حقن الإلكترون المحسنة وحبس أكسيتون للصمامات الثنائية – ينبعث الضوء الكم-نقطة زرقاء نقية بإدخال الكاثود الألومنيوم المؤكسد جزئيا
Summary
ويرد بروتوكول لاختلاق عالية الأداء، ونقية زرقاء زنكدس/زولمتربتان-تعتمد الكم نقاط الضوء – ينبعث الثنائيات التي توظف كاثود ألومنيوم أوتوكسيديزيد.
Abstract
الأحمر مستقرة وفعالة (R) والأخضر (G)، ومصادر الضوء الأزرق (ب) استناداً إلى الكم الحل معالجة النقاط (قدس) تؤدي أدواراً هامة في تكنولوجيات الإضاءة الحالة الصلبة ويعرض الجيل القادم. السطوع وكفاءة الأزرق المستندة إلى قدس الضوء – ينبعث الثنائيات (LEDs) تظل أدنى من نظيراتها الحمراء والخضراء، بسبب طبيعتها غير المواتية مستويات الطاقة من ألوان مختلفة من الضوء. لحل هذه المشاكل، وينبغي تصميم هيكل جهاز لتحقيق التوازن بين حقن الثقوب والإلكترونات في طبقة QD انبعاثاتها. هذه الوثيقة، من خلال استراتيجية بسيطة autoxidation، نقية QD-المصابيح الزرقاء التي مشرق وكفاءة عالية أثبتت، بهيكل إيتو/PEDOT:PSS/بولي-TPD/قدس/: مباراة2س3. يمكن فعالية الرصيد حقن أوتوكسيديزيد: مباراة2س3 الكاثود وتعزيز التعديل الإشعاعي دون إدخال طبقة نقل الإلكترون إضافية (ETL). كنتيجة لذلك، يتم تحقيق عالية المشبعة اللون الأزرق QD-المصابيح مع الإنارة قصوى خلال مؤتمر نزع السلاح 13,000 م-2، وأقصى قدر من كفاءة الحالية من 1.15 cd A-1. يمهد الإجراء أوتوكسيديشن التي تسيطر عليها بسهولة الطريق لتحقيق الأداء العالي الأزرق QD-المصابيح.
Introduction
– الضوء ينبعث الثنائيات (LEDs) استناداً إلى نقاط الكم الغروية أشباه الموصلات وقد اجتذبت اهتماما كبيرا بسبب مزاياها الفريدة، بما في ذلك التجهيز الحل والطول الموجي الانبعاثات الانضباطي ونقاء اللون ممتازة، تصنيع مرنة ومنخفضة تكلفة تجهيز1،2،،من34. منذ مظاهرات المستندة إلى قدس المصابيح الأولى في عام 1994، قد كرست جهودا هائلة لهندسة المواد والأجهزة هياكل5،،من67. جهاز QD-الصمام نموذجي صمم ليكون بنية ساندويتش الطبقات الثلاث التي تتكون من ثقب طبقة نقل (هتل) وطبقة وكطبقة نقل الإلكترون (ETL). اختيار طبقة النقل تهمة مناسبة أمر بالغ الأهمية لتحقيق التوازن بين حقن الثقوب والإلكترونات في طبقة انبعاثاتها للتعديل الإشعاعي. في الوقت الراهن، أودعت فراغ الجزيئات الصغيرة تستخدم على نطاق واسع يتل، على سبيل المثال، باثوكوبرويني (BCP) و tris(8-Hydroxyquinolinate) (ألق3) و 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)8. ومع ذلك، يسبب حقن الناقل غير متوازن وكثيراً ما تحول المنطقة جزئ يتل، مما يجعل الانبعاثات electroluminescence الطفيلية غير المرغوب فيها (ش) وتدهور أداء الجهاز9.
لتعزيز كفاءة الجهاز والاستقرار البيئي، أدخلت معالجة حل جسيمات نانوية أكسيد الزنك كطبقة نقل إلكترون بدلاً من المواد جزيء صغير المودعة في فراغ. وقد عرضت مشرقة جداً RGB QD-المصابيح لهندسة الأجهزة التقليدية، عرض الإنارة حتى 31,000، و 68,000، ومؤتمر نزع السلاح 4,200 م-2 للانبعاثات من اللون البرتقالي-الأحمر والأخضر والأزرق، على التوالي10. لهيكل جهاز مقلوب، عالية الأداء RGB QD-المصابيح مع انخفاض بدوره في الجهد بنجاح أظهرت مع سطوع والكفاءة الخارجية الكم (آق) 23,040 cd م-2 و 7.3% للاحمر، م 218,800 مؤتمر نزع السلاح-2 5.8 في المائة بالنسبة الأخضر، ومؤتمر نزع السلاح 2,250 م-2 و 1.7 في المائة للأزرق، على التوالي11. لتحقيق التوازن تهمة حقن والحفاظ على طبقة قدس، أدرجت العزل poly(methylmethacrylate) (البولي ميثيل ميثا اكريلات) رقيقة بين قدس ويتل أكسيد الزنك. محسن الأحمر العميق QD-المصابيح معارضها الكم الخارجية عالية الكفاءة تصل إلى 20.5 في المائة، وجهد منخفض دورة على فقط 1.7 V12.
وعلاوة على ذلك، تحسين البصرية الإلكترونية خصائص والنانو لقدس أيضا يلعب دوراً حاسما في تعزيز أداء الجهاز. على سبيل المثال، قدس الأزرق الفلورية العالية مع الكم photoluminescence العائد (بلقي) تصل إلى 98% تم تصنيعه عن طريق الاستفادة المثلى من زولمتربتان القصف الساعة13. قدس وبالمثل، عالية الجودة، والبنفسجي والأزرق مع قرب 100% بلك تم تصنيعه بدقة التحكم في درجة الحرارة رد فعل. البنفسجي والأزرق قدس تقودها الأجهزة أظهرت الإنارة ملحوظا واق ما يصل إلى مؤتمر نزع السلاح 4,200 م-2 و 3.8 في المائة، على التوالي14. هذا الأسلوب التجميعي ينطبق أيضا على البنفسجي زنسي/زولمتربتان الأساسية شل قدس، ومعارضها QD-المصابيح الإنارة عالية (2,632 cd م-2) والكفاءة (EQE=7.83%) باستخدام خالية على القرص المضغوط قدس15. حيث أظهرت النقاط الكم الأزرق مع بلقي عالية، رسوم عالية الكفاءة الحقن في طبقة قدس يلعب دوراً حاسما آخر في اختﻻق QD-المصابيح عالية الأداء. بالاستعاضة عن فترة طويلة سلسلة حمض الأولييك يغاندس لتقصير يغاندس 1-أوكتانيثيول، تنقل الإلكترون الفيلم قدس زيادة شقين، وقيمة آق عالية أكثر من 10% وحصل على16. يمكن أيضا تحسين مورفولوجية الفيلم قدس تبادل يجند السطحية وقمع تبريد photoluminescence بين قدس. على سبيل المثال، أظهرت قدس تقودها الجهاز تحسين الأداء باستخدام الهجينة البوليمر قدس انتشارية كيميائيا المطعمة17. وعلاوة على ذلك، أعدت قدس عالية الأداء من خلال التحسين معقول لتكوين متدرج وسمك شل قدس، سبب حقن تهمة المحسنة، والنقل، وممارسو18.
في هذا العمل، قدمنا كاثود ألومنيوم (Al) أوتوكسيديزيد جزئي لتحسين أداء زنكدس/زولمتربتان متدرج الأساسية/المستندة إلى شل الأزرق QD-المصابيح19. وأكد تغيير حاجز الطاقة الكامنة الكاثود Al مطيافية الأشعة فوق البنفسجية النانومترية (UPS) والأشعة السينية النانومترية القياس الطيفي (XPS). وعلاوة على ذلك، تهمة السريع ديناميات الناقل في قدس وقدس/بن/حللت: مباراة2س3 واجهة بقياسات photoluminescence حل الوقت (تربل). بغية مواصلة التحقق من تأثير ال المؤكسد جزئيا على أداء الجهاز, QD-المصابيح مع الزركونيم مختلفة (Al فقط، مباراة:2س3، Al2O3/Al، Al2O3/Al:Al2س3، و ألق3/Al) كانت ملفقة. كنتيجة، أزرق خالص عالية الأداء وقد عرضت QD-المصابيح باستخدام: مباراة2س3 الزركونيم، مع الإنارة كحد أقصى من القرص المضغوط 13,002 م-2 وكفاءة الحالية ذروة من 1.15 cd A-1. وعلاوة على ذلك، هناك لم يتل العضوية الإضافية المعنية في بنية الجهاز، الذي يمكن تجنب ش الطفيلية غير المرغوب فيها لضمان نقاء اللون تحت مختلف العامل الفولتية.
Protocol
Representative Results
Discussion
بنية الجهاز الأزرق QD-الصمام يتكون من إيتو شفافية اﻷنود HIL PEDOT:PSS (30 نانومتر)، “هتل” بولي-TPD (40 نانومتر)، “يمل قدس” زنكدس/زولمتربتان (40 نانومتر)، وكاثود3 2س: مباراة (100 نانومتر). نظراً لطابع الكاثود Al المسامية، حصلنا كاثود Al المؤكسدة التي يعرضها للأوكسجين. 2e الشكل و <strong c…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل تشرف (51573042)، الوطنية المفتاح الأساسي البحث البرنامج الصين (973 المشروع، 2015CB932201)، أموال البحوث الأساسية للجامعات الوسطى، الصين (JB2015RCJ02، 2016YQ06، 2016MS50، 2016XS47).
Materials
| 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).
