pico de emissão do dispositivo de alumínio por óxido de alumínio ocorreu em 457,3 nanômetros, com uma metade máxima de largura total de 21,4 nanômetros, indicando luz azul pura sem emissão eletroluminescente parasita.

A emissão permanece estável sob vários vieses aplicados. A primeira ideia para este método é inspirada por nossa leitura da pesquisa de que a exposição dos cátodos de alumínio ao ar pode melhorar o desempenho dos dispositivos QD azuis. Uma luminescência revestida de revestimento azul de zinco-cádmio-sulfeto por QD-LEDs de sulfeto de zinco foi obtida usando um cátodo parcialmente oxidado.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 12 horas se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, lembre-se de considerar estritamente o tempo de oxidação. Após este procedimento, outros métodos, como a introdução de uma camada adicional de transporte de elétrons, podem ser executados para melhorar ainda mais o desempenho do dispositivo.

Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área de QD-LED azul explorarem o cátodo de alumínio oxidado para melhorar o desempenho do dispositivo. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como fabricar QD-LEDs de alto desempenho por um procedimento de oxidação facilmente controlado.