Gelişmiş elektron enjeksiyon ve Exciton hapsi için kısmen oksitlenmiş alüminyum katot tanıtımı tarafından saf mavi kuantum nokta ışık - yayan diyotlar

Işınımsal rekombinasyondan kaçınmak için deliklerin ve elektrotların yayıcı bir kuantum nokta katmanına dengeli enjeksiyonu, kuantum nokta tabanlı ışık yayan diyotların renk saflığı, kararlılığı ve verimliliği için kritik öneme sahiptir. Yüksek performanslı mavi kuantum noktalı ışık yayan diyotlar için eksiton hapsi altında elektrot enjeksiyonunu geliştirmek için kısmen oksitlenmiş bir alüminyum katot önerdik. Bu tekniğin ana avantajı, cihazda renk saflığını garanti eden ve üretim işlemlerini basitleştiren ek bir elektron taşıma tabakasının ifade edilmemesidir.

Prosedürlerin gösterilmesi, laboratuvarımda yüksek lisans öğrencisi olan Wenda Sun tarafından yapılacaktır. Prosedüre başlamak için, 15 milimetre genişliğinde şeritler halinde kare başına yaklaşık 10 ohm'luk bir dirence sahip 12 santimetreye 12 santimetre kaplı bir cam parçası kesin. ITO cam şeritlerini tozsuz bir bez ve saf etanol ile temizleyin.

ITO camının kurumasına izin verin. ITO camının iletken tarafında dijital multimetre ile kusur olup olmadığını kontrol edin. ITO cam şeridin merkezi boyunca uzunlamasına iki milimetre genişliğinde bir bölümü kaplamak için standart yapışkan bant kullanın.

Ardından, ITO camını petri kabı gibi sığ, aside dayanıklı bir kaba yerleştirin. ITO camının üzerine yaklaşık 0,5 milimetre kalınlığa kadar çinko tozu dökün. Cam ve çinko tozu tamamen suya batırılana kadar camın üzerine ağırlıkça %36 hidroklorik asit dökün.

Aşındırma işleminin 15 saniye devam etmesine izin verin. Ardından hidroklorik asit çözeltisini dökün. Kazınmış ITO camını hemen musluk suyuyla iyice durulayın.

Camı tozsuz bir bezle kurulayın ve yapışkan bandı çıkarın. Kazınmış ITO camını 15 dakika asetonda bekletin. ITO camındaki yapışkan kalıntılarını temizlemek için bir pamuk top kullanın.

Ardından, ITO camını bir cam kesici ile 15 milimetreye 15 milimetrelik parçalar halinde kesin. ITO cam parçalarını seyreltik deterjan çözeltisi, musluk suyu, deiyonize su, aseton ve izopropil alkol içinde sırayla her biri 15 dakika boyunca sonikleştirin. Daha sonra, ITO cam parçalarını bir nitrojen gazı akışı altında kurutun.

Parçaları 150 derecelik bir fırında beş dakika havada kurutun. Bittiğinde kuru parçaları havada saklayın. İmalattan önce, nitrojen dolgulu nemsiz bir torpido gözünde, 25 miligram poli-TPD'ye bir mililitre ortodiklorobenzen ekleyin.

Karışımı gece boyunca oda sıcaklığında karıştırın. Katman imalatına başlamak için, saklandığı buzdolabından bir ila altı PEDOT: PSS çözeltisini çıkarın. PEDOT: PSS çözeltisini oda sıcaklığında 20 dakika karıştırın.

PEDOT: PSS çözeltisi karışırken, temiz, kuru bir ITO cam alt tabakayı ultraviyole ozon odasında 15 dakika boyunca işlemden geçirin. Karıştırma ve ultraviyole-ozon işleminin her ikisi de bittiğinde, eşit olarak dağılmış PEDOT: PSS çözeltisinin yaklaşık iki mililitresini 10 mililitrelik bir şırıngaya çekin. Şırıngayı 0,45 mikrometre polieter cep telefonu filtresi ile donatın.

İşlem görmüş ITO cam alt tabakayı bir spin kaplayıcı aynasının ortasına sabitleyin. ITO camına iki damla filtrelenmiş PEDOT: PSS çözeltisi uygulayın. ITO camını 3.000 RPM'de 30 saniye boyunca sıkarak kaplayın.

Ardından, 30 nanometre kalınlığında bir PEDOT: PSS filmi elde etmek için PEDOT: PSS kaplı ITO camını 150 santigrat derecede 15 dakika boyunca tavlayın. Tavlanmış PEDOT: PSS kaplı alt tabakayı nitrojen dolgulu bir torpido gözü içindeki bir spin kaplayıcıya aktarın. Alt tabakaya 25 miligramdan mililitreye poli-TPD çözeltisinin 35 mikrolitresini uygulayın.

Alt tabakayı 3.000 RPM'de 30 saniye boyunca döndürün ve 40 nanometre kalınlığında bir poli-TPD film elde etmek için alt tabakayı 150 santigrat derecede 30 dakika pişirin. Daha sonra, torpido gözünde, 300 mikrolitre toluen içinde kısa zincirli bir oktanlı tiyol ile kaplanmış çinko-sülfür kuantum noktaları ile kaplanmış 4.29 miligram çinko-kadmiyum-sülfür çözülür. Poli-TPD kaplı alt tabakayı sıkma kaplayıcı aynasının ortasına sabitleyin.

Alt tabakaya 35 mikrolitre kuantum nokta çözeltisi uygulayın. Çinko-sülfür kuantum noktaları ile kaplanmış 40 nanometre kalınlığında bir çinko-kadmiyum-sülfür filmi elde etmek için alt tabakayı 3.000 RPM'de 30 saniye boyunca döndürün. Alt tabakayı nitrojen dolgulu nemsiz torpido gözünde saklayın.

Alüminyum-metal biriktirmeden önce, hazırlanan her bir alt tabaka üzerindeki iki milimetre genişliğindeki ITO kaplı şeritten PEDOT: PSS poli-TPD ve çinko-sülfür kuantum nokta katmanları ile kaplanmış çinko-kadmiyum-sülfürü kazımak için grametre gibi dar bir kazıyıcı kullanın. Alt tabakaları desenli metal maskelerle kaplayın ve maskelenmiş alt tabakaları bir termal buharlaşma odasına aktarın. Hazne 10 ila eksi dört paskal arasında veya altında olduğunda, alüminyum elektrotları oluşturmak için saniyede bir angstrom'da 10 nanometre alüminyum biriktirir.

Alüminyum elektrot otoksidasyon prosedürüne başlamak için, cihazları %80 nitrojen ve %20 oksijen içeren susuz gaz karışımı içeren bir kaba bağlı bir vakumlu fırına yerleştirin. Fırını yaklaşık 267 paskal'a kadar düşürün. Ardından, susuz nitrojen-gaz karışımı ile fırını üç kez 10 ila dört paskal olacak şekilde basınçlandırın.

Mavi QD-LED'leri elde etmek için cihazları oda sıcaklığında istenen süre boyunca oksitleyin. Cihazları nitrojen dolgulu, nemsiz bir torpido gözünde saklayın. Otooksitlenmiş bir alüminyum katodun x-ışını foto elektron spektrumu, sırasıyla metalik alüminyum iyonlarına, Alüminyum-3 oksidin gama fazına ve amorf alüminaya karşılık gelen üç tepe ile donatılabilir.

Zamanla çözülen fotolüminesans spektroskopisi, alüminyum oksit numuneleri ile alüminyum tarafından kuantum noktalarının, alüminyum numuneleri tarafından kuantum noktalarından daha uzun ömürlere sahip olduğunu gösterdi, bu da gelişmiş bir elektron enjeksiyonuna ve kuantum noktalarındaki ışınımsal olmayan rekombinasyonun alüminyum tarafından alüminyum tarafından bastırılmasına bağlandı. Saf alüminyum katodlu bir QD-LED cihazı, verimsiz şarj enjeksiyonuna atfedilen düşük parlaklığa sahipti. Elektronik iletimi kolaylaştırmak için 15 nanometre alüminyum Q3 katmanının tanıtılması, parlaklığı metrekare başına 1300 kandela'ya çıkardı.

Oksidasyon işlemi, 12 saatlik oksidasyondan sonra metrekare başına maksimum 13.002 kandela parlaklık ve amper başına maksimum 1.15 kandela akım verimliliği elde eden alüminyum oksit cihazı ile cihaz performansını önemli ölçüde artırdı. Alüminyum oksit cihazı ile alüminyum, gelişmiş elektron enjeksiyonu ve delik engelleme yetenekleri nedeniyle yüksek akım yoğunluklarında eksitron söndürmeyi baskılayabilir. Alüminyum ile alüminyum oksit cihazının emisyon zirvesi 457.3 nanometrede meydana geldi ve tam genişlikte yarım maksimum 21.4 nanometre ile parazitik elektrominesans emisyonu olmayan saf mavi ışığı gösterdi.

Emisyon, uygulanan çeşitli önyargılar altında sabit kalır. Bu yöntem için ilk olarak, alüminyum katotların havaya maruz kalmasının mavi QD cihazlarının performansını artırabileceğine dair araştırmayı incelememizden ilham aldık. Çinko-sülfür QD-LED'ler ile mavi çinko-kadmiyum-sülfür kaplamanın kaplanmış bir lüminesansı, kısmen oksitlenmiş bir katot kullanılarak elde edilmiştir.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa 12 saat içinde yapılabilir. Bu prosedürü denerken, oksidasyon süresini kesinlikle göz önünde bulundurmayı unutmayın. Bu prosedürü takiben, cihaz performansını daha da iyileştirmek için ek bir elektron taşıma katmanının eklenmesi gibi başka yöntemler de gerçekleştirilebilir.

Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, mavi QD-LED alanındaki araştırmacıların, cihaz performansını iyileştirmek için oksitlenmiş alüminyum katodu keşfetmelerinin yolunu açtı. Bu videoyu izledikten sonra, kolay kontrol edilen bir oksidasyon prosedürü ile yüksek performanslı QD-LED'lerin nasıl üretileceğini iyi anlamış olmalısınız.