आंशिक रूप से ऑक्सीकरण एल्यूमीनियम कैथोड शुरू करके शुद्ध नीले क्वांटम-डॉट प्रकाश उत्सर्जक डायोड के लिए बढ़ाया इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन और Exciton संशोधन
Summary
एक प्रोटोकॉल उच्च प्रदर्शन, शुद्ध नीले ZnCdS/ZnS आधारित क्वांटम डॉट्स प्रकाश उत्सर्जक डायोड एक autoxidized एल्यूमीनियम कैथोड को रोजगार के निर्माण के लिए प्रस्तुत किया है ।
Abstract
स्थिर और कुशल लाल (नि.), ग्रीन (जी), और ब्लू (बी) प्रकाश स्रोतों समाधान के आधार पर प्रसंस्कृत क्वांटम डॉट्स (QDs) अगली पीढ़ी प्रदर्शित करता है और ठोस राज्य प्रकाश प्रौद्योगिकियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । चमक और नीली QDs आधारित प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल ई डी) की क्षमता अपने लाल और हरे समकक्षों के लिए अवर रहते हैं, प्रकाश के विभिन्न रंगों के अंतर्निहित प्रतिकूल ऊर्जा स्तर के कारण. इन समस्याओं को हल करने के लिए, एक डिवाइस संरचना छोड़नेवाला QD परत में इंजेक्शन छेद और इलेक्ट्रॉनों संतुलन के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए । इस के साथ साथ, एक सरल autoxidation रणनीति के माध्यम से, शुद्ध नीले QD-एल ई डी जो अत्यधिक उज्ज्वल है और कुशल प्रदर्शन कर रहे हैं, इतो/PEDOT की संरचना के साथ: PSS/पाली-TPD/QDs/अल: अल2ओ3। autoxidized अल: अल2ओ3 कैथोड प्रभावी ढंग से इंजेक्शन शुल्क संतुलन और एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन परिवहन परत (ETL) शुरू करने के बिना radiating संयोजन बढ़ाने कर सकते हैं । एक परिणाम के रूप में, उच्च रंग-संतृप्त ब्लू QD-एल ई डी १३,००० सीडी एम पर एक अधिकतम चमकदार के साथ प्राप्त कर रहे हैं-2, और एक अधिकतम वर्तमान दक्षता की १.१५ cd a-1. आसानी से नियंत्रित autoxidation प्रक्रिया उच्च प्रदर्शन ब्लू QD-एल ई डी प्राप्त करने के लिए मार्ग प्रशस्त ।
Introduction
कोलाइडयन अर्धचालक क्वांटम डॉट्स पर आधारित प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल ई डी) उनके अद्वितीय लाभ, समाधान प्रक्रिया, स्वरित्र उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य, उत्कृष्ट रंग शुद्धता, लचीला निर्माण, और कम सहित के कारण महान रुचि को आकर्षित किया है संसाधन लागत1,2,3,4। QDs के पहले प्रदर्शनों के बाद से १९९४ में एल ई डी आधारित है, जबरदस्त प्रयासों सामग्री और उपकरण संरचनाओं5,6,7इंजीनियरिंग के लिए समर्पित किया गया है । एक ठेठ QD-एलईडी डिवाइस एक छेद परिवहन परत (HTL), एक छोड़नेवाला परत, और एक इलेक्ट्रॉन परिवहन परत (ETL) के होते हैं, जो एक तीन स्तरित सैंडविच वास्तुकला के लिए बनाया गया है । एक उपयुक्त प्रभारी परिवहन परत के विकल्प radiating के संयोजन के लिए छोड़नेवाला परत में इंजेक्शन छेद और इलेक्ट्रॉनों संतुलन के लिए महत्वपूर्ण है । वर्तमान में, निर्वात जमा छोटे अणुओं व्यापक रूप से ETL के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं, मसलन, bathocuproine (BCP), tris (८-Hydroxyquinolinate) (Alq३), और ३-(biphenyl-४-yl)-५-(४-tertbutylphenyl) -4-फिनाइल-4H-१, २, ४-triazole (TAZ)८. हालांकि, असंतुलित वाहक इंजेक्शन अक्सर ETL करने के लिए संयोजन क्षेत्र बदलाव का कारण बनता है, अवांछित परजीवी electroluminescence (एल) उत्सर्जन और बिगड़ती डिवाइस प्रदर्शन9बनाने ।
उपकरण कुशलता और पर्यावरणीय स्थिरता को बढ़ाने के लिए समाधान-प्रसंस्कृत जिंग नैनोकणों को निर्वात-जमा छोटे-अणु पदार्थों के बदले इलेक्ट्रॉनक परिवहन परत के रूप में पेश किया गया. उच्च उज्ज्वल आरजीबी QD-एल ई डी पारंपरिक डिवाइस वास्तुकला के लिए प्रदर्शन किया, ३१,०००, ६८,०००, और ४,२०० सीडी एम-2 के उत्सर्जन के लिए चमकदार दिखा रहे थे-लाल, हरे और नीले, क्रमशः10। एक औंधा डिवाइस वास्तुकला, उच्च प्रदर्शन आरजीबी QD-वोल्टेज पर कम मोड़ के साथ एल ई डी के लिए सफलतापूर्वक चमक और बाहरी क्वांटम क्षमता (EQE) के साथ प्रदर्शन किया गया २३,०४० सीडी एम-2 और ७.३% के लिए लाल, २१८,८०० सीडी एम-2 और ५.८% के लिए ग्रीन, और २,२५० सीडी एम-2 और १.७% नीले, क्रमशः11के लिए । इंजेक्शन शुल्क को संतुलित करने और QDs छोड़नेवाला परत को संरक्षित करने के लिए, एक अछूता पाली (methylmethacrylate) (पीएमएमए) पतली फिल्म QDs और जिंग ETL के बीच डाला गया था । अनुकूलित गहरे लाल QD-एल ई डी के लिए उच्च बाह्य क्वांटम क्षमता का प्रदर्शन २०.५% और एक कम बारी वोल्टेज पर केवल १.७ V12।
इसके अलावा, optoelectronic गुण और QDs के nanostructures का अनुकूलन भी डिवाइस के प्रदर्शन को बढ़ाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । उदाहरण के लिए, photoluminescence क्वांटम उपज (PLQE) ९८% तक के साथ अत्यधिक फ्लोरोसेंट नीले QDs ZnS समय13के अनुकूलन के माध्यम से संश्लेषित किया गया । इसी प्रकार, उच्च गुणवत्ता, बैंगनी-नीले QDs निकट १००% PLQE के साथ ठीक प्रतिक्रिया तापमान को नियंत्रित करने के द्वारा संश्लेषित किया गया । वायलेट-ब्लू QDs-एलईडी उपकरणों उल्लेखनीय चमकदार और EQE अप करने के लिए ४,२०० सीडी एम-2 और ३.८%, क्रमशः14दिखाया । इस संश्लेषण विधि भी वायलेट ZnSe/ZnS कोर/शेल QDs के लिए लागू है, QD-एल ई डी का प्रदर्शन उच्च चमकदार (२,६३२ सीडी एम-2) और दक्षता (EQE = 7.83%) cd-free QDs15का उपयोग करके । के बाद से उच्च PLQE के साथ नीले क्वांटम डॉट्स का प्रदर्शन किया गया है, QDs परत में उच्च प्रभार इंजेक्शन दक्षता उच्च प्रदर्शन QD-एल ई डी के निर्माण में एक और महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । लंबी श्रृंखला ओलिक एसिड लाइगैंडों प्रतिस्थापन द्वारा 1-octanethiol लाइगैंडों छोटा करने के लिए, QDs फिल्म की इलेक्ट्रॉन गतिशीलता दो गुना बढ़ गया था, और 10% से अधिक एक उच्च EQE मूल्य16प्राप्त किया गया था । भूतल ligand एक्सचेंज भी QDs फिल्म की आकृति विज्ञान में सुधार और QDs के बीच photoluminescence शमन दबा कर सकते हैं । उदाहरण के लिए, QDs-एलईडी रासायनिक भ्रष्टाचारी QDs-semiconducting पॉलिमर संकर17का उपयोग करके बेहतर डिवाइस प्रदर्शन दिखाया. इसके अलावा, उच्च प्रदर्शन QDs वर्गीकृत संरचना और QDs खोल की मोटाई के उचित अनुकूलन के माध्यम से तैयार किया गया, बढ़ाया चार्ज इंजेक्शन, परिवहन के कारण, और18संयोजन ।
इस काम में, हम एक आंशिक autoxidized एल्यूमिनियम (अल) कैथोड ZnCdS/ZnS वर्गीकृत कोर/शैल आधारित ब्लू QD-एल ई डी के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए शुरू की19. अल कैथोड के संभावित ऊर्जा बैरियर के बदलाव की पुष्टि पराबैंगनी photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (यूपीएस) और एक्स-रे photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) ने की । इसके अलावा, QDs/अल और QDs/अल: अल2ओ3 इंटरफेस में फास्ट चार्ज वाहक गतिशीलता समय-हल photoluminescence (TRPL) माप द्वारा विश्लेषण किया गया । आदेश में और आंशिक रूप से डिवाइस के प्रदर्शन पर ऑक्सीकरण अल के प्रभाव को मांय करने के लिए, QD-अलग कैथोड के साथ एल ई डी (अल केवल, अल: अल2हे3, अल2हे3/Al, अल2ओ3/Al: अल2ओ3, और Alq3/Al) गढ़े थे । एक परिणाम के रूप में, उच्च प्रदर्शन शुद्ध ब्लू QD-एल ई डी का काम अल: अल2ओ3 कैथोड, १३,००२ सीडी एम-2 और १.१५ सीडी के एक चोटी वर्तमान दक्षता के साथ एक-1की अधिकतम चमक के साथ प्रदर्शन किया गया । इसके अलावा, वहां कोई अतिरिक्त कार्बनिक ETL डिवाइस वास्तुकला, जो अवांछित परजीवी एल से बचने के लिए अलग काम कर वोल्टेज के तहत रंग शुद्धता की गारंटी कर सकते में शामिल किया गया था ।
Protocol
Representative Results
Discussion
नीले QD के नेतृत्व में डिवाइस वास्तुकला एक इतो पारदर्शी anode के होते हैं, एक PEDOT: PSS HIL (30 एनएम), एक पाली-TPD HTL (४० एनएम), एक ZnCdS/ZnS QDs EML (४० एनएम), और एक अल: अल2ओ3 कैथोड (१०० एनएम) । अल कैथोड के छिद्रित चरित्र के कारण, हम य?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम NSFC (५१५७३०४२), चीन के राष्ट्रीय प्रमुख बुनियादी अनुसंधान कार्यक्रम (९७३ परियोजना, 2015CB932201), केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष, चीन (JB2015RCJ02, 2016YQ06, 2016MS50, 2016XS47) द्वारा समर्थित किया गया था ।
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 |
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