Расширение электронного впрыска и экситонных родов для чисто синий квантовых точках светоизлучающие диоды, вводя частично окисленного алюминия катод

Сбалансированная инжекция отверстий и электродов в излучающий слой квантовых точек для уклонения от радиационной рекомбинации имеет решающее значение для чистоты цвета, стабильности и эффективности светоизлучающих диодов на основе квантовых точек. Мы предложили частично окисленный алюминиевый катод для усиления инжекции электродов в условиях экситонного удержания для высокоэффективных синих светодиодов с квантовыми точками. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что в устройстве не создается дополнительный электронно-транспортный слой, что гарантирует чистоту цвета и упрощает процессы изготовления.

Демонстрацию процедур будет проводить Венда Сан, аспирантка моей лаборатории. Чтобы начать процедуру, разрежьте кусок стекла с покрытием ИТО размером 12 на 12 сантиметров с удельным сопротивлением около 10 Ом на квадрат на полосы шириной 15 миллиметров. Очистите полоски стекла ITO непыльной тканью и чистым этанолом.

Дайте стеклу ITO высохнуть на воздухе. Проверьте проводящую сторону стекла ITO на наличие дефектов с помощью цифрового мультиметра. Используйте стандартную клейкую ленту, чтобы покрыть участок шириной два миллиметра вдоль центра стеклянной полосы ITO.

Затем поместите стекло ITO в неглубокую кислотостойкую емкость, например, в чашку Петри. Насыпьте цинковый порошок на стекло ITO толщиной около 0,5 миллиметра. Налейте стакан 36% по весу соляной кислоты до полного погружения стекла и цинкового порошка.

Дайте травлению продолжаться в течение 15 секунд. Затем слейте раствор соляной кислоты. Сразу же тщательно промойте протравленное стекло ITO водой из-под крана.

Вытрите стекло непыльной тканью и снимите скотч. Замочите травленное стекло ITO в ацетоне на 15 минут. С помощью ватного тампона удалите остатки клея со стекла ITO.

Затем разрежьте стекло ITO на кусочки размером 15 на 15 миллиметров с помощью стеклореза. Обработать детали ITO-стекла в разбавленном растворе моющего средства, водопроводной воде, деионизированной воде, ацетоне и изопропиловом спирте, последовательно, по 15 минут каждая. После этого просушите детали ITO-стекла под струей газообразного азота.

Далее просушите кусочки в духовке при температуре 150 градусов Цельсия в течение пяти минут на воздухе. По окончании храните сухие детали на воздухе. Перед изготовлением в заполненный азотом безвлагозащитный перчаточный ящик добавьте один миллилитр ортодихлорбензола к 25 миллиграммам поли-TPD.

Перемешайте смесь при комнатной температуре в течение ночи. Чтобы начать изготовление слоя, извлеките раствор PEDOT:PSS от одного до шести из холодильника, в котором он хранился. Перемешайте раствор PEDOT:PSS при комнатной температуре в течение 20 минут.

Пока раствор PEDOT:PSS перемешивается, обработайте чистую сухую подложку из ITO-стекла в ультрафиолетовой озоновой камере в течение 15 минут. После того, как перемешивание и обработка ультрафиолетовым озоном закончатся, наберите около двух миллилитров равномерно диспергированного раствора PEDOT:PSS в 10-миллилитровый шприц. Оснастите шприц 0,45-микрометровым полиэфирным фильтром для мобильного телефона.

Закрепите обработанную подложку из ITO-стекла в центре отжимного патрона. Нанесите две капли отфильтрованного раствора PEDOT:PSS на стекло ITO. Нанесите слой на стекло ITO при частоте 3 000 об/мин в течение 30 секунд.

Затем отжгите стекло ITO с покрытием PEDOT:PSS при температуре 150 градусов Цельсия в течение 15 минут, чтобы получить пленку PEDOT:PSS толщиной 30 нанометров. Перенесите отожженную подложку с покрытием PEDOT:PSS на прядильный аппарат в перчаточном ящике, заполненном азотом. Нанесите на подложку 35 микролитров раствора поли-TPD размером 25 миллиграмм на миллилитр.

Нанесите на подложку отжимное покрытие при 3000 оборотах в минуту в течение 30 секунд и запекайте подложку при температуре 150 градусов Цельсия в течение 30 минут, чтобы получить пленку поли-TPD толщиной 40 нанометров. Далее в бардачке растворите в 300 микролитрах толуола 4,29 миллиграмма сульфида цинка, покрытого квантовыми точками сульфида цинка, покрытого короткоцепочечным однооктановым тиолом. Закрепите подложку с покрытием poly-TPD в центре отжимного патрона.

Нанесите на подложку 35 микролитров раствора квантовых точек. Нанесите на подложку вращающееся покрытие при 3000 об/мин в течение 30 секунд, чтобы получить пленку сульфида цинка-кадмия толщиной 40 нанометров, покрытую квантовыми точками сульфида цинка. Храните субстрат в заполненном азотом безвлажном перчаточном ящике.

Перед осаждением алюминия и металла с помощью узкого скребка, например, грейвера, соскребите поли-TPD PEDOT:PSS и сульфид цинк-кадмий, покрытые слоями квантовых точек сульфида цинка, с полосы шириной два миллиметра с покрытием ITO на каждой подготовленной подложке. Накройте подложки узорчатыми металлическими масками и перенесите замаскированные подложки в термическую испарительную камеру. Как только камера достигнет 10 или ниже минус четырех паскалей, нанесите 10 нанометров алюминия со скоростью один ангстрем в секунду, чтобы сформировать алюминиевые электроды.

Чтобы начать процедуру автоокисления алюминиевых электродов, поместите устройства в вакуумную печь, соединенную с емкостью безводной газовой смеси, состоящей из 80% азота и 20% кислорода. Убавьте духовку примерно до 267 паскалей. Затем увеличьте давление в духовке до трех раз по 10-четыре паскаль с безводной азотно-газовой смесью.

Окислите устройства при комнатной температуре в течение желаемого периода времени, чтобы получить синие QD-светодиоды. Храните устройства в заполненном азотом и не содержащем влаги перчаточном ящике. Рентгеновский фотоэлектронный спектр автооккисленного алюминиевого катода может быть снабжен тремя пиками, соответствующими ионам металлического алюминия, гамма-фазе оксида алюминия-3 и аморфному оксиду алюминия соответственно.

Фотолюминесцентная спектроскопия с временным разрешением показала, что квантовые точки алюминия в образцах оксида алюминия имеют более длительный срок жизни, чем квантовые точки в образцах алюминия, что объясняется улучшенной инжекцией электронов и подавлением безызлучательной рекомбинации в квантовых точках образцами алюминия из оксида алюминия. Устройство QD-LED с катодом из чистого алюминия имело низкую яркость, что объяснялось неэффективной инжекцией заряда. Введение 15-нанометрового алюминиевого слоя Q3 для облегчения электронной передачи улучшило яркость до 1300 кандел на квадратный метр.

Окислительная обработка значительно улучшила производительность устройства, при этом алюминий-оксидное устройство достигло максимальной яркости 13 002 кандел на квадратный метр и максимальной эффективности тока 1,15 кандел на ампер после 12 часов окисления. Устройство на основе оксида алюминия может подавлять экситронное гашение при высоких плотностях тока благодаря своей улучшенной способности к инжекции электронов и блокированию дыр. Пик излучения устройства «алюминий по оксиду алюминия» составил 457,3 нанометра, с полноразмерным полумаксом 21,4 нанометра, что указывает на чистый синий свет без паразитного электролюминесцентного излучения.

Излучение остается стабильным при различных прикладных смещениях. Впервые мы пришли к идее этого метода, прочитав исследование о том, что воздействие воздуха на алюминиевые катоды может улучшить производительность устройств синей квантовой точки. С помощью частично окисленного катода был получен люминесцентный слой синего цинк-кадмиев-сульфидного покрытия цинк-сульфидными QD-светодиодами.

После освоения этой техники ее можно выполнить за 12 часов, если она выполнена правильно. Пытаясь выполнить эту процедуру, не забывайте строго учитывать время окисления. После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как введение дополнительного электронно-транспортного слоя для дальнейшего улучшения характеристик устройства.

После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области синих квантовых точечных светодиодов для изучения оксидированного алюминиевого катода для улучшения производительности устройства. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как изготавливать высокопроизводительные светодиоды QD-LED с помощью легко контролируемой процедуры окисления.