Summary
En protokoll er presentert for fabrikasjon høy ytelse, ren blå ZnCdS/ZnS-baserte kvante prikker hemmeligstemplet ved å bruke en autoxidized aluminium katoden.
Abstract
Stabil og effektiv rød (R), grønn (G) og blå (B) lyskilder basert løsning-bearbeidet kvante prikker (QDs) spille viktige roller i neste generasjons skjermer og SSD belysning teknologi. Lysstyrke og effektiviteten av blå QDs-baserte hemmeligstemplet (LED) fortsatt underlegen sine røde og grønne motparter, på grunn av den iboende ugunstige energi nivået av forskjellige farger av lys. For å løse disse problemene, bør en enhet struktur være utformet å balansere injeksjon hull og elektroner i emissive QD laget. Her, gjennom en enkel autoxidation strategi, ren blå QD-lysdioder som er svært lyse og effektiv er vist, med en struktur av ITO / PEDOT:PSS / Poly-TPDET/QDs/Al: Al2O3. Autoxidized Al: Al2O3 katoden kan effektivt balansere den injiserte kostnader og forbedre strålingspådriv rekombinasjon uten innføre en ekstra elektron transportlaget (ETL). Som et resultat, er høy farge-mettet blå QD-lysdioder oppnådd med en maksimal lystetthet over 13.000 cd m-2og en maksimal gjeldende effektivitet av 1,15 cd A-1. Lettbetjente autoxidation prosedyren legger veien for å oppnå høy ytelse blå QD-lysdioder.
Introduction
Light - emitting diodes (lysdioder) basert på kolloidale semiconductor kvante prikker har tiltrukket stor interesse på grunn av sin unike fordeler, inkludert løsning processability, tunable utslipp bølgelengde, utmerket fargen renhet, fleksibel fabrikasjon og lav behandling koster1,2,3,4. Siden de første demonstrasjonene av QDs-baserte lysdioder i 1994, har enorm innsats vært viet til materialer og enhet strukturer5,6,7. En typisk QD-LED-enhet er utformet med en tre-lagdelt sandwich arkitektur som består av et hull transportlaget (HTL), en emissive lag og en elektronet transport layer (ETL). Valg av en passende kostnad transportlaget er avgjørende å balansere injisert hull og elektroner i emissive laget for strålingspådriv rekombinasjon. Foreløpig er vakuum avsatt små molekyler mye brukt som ETL, for eksempel bathocuproine (BCP), tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) og 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)8. Imidlertid forårsaker ubalansert carrier injeksjon ofte rekombinasjon regionen skiftet til ETL, gjør uønskede parasittiske electroluminescence (EL) utslipp og forverres enhet ytelse9.
For å styrke enhet effektivitet og miljømessig stabilitet, ble løsning-bearbeidet ZnO nanopartikler introdusert som et elektronet transport lag i stedet for vakuum avsatt små molekyl materialer. Svært lyse RGB QD-LED ble vist for tradisjonell apparat arkitektur, viser lystettheten til 31.000 68000 og 4200 cd m-2 for utslipp av orange-rød, grønn og blå, henholdsvis10. For en invertert enheten arkitektur, høy ytelse RGB QD-LED med lav slå på spenningen var vellykket demonstrert med lysstyrke og eksterne quantum effektivitet (EQE) 23,040 cd m-2 og 7,3% for rød, 218,800 cd m-2 og 5,8% for Green, og 2250 cd m-2 og 1,7% for blå, henholdsvis11. For å balansere den injiserte kostnader og bevare QDs emissive laget, et isolerende poly(methylmethacrylate) (PMMA) tynnfilm ble satt inn mellom QDs og ZnO ETL. Optimalisert dype, røde QD-lampene utstilt høy eksterne quantum effektivitet til 20.5% og en lav turn-on spenning på bare 1,7 V12.
Dessuten spiller optimalisere Optoelektronisk egenskaper og nanostrukturer av QDs også en avgjørende rolle i å øke apparat gjennomførelse. For eksempel svært fluorescerende blå QDs med photoluminescence quantum gi (PLQE) opp til 98% ble syntetisert gjennom optimalisering ZnS beskytningen tid13. Tilsvarende høy kvalitet, violet blue QDs med nær 100% PLQE ble syntetisert ved å kontrollere nøyaktig reaksjon temperaturen. Violet blue QDs-LED enheter viste bemerkelsesverdig basisfargens lysstyrke og EQE opp til 4200 cd m-2 og 3.8%, henholdsvis14. Denne syntese metoden gjelder også for violet ZnSe/ZnS kjernen/shell QDs, QD-lampene utstilt høy luminans (m-for 2,632 cd-2) og effektivitet (EQE=7.83%) ved hjelp av Cd-fri QDs15. Siden blå kvante prikker med høy PLQE har blitt vist, spiller høy kostnad injeksjon effektivitet i QDs laget en avgjørende rolle i å fabrikere høytytende QD-lysdioder. Ved å erstatte lang kjede oljesyre ligander kortere 1-octanethiol ligander, elektron mobilitet QDs film var økt todelt, og en høy EQE verdi over 10% ble innhentet16. Overflaten ligand utveksling kan også forbedre morfologi av QDs film og undertrykke photoluminescence slukke blant QDs. For eksempel viste QDs-LED forbedret enhet ytelse ved hjelp av kjemisk podet QDs-semiconducting polymer hybrider17. Dessuten, høy ytelse QDs var forberedt gjennom rimelig optimalisering av gradert sammensetningen og tykkelsen på QDs skallet, forbedret kostnad injeksjon, transport og rekombinasjon18.
I dette arbeidet innført vi en delvis autoxidized aluminium (Al) katode for å forbedre ytelsen til ZnCdS/ZnS gradert kjernen/skallbaserte blå QD-LED19. Endring av potensiell energi barrieren for Al katoden ble bekreftet av ultrafiolett photoelectron spektroskopi (UPS) og X-ray photoelectron spektroskopi (XPS). Videre raskt lade carrier dynamics QDs/Al og QDs / Al: Al2O3 grensesnitt ble analysert av tid-løst photoluminescence (TRPL) mål. For å validere ytterligere påvirker delvis oksidert Al apparat gjennomførelse, QD-lysdioder med forskjellige katode (Al bare, Al: Al2O3, Al2O3/Al, Al2O3/Al:Al2O3, og Alq3/Al) ble laget. Som et resultat, høy ytelse rent blått QD-LED ble vist av ansette Al: Al2O3 katoder, med en maksimal lystetthet av 13,002 cd m-2 og en topp gjeldende effektiviteten av 1,15 cd A-1. Videre, det var ingen ekstra organisk ETL involvert i enhet-arkitekturen som kan unngå uønskede parasittiske EL garanterer farge renheten under forskjellige arbeider spenninger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. mønster etsing Indium tinn oksid (ITO) glass
- Skjær store biter av ITO glass (12 cm x 12 cm) i 15 mm bredt strimler. Rengjør ITO glassoverflaten med en støvfritt klut med alkohol.
- Sjekk den ledende siden av ITO glasset med en digital multimeter. Dekk det aktive området av ITO glasset med limbånd, slik at det aktive området er 2 mm bred i midten.
- Hell sink pulver på ITO glass (til en tykkelse på ca 0,5 mm).
- Hell saltsyre løsningen (36 wt %) på overflaten av glasset ITO og tillate ITO glasset til helt suge i saltsyre løsning, da etse 15 s.
- Helle ut saltsyre løsningen etter korrosjon og stoffet ITO glass med vann. Fjerne teip på ITO glasset.
2. rengjøring ITO Glass
- Fordype ITO glass i en Petriskål som inneholder aceton løsning for 15 min. tørke av limet på ITO glasset med en bomullsdott.
- Skjær ITO glasset i kvadratiske brikker (ca 15 mm × 15 mm) med et glass kutter.
- Sonicate ITO glasset i vaskemiddel vann, vann, deionisert vann, aceton og isopropyl alkohol i 15 min.
- Føne ITO glasset med nitrogen gass etterfulgt av tørke i en ovn ved 150 ° C i 5 minutter i luften atmosfære.
- Sett renset ITO glasset i en UV-ozon kammeret og behandle i 15 min.
3. fabrikasjon av et hull injeksjon lag
- Ta ut den poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS)-løsningen fra kjøleskapet. Rør PEDOT:PSS løsningen ved romtemperatur for 20 min å få en jevnere fordelt løsning.
Merk: UV-ozon behandling (delen 2,5) og agitasjon PEDOT:PSS løsning skal utføres samtidig unngå UV-ozon behandling feil. Romtemperatur er opprettholdt på 25 ° C. - Tar ca 2 mL PEDOT:PSS løsning med en 10 mL sprøyte, og installere en 0,45 µm polyether sulfone (PES) filter på sprøyten.
- Plass ITO glasset på midten av spin-coater. Hell to dråper PEDOT:PSS løsningen på ITO glasset.
- Spin-coat filtrerte PEDOT:PSS løsningen på ITO underlaget 3000 RPM for 30 s og deretter anneal i PEDOT:PSS-belagt ITO på 150 ° C i 15 minutter for å gi en 30 nm PEDOT:PSS film.
4. fabrikasjon av et hull transportlaget
Merk: Transportlaget hull og emissive laget er fabrikkert i en nitrogenfylt-hanskerom med kontrollert oksygen og vann konsentrasjon under 50 ppm.
- Løs opp poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD) i o-dichlorobenzene (1 mL) med en konsentrasjon av 25 mg mL-1. Rør i romtemperatur over natten i nitrogen-fylt hanske-boksen.
- Hell 35 µL av Poly-TPDET løsning på PEDOT:PSS-belagt ITO. Spin-coat Poly-TPDET løsning på 3000 rpm for 30 å gi en 40 nm Poly-TPDET film, og deretter anneal på 150 ° C i 30 min.
5. fabrikasjon av et Emissive lag
- Oppløse ZnCdS/ZnS kvante prikker i toluen løsning (300 µL) med en konsentrasjon av 14,3 mg mL-1.
- Hell 35 µL av ZnCdS/ZnS løsningen på toppen av Poly-TPDET. Spin-coat ZnCdS/ZnS løsningen på 3000 rpm for 30 å gi en 40 nm-film.
Merk: Baking er ikke nødvendig.
6. vakuum avsetning
- Når et trykk på 10-4 Pa er nådd, innskudd aluminium Tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) på underlag med en rate på 0,3 Å s-1 i en termisk fordampning kammer for å gi en 15 nm Alq3 -film.
Merk: Alq3 er avsatt bare for enheten oppbygning ITO / PEDOT:PSS / Poly-TPDET/QDs/Alq3/Al. - Skrap en 2 mm bredt aktive laget med skraper å avsløre ITO glass underlaget.
- Plasser substrater i et metall maske og overføre dem til en termisk fordampning kammer. Innskudd aluminium elektroden med en hastighet på 1 Å s-1 å gi en 100 nm Al film.
7. Autoxidation prosedyre
- Overføre som forberedt Al katoden i en vakuum ovnen og pumpe luft ut av ovnen til den er nesten et vakuum.
- Åpne deflasjon ventilen og injisere vannfri sammensatte luft (O2= 20%, N2= 80%) i vakuum ovnen ved et trykk på 3 × 104 Pa. oksidere for 0, 4.5, 12 og 17 h ved romtemperatur (i ovnen).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
UV-Vis absorpsjon og photoluminescence (PL) spectra ble brukt til å registrere den optiske egenskapene av ZnCdS/ZnS gradert kjernen/skallbaserte blå QDs. overføring elektronmikroskop (TEM) og skanning elektronmikroskop (SEM) bilder ble samlet inn for den morphologies av QDs (figur 1). X-ray photoelectron spektroskopi (XPS) og elektrokjemiske studie ultrafiolett photoelectron spektroskopi (UPS) var ansatt å oppdage strukturelle egenskapene og energien nivåer av QDs (figur 2). Tid-løst photoluminescence (TRPL) mål ble brukt til å oppdage hurtiglading carrier dynamikken i grensesnittet mellom QDs/Al og QDs / Al: Al2O3 (Figur 3). Til slutt, EL QD-LED var utført (Figur 4 figur 5og tabell 1).
Figur 1a viser UV-vis absorpsjon og PL utslipp spektra av ZnCdS/ZnS gradert kjernen/skallbaserte blå QDs spredt i toluen. QDs løsningen viste en absorpsjon kant på ~ 456 nm og en ren mørkeblå utslipp topp ligger på 451 nm med en smal full bredde på halv maksimalt (FWHM) bare 17,8 nm. Skisse diagram av QDs i rammemarg viser at gradert kjernen/shell oppbygning QDs er avkortet med kort-kjeden 1-octanethiol som overflaten ligander. Ved hjelp av en kort-kjeden, 1-octanethiol molekyl erstatte langkjedede organiske molekyler, forkortet avstanden mellom QDs, som forbedrer kostnad injeksjon egenskapene i QDs filmen. En representant overføring elektronmikroskop (TEM) bilde av ZnCdS/ZnS blå QDs viste en relativt samme størrelsesDistribusjon, og gjennomsnittlig diameter kan fastslås å være 14 ± 1.7 nm (figur 1b). Kontinuerlig kjemiske sammensetning gradering inne QDs kan observeres fra høy oppløsning overføring elektronmikroskop (HRTEM) bildet av en enkelt ZnCdS/ZnS-QD som vist i figur 1 c. Figur 1 d viser SEM bildet av QDs laget spin-belagt på Poly-TPDET underlaget i enheten fabrikasjon. Et enhetlig og fullt dekket QDs lag kan sees fra SEM bildet, som viser god film-danner egenskapene til QDs.
Overflaten kjemiske egenskaper autoxidized Al katoden ble analysert av XPS måling. Som vist i figur 2a, utstyrt XPS spekteret av Al 2 p orbital med tre topper. Toppene på 72.7, 74,3 og 75.5 eV tilsvarer metallisk Al atomer, γ fase av Al2O3og amorfe AlOx20. Elektrokjemiske syklisk voltammetry (CV) måling er utført for å bestemme valence band (VB) og ledningsforstyrrelser bandet (CB) energi nivåer av ZnCdS/ZnS QDs21. Som illustrert i figur 2b, var utbruddet oksidasjon potensielle og utbruddet reduksjon potensielle bestemt på å være-1.13 og 1.69 V, henholdsvis. Som et resultat, ble VB og CB verdiene for ZnCdS/ZnS QDs beregnet til 3.58 og 6,4 eV, henholdsvis. Vi målt funksjonene arbeid QDs laget og delvis oksidert Al katoden av UPS (figur 2 c). Funksjonene arbeid QDs og Al: Al2O3 var 3.87 og 3,5 eV, henholdsvis som ble beregnet ved å trekke energiene i videregående electron kantene fra energi ultrafiolett kilden han jeg (21.22 eV). Energi nivå diagrammet på enheten er gitt i figur 2d. Figur 2e og 2f figur viser energi nivå justering tegningene av QDs laget med Al og Al: Al2O3. Funksjon og Fermi-nivå av Al katoden ble tatt fra forrige rapport22,23.
Neste, vi målt TRPL spektra av de forskjellige QDs lag å avgjøre kostnader bærer dynamikken (Figur 3). TRPL kurvene var utstyrt med bi-eksponentiell henfall. For QDs, QDs/Al og QDs / Al: Al2O3 prøver, gjennomsnittlig levetid var 8.945, 4.839 og 5.414 ns, henholdsvis. Sammenlignet med QDs/Al eksempel, QDs / Al: Al2O3 prøven utstilt en lengre levetid, som kan tilskrives forbedring av elektron injeksjon og undertrykkelse av ikke-strålingen rekombinasjon.
For å bekrefte effekten av delvis autoxidized Al katoden på QD-LED apparat gjennomførelse, ble QDs emissive lag kontaktet med forskjellige katode fabrikkert. Ytelsesparameterne for QD-lysdioder med forskjellige katode oppsummeres i tabell 1. Enheten med ren Al katoden viser lav lysstyrke på 435 cd m-2 på grunn av ineffektiv kostnad injeksjon (figur 4a). For å forbedre evnen til elektronisk overføring, ble et 15 nm Alq3 lag introdusert som ETL å balansere de injiserte avgifter. Resultatet bedre lysstyrke QDs-LED enheten til 1300 cd m-2. Etter oksidering behandling viste QD-LED enheten (Al: Al2O3) en dramatisk forbedret ytelse med en maksimal lystetthet av 13,002 cd m-2 og en maksimal gjeldende effektiviteten av 1,15 cd A-1. Videre innsikt i forholdet mellom apparat gjennomførelse og oksidasjon behandling ble oppnådd ved å sette inn en supertynn Al2O3 lag (1,5 nm) som beskrevet i 24. Men utstilt Al2O3/Al enheten en maksimal lystetthet på 352 cd m-2, som har ingen forbedring sammenlignet med nakne Al-baserte enheten. Al2O3/Al:Al2O3 enheten utstilt en beskjeden nivå av lysstyrke og effektivitet (10 600 cd m-2 og 1,12 cd A-1), og en relativt høy turn-on spenning (definert som 1 cd m-2) på 4,8 V. The CE-J er kurver av QD-LED vist i figur 4b. Maksimal effektiviteten av enheter med Al: Al2O3 og Al2O3/Al:Al2O3 nådd 1,15 og 1,12 cd A-1, henholdsvis som var mye høyere enn for enheter med Al, Al 2 O3/Al og Alq3/Al katode. Generelt en høy anvendt spenning vil indusere romlige separasjon av elektron og hull wave og bør redusere strålingspådriv rekombinasjon rate inne QDs laget. Autoxidized Al: Al2O3 katoden kan undertrykke exciton slukke på høy nåværende tetthet, forbedret elektron injeksjon og skjulte blokkerer evner. Figur 4 c viser J-V og L-V kurver av QD-lysdioder som en funksjon av autoxidation tid. Optimalisert enheten ble oppnådd ved hjelp av en 12 h autoxidized Al katoden.
Figur 5a viser de normaliserte EL spektra av QD-LED basert på ulike katode. EL toppen av Al: Al2O3 enheten ble funnet på 457.3 nm med en FWHM av bare 21.4 nm, som indikerte et rent og blått lys uten noen parasittiske EL utslipp. Contrastively, viser EL spekteret basert på Alq3/Al katoden en parasittiske EL stammer fra Alq3. Stabil EL utslipp kan observeres fra Al: Al2O3 basert enhet under forskjellige anvendt biases (figur 5b). Som illustrert i figur 5 c, finner koordinaten til EL spektrum på utkanten av kommisjonen Internationale de L'Eclairage (CIE) Fargerenhet diagrammet, gir en høy mettede farger. Fig ure 5 d viser drift fotografier av QD-lysdioder, som lett kan tilberedes med stort område 1 cm2.
Figur 1: optiske egenskaper og morphologies av ZnCdS/ZnS gradert kjernen/skallbaserte blå QDs. (en) absorpsjon og PL spektra av ZnCdS/ZnS QDs distribuert i toluen løsning. (b) TEM bilde og (c) HRTEM bilde av QDs. (d) SEM bilde av QDs filmen spin-belagt på Poly-TPDET underlaget i enheten fabrikasjon. Gjengitt med tillatelse fra 19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: bruk av X-ray photoelectron spektroskopi (XPS) elektrokjemiske studie og ultrafiolett photoelectron spektroskopi (UPS) å oppdage strukturelle egenskapene og energien nivåer av QDs. (en) Al 2 p orbital XPS spektra av autoxidized Al: Al2O3 katoden. (b) av syklisk voltammetry (CV) kurver av ZnCdS/ZnS QDs løsningen. (c) UPS spektra av ZnCdS/ZnS QDs filmen og autoxidized Al: Al2O3 katoden forberedt på ITO underlag. Innfelt er fullstendig til spectra. (d) Flat bandet energinivået diagram av QD-LED enheten. (e) energinivået diagram QDs/Al grensesnitt og (f) av QDs / Al: Al2O3 grensesnitt. Gjengitt med tillatelse fra 19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: tid-løst photoluminescence forfall for QDs filmer kontakter med valgbare. Gjengitt med tillatelse fra referanse19. TRPL kurvene var utstyrt med bi-eksponentiell henfall. Sammenlignet med QDs/Al eksempel, QDs / Al: Al2O3 eksempel utstillinger en lengre levetid, som kan tilskrives forbedring av elektron injeksjon og undertrykkelse av ikke-strålingen rekombinasjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: EL ytelsen av QD-LEDs basert på ulike katode. (en) nåværende tetthet-luminans-spenning (J-L-V) og (b) gjeldende effektivitet-nåværende tetthet (CE-J) Egenskapskurver enheter med forskjellige katode. (c) The J-L-V kurver av enheter med forskjellige Al katoder autoxidized tid. Gjengitt med tillatelse fra19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: EL spectra, koordinater CIE og drift Foto et Al: Al2O3 basert QD-lysdioder. (en) EL spektra av QD-LED basert på Al, Al: Al2O3, Al2O3: Al, Al2O3/Al:Al2O3 og Alq3/Al katode. Innfelt er drift fotografier av QD-lysdioder med aktive området av 4 mm2. (b) EL spektra av QD-LED avledet fra diverse skjevheter. (c) CIE koordinatene av Al: Al2O3 basert QD-lysdioder. (d) fungerer bilder av QD-lysdioder med aktive området på 1 cm2. Gjengitt med tillatelse fra 19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Type utvalg | Topp luminans | Topp gjeldende effektivitet | Turn-on spenning | Utslipp peak | FWHM |
| (m-for cd-2) | (cd-1) | (V) | (nm) | (nm) | |
| Al | 435 | 0,11 | 3.56 | 459.1 | 22,5 |
| Al: Al2O3 | 13002 | 1.15 | 3.83 | 457.3 | 21.4 |
| Al2O3/Al | 352 | 0,11 | 3.70 | 458.8 | 20.9 |
| Al2O3/Al:Al2O3 | 10600 | 1.12 | 4,80 | 457.1 | 20,8 |
| Alq3/Al | 1300 | 0.57 | 4.20 | 455.9 | 17,5 |
Tabell 1: EL parametere av QD-LEDs basert på ulike katode. Gjengitt med tillatelse fra referanse19.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Enheten arkitekturen av den blå LED-QD består av en ITO gjennomsiktig anoden, en PEDOT:PSS HIL (30 nm), en Poly-TPDET HTL (40 nm), en ZnCdS/ZnS QDs EML (40 nm), og et Al: Al2O3 katoden (100 nm). På grunn av porøs karakter av Al katoden fikk vi en oksidert Al katoden ved å utsette det til oksygen. Figur 2e og 2f figur viser energi nivå justering diagrammene QDs lag med Al og Al: Al2O3. Når QDs kontakter med Al katoden, dannes en Schottky kontakt på QDs/Al grensesnittet, som introduserer stor intern motstand for å hindre elektron injeksjon fra katoden (figur 2e). Når QDs kontakter Al: Al2O3 katoden, en ohmsk kontakt blir dannet QDs / Al: Al2O3 grensesnitt (figur 2f), som reduserer elektron injeksjon barrieren og akselererer elektron injeksjon. Reduksjon av potensiell energi barriere på QDs/katoden grensesnittet forbedret elektron Injeksjonseffektiviteten og reduserte energiforbruket. For ytterligere å undersøke exciton slukke effekt på QDs/katoden grensesnittet, til TRPL spectra ble analysert (Figur 3). QDs / Al: Al2O3 eksempel viste en lengre PL nedbrytning tiden (5.414 ns) sammenlignet med QDs/Al prøven (4.839 ns), som angir lindring av luminescence slukke på QD/katoden grensesnitt25,26. Derfor kan forsterket enhet ytelsen tilskrives den reduserte potensiell barrieren og undertrykkelse av luminescence slukker.
Al: Al2O3 katoden kan tilberedes lettbetjente autoxidation prosedyrer. Det bør bemerkes at det er ingen ekstra ETL involvert i protokollen. Enheten resultatene forventes å være ytterligere forbedret etter kombinerer autoxidized Al: Al2O3 katoden med andre ETL (f.eksZnO)12,13,15.
I konklusjonen, vi har presentert en ny metode for å forbedre både lysstyrke og effektiviteten av blå QD-lysdioder med autoxidized Al katoden. Høy farge-mettet blå QD-lysdioder har vist med en topp lystettheten til 13,002 cd m-2 og en topp gjeldende effektiviteten av 1,15 cd A-1, som er blant de beste resultatene rapportert i andre arbeider. Forsterket enhet ytelsen kan tilskrives forbedret elektron injeksjon og undertrykt luminescence slukker. Derfor er metoden presentert i denne protokollen et viktig skritt mot realisering av høy ytelse blå LED QD-enheter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Vi har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av NSFC (51573042), The National nøkkelen grunnleggende forskning Program i Kina (973 prosjektet, 2015CB932201), grunnleggende forskningsmidler for sentral universitetene, Kina (JB2015RCJ02, 2016YQ06, 2016MS50, 2016XS47).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Indium Tin Oxide (ITO)-coated glass substrate |
CSG Holding Co., Ltd. | Resistivity≈10 Ω/sq | |
| Zinc powder | Sigma-Aldrich | 96454 | Molecular Weight 65.38 |
| Isopropyl alcohol | Beijing Chemical Reagent | 67-63-0 | Analytically pure |
| Toluene | Innochem | I01367 | Analytically pure |
| Acetone | Innochem | I01366 | Analytically pure |
| Hydrochloric acid | acros | 124210025 | 1 N standard solution |
| O-dichlorobenzene | acros | 396961000 | 98+%, Extra Dry |
| Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) | H. C.Stark | Clevious P VP Al 4083 | |
| Poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD) | Luminescence Technology | LT-N149 | |
| Aluminum tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) | Luminescence Technology | LT-E401 | |
| UV-O cleaner | Jelight Company | 92618 | |
| Filter | Jinteng | JTSF0303/0304 | Polyether sulfone (0.45 μm) |
| Ultrasonic cleaner | HECHUANG ULTRASONIC | KH-500DE | |
| Digital multimeter | UNI-T | UT39A | |
| Spin coater | IMECAS | KW-4A | |
| Digital hotplate | Stuart | SD160 |
References
- Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulović, V. Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies. Nat. Photonics. 7 (1), 13-23 (2012).
- Chen, O., Wei, H., Maurice, A., Bawendi, M., Reiss, P. Pure colors from core-shell quantum dots. MRS Bull. 38 (09), 696-702 (2013).
- Dai, X., Deng, Y., Peng, X., Jin, Y. Quantum-Dot Light-Emitting Diodes for Large-Area Displays: Towards the Dawn of Commercialization. Adv. Mater. 29 (14), (2017).
- Wang, L., et al. High-performance azure blue quantum dot light-emitting diodes via doping PVK in emitting layer. Org. Electron. 37, 280-286 (2016).
- Colvin, V., Schlamp, M., Alivisatos, A. P. Light-emitting diodes made from cadmium selenide nanocrystals and a semiconducting polymer. Nature. 370 (6488), 354-357 (1994).
- Tan, Z., et al. Colloidal nanocrystal-based light-emitting diodes fabricated on plastic toward flexible quantum dot optoelectronics. J. Appl. Phys. 105 (03), 034312 (2009).
- Tan, Z., et al. Bright and color-saturated emission from blue light-emitting diodes based on solution-processed colloidal nanocrystal quantum dots. Nano Lett. 7 (12), 3803-3807 (2007).
- Lee, C. -L., Nam, S. -W., Kim, V., Kim, J. -J., Kim, K. -B. Electroluminescence from monolayer of quantum dots formed by multiple dip-coating processes. physica status solidi (b). 246, 803-807 (2009).
- Lee, T. -C., et al. Rational Design of Charge-Neutral, Near-Infrared-Emitting Osmium(II) Complexes and OLED Fabrication. Advanced Functional Materials. 19, 2639-2647 (2009).
- Qian, L., Zheng, Y., Xue, J., Holloway, P. H. Stable and efficient quantum-dot light-emitting diodes based on solution-processed multilayer structures. Nat. Photonics. 5 (9), 543-548 (2011).
- Kwak, J., et al. Bright and efficient full-color colloidal quantum dot light-emitting diodes using an inverted device structure. Nano Lett. 12 (5), 2362-2366 (2012).
- Dai, X., et al. Solution-processed, high-performance light-emitting diodes based on quantum dots. Nature. 515 (7525), 96-99 (2014).
- Lee, K. -H., Lee, J. -H., Song, W. -S., Ko, H., Lee, C., Lee, J. -H., Yang, H. Highly efficient, color-pure, color-stable, blue quantum dots light-emitting devices. ACS Nano. 7 (8), 7295-7302 (2013).
- Shen, H., et al. High-efficient deep-blue light-emitting diodes by using high quality ZnxCd1-xS/ZnS core/shell quantum dots. Adv. Funct. Mater. 24 (16), 2367-2373 (2014).
- Wang, A., et al. Bright, efficient, and color-stable violet ZnSe-based quantum dot light-emitting diodes. Nanoscale. 7 (7), 2951-2959 (2015).
- Shen, H., et al. High-efficiency, low turn-on voltage blue-violet quantum-dot-based light-emitting diodes. Nano Lett. 15 (2), 1211-1216 (2015).
- Fokina, A., et al. The role of emission layer morphology on the enhanced performance of light-emitting diodes based on quantum dot-semiconducting polymer hybrids. Adv. Mater. Interfaces. 3 (18), 1600279 (2016).
- Yang, Y., et al. High-efficiency light-emitting devices based on quantum dots with tailored nanostructures. Nat. Photonics. 9, 259-266 (2015).
- Cheng, T., et al. Pure Blue and Highly Luminescent Quantum-Dot Light-Emitting Diodes with Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement via Partially Oxidized Aluminum Cathode. Adv. Opt. Mater. 5 (11), 1700035 (2017).
- Rotole, J. A., Sherwood, P. M. A. Gamma-Alumina (γ-Al2O3) by XPS. Surf. Sci. Spectra. 5 (1), 18-24 (1998).
- Liu, J., Yang, W., Li, Y., Fan, L., Li, Y. Electrochemical studies of the effects of the size, ligand and composition on the band structures of CdSe, CdTe and their alloy nanocrystals. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (10), 4778-4788 (2014).
- Abbaszadeh, D., Wetzelaer, G. A. H., Doumon, N. Y., Blom, P. W. M. Efficient polymer light-emitting diode with air-stable aluminum cathode. J. Appl. Phys. 119 (9), 095503 (2016).
- Yu, L., et al. 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. Acs Appl. Mater. Interfaces. 8 (1), 432-441 (2016).
- Li, F., Tang, H., Anderegg, J., Shinar, J. Fabrication and electroluminescence of double-layered organic light-emitting diodes with the Al2O3/Al cathode. J. Shinar, Appl. Phys. Lett. 70 (10), 1233-1235 (1997).
- Bai, Z., et al. Hydroxyl-Terminated CuInS2 Based Quantum Dots: Toward Efficient and Bright Light Emitting Diodes. Chemistry of Materials. 28, 1085-1091 (2016).
- Wang, Z., et al. Efficient and Stable Pure Green All-Inorganic Perovskite CsPbBr3 Light-Emitting Diodes with a Solution-Processed NiOx Interlayer. The Journal of Physical Chemistry C. , (2017).
