Summary
Ein Protokoll wird für die Herstellung von Hochleistungs-, reine blau ZnCdS/ZnS-basierte Quantum Dots Leuchtdioden durch den Einsatz einer Autoxidized Aluminium Kathode vorgestellt.
Abstract
Stabile und effiziente rot (R), grün (G) und blau (B) Lichtquellen basierend auf Lösung verarbeitet Quantenpunkte (QDs) spielen eine wichtige Rolle in der nächsten Generation Displays und Solid-State Lighting Technologies. Die Helligkeit und Effizienz der blauen QDs-basierten Leuchtdioden (LEDs) bleiben ihre roten und grünen Kollegen, durch die von Natur aus ungünstige Energieniveaus der verschiedenen Lichtfarben unterlegen. Um diese Probleme zu lösen, sollte ein Gerätestruktur entworfen werden, die Injektion Löcher und Elektronen in die emissiven QD-Schicht auszugleichen. Hierin, durch eine einfache Autoxidation Strategie reine blaue QD-LEDs sind sehr hell und effizient werden demonstriert, mit einer Struktur von ITO / Ausbildungsstellen / Poly-TPD/QDs/Al: Al2O3. Autoxidized Al: Al2O3 Kathode kann effektiv die injizierten Gebühren balance und Strahlungs Rekombination erhöhen, ohne die Einführung einer zusätzlichen Elektron Transportschicht (ETL). Dadurch werden hohe Farbe gesättigt blau QD-LEDs mit einer maximalen Helligkeit über 13.000 cd m-2und eine maximale Stromausbeute von 1,15 cd A-1erreicht. Leichtführig Autoxidation Verfahren ebnet den Weg für die Verwirklichung von Hochleistungs-blaue QD-LEDs.
Introduction
Leuchtdioden (LEDs) basierend auf kolloidalen Halbleiter-Quantenpunkte haben großes Interesse aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile, einschließlich Lösung Verarbeitbarkeit, Durchstimmbare Emissionswellenlänge hervorragende Farbreinheit, flexible Fertigung und niedrige angezogen. Verarbeitung kostet1,2,3,4. Seit die ersten Demonstrationen von QDs-basierten LEDs im Jahr 1994 haben enorme Anstrengungen gewidmet engineering Materialien und Gerät Strukturen5,6,7. Ein typisches QD-LED-Gerät soll eine dreischichtigen Sandwich-Architektur besteht aus einem Loch-Transportschicht (HTL), eine emissiven Schicht und ein Elektron Transportschicht (ETL) haben. Die Wahl der geeigneten kostenlos Transportschicht ist entscheidend für die injizierten Löcher und Elektronen in den emissiven Layer für Strahlungs Rekombination auszugleichen. Derzeit sind kleine Moleküle Vakuum hinterlegt als ETL, z. B. Bathocuproine (BCP), tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq-3) und 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)8verbreitet. Allerdings bewirkt die unausgewogene Träger Injektion oft die Rekombination Region Verschiebung, ETL, wodurch unerwünschte parasitäre Elektrolumineszenz (EL) Emission und der sich verschlechternden Gerät Leistung9.
Um das Gerät Effizienz und ökologische Stabilität zu erhöhen, wurden Lösung verarbeitet ZnO Nanopartikel als Elektronentransport Schicht anstatt Vakuum hinterlegt kleine Molekül Materialien eingeführt. Extrem helles RGB QD-LEDs wurden für herkömmliches Gerät Architektur demonstriert Leuchtkraft bis zu 31.000, 68.000 und 4.200 cd m-2 für Emission von Orange-rot, grün und blau, jeweils10zeigen. Für eine invertierte Gerät Architektur Hochleistungs-RGB-QD-LEDs mit niedriger schalten Spannung wurden erfolgreich demonstriert mit Helligkeit und externer Quanten-Effizienz (EEP) von 23.040 cd m-2 und 7,3 % für Rot, 218.800 cd m-2 und 5,8 % für Grün, und 2.250 cd m-2 und 1,7 % für blau, bzw.11. Die injizierten Gebühren zu balancieren und bewahren die QDs emissiven Schicht, war eine dünne poly(methylmethacrylate) (PMMA)-Isolierfolie zwischen QDs und ZnO ETL eingefügt. Die optimierte tiefrote QD-LEDs ausgestellt hohe externe Quantum Wirkungsgrade bis zu 20,5 % und einer geringen Turn-on-Spannung von nur 1,7 V12.
Optimierung der optoelektronischen spielt Eigenschaften und Nanostrukturen QDs auch eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Geräteleistung. Zum Beispiel stark fluoreszierende blau QDs mit Photolumineszenz Quantum yield (PLQE) bis zu 98 % durch Optimierung der Beschuss Zeit13ZnS synthetisiert wurden. In ähnlicher Weise qualitativ hochwertige, violett-blau QDs mit in der Nähe von 100 % PLQE durch die präzise Steuerung der Reaktionstemperatur synthetisiert wurden. Die violett-blauen QDs-LED Geräte zeigte bemerkenswerte Leuchtdichte und EEP bis zu 4.200 cd m-2 und 3,8 % bzw.14. Diese Synthese-Methode gilt auch für violette ZnSe/ZnS Kern/Schale QDs, QD-LEDs ausgestellten hohe Leuchtdichte (2.632 cd m-2) und Effizienz (EQE=7.83%) mithilfe von Cd-freie QDs15. Da blaue Quantenpunkte mit hohen PLQE nachgewiesen wurden, spielt hohen ladewirkungsgrad Injektion in die QDs Schicht eine weitere entscheidende Rolle bei der Herstellung von Hochleistungs-QD-LEDs. Mit der Substitution von lange Kette Ölsäure Liganden um 1-Octanethiol-Liganden zu verkürzen, die Elektron-Mobilität von QDs Film war erhöhte zweifach, und ein hoher EEP-Wert über 10 % wurde16erreicht. Der Oberfläche Ligand Austausch kann auch verbessern die Morphologie der QDs Film und unterdrücken die Photolumineszenz abschrecken unter QDs. Zum Beispiel zeigte QDs-LED verbesserte Geräteleistung mit chemisch veredelte QDs halbleitenden Polymer Hybriden17. Außerdem wurden durch angemessene Optimierung der abgestuften Zusammensetzung und Dicke der Schale QDs, aufgrund der verbesserten Ladungsinjektion, Transport und Rekombination18Hochleistungs-QDs vorbereitet.
In dieser Arbeit haben wir eine partielle Autoxidized Aluminium (Al) Kathode zur Verbesserung der Leistung von ZnCdS/ZnS benotet Kern/Schale-basierten blaue QD-LEDs19eingeführt. Die Änderung der potentiellen Energiebarriere der Al Kathode wurde durch ultraviolette Photoelektronen-Spektroskopie (UPS) und Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) bestätigt. Darüber hinaus laden die schnelle Träger Dynamik am QDs/Al und QDs / Al: Al2O3 Schnittstelle analysiert wurden durch Zeitaufgelöste Photolumineszenz (TRPL) Messungen. Um die Beeinflussung der teilweise oxidierten Al Geräteleistung, QD-LEDs mit unterschiedlichen Kathoden weiter zu validieren (nur Al, Al: Al2O3, Al2O3/Al, Al2O3/Al:Al2O3, und ALQ3/Al) hergestellt wurden. Als Ergebnis, reines Blau Hochleistungs QD-LEDs gezeigt wurden, durch den Einsatz von Al: Al2O3 Kathoden mit einer maximale Leuchtdichte von 13.002 cd m-2 und einem aktuellen Spitzenwirkungsgrad von 1,15 cd A-1. Darüber hinaus war der Gerät-Architektur, die unerwünschte parasitäre EL garantieren die Reinheit der Farbe unter verschiedenen Arbeiten Spannungen zu vermeiden, können keine zusätzlichen organischen ETL beteiligt.
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Protocol
1. Muster Ätzen von Indium-Zinn-Oxid (ITO) Glas
- Schneiden Sie große Stücke von ITO-Glas (12 cm × 12 cm) in 15 mm breite Streifen. Reinigen Sie die ITO Glas-Oberfläche mit einem staubfreien Tuch mit Alkohol.
- Überprüfen Sie die leitende Seite der ITO-Glas mit einem digitalen Multimeter. Decken Sie die aktive Fläche des ITO-Glas mit Klebeband, so dass die aktive Fläche 2 mm breit in der Mitte ist.
- Die Zink-Pulver auf dem ITO Glas (bis zu einer Dicke von ca. 0,5 mm).
- Die Salzsäure-Lösung (36 Gew.-%) auf die Oberfläche der ITO-Glas gießen und lassen das ITO-Glas komplett in Salzsäure-Lösung einweichen, dann Ätzen für 15 s.
- Gießen Sie die Salzsäure-Lösung nach Korrosion, dann spülen Sie das ITO-Glas mit Wasser. Entfernen Sie das Klebeband auf dem ITO Glas.
2. Reinigung der ITO-Glas
- Tauchen Sie das ITO-Glas in einer Petrischale mit Aceton-Lösung für 15 min. Wischen aus der Klebstoff auf die ITO-Glas mit einem Wattebausch.
- Geschnitten Sie das ITO-Glas in quadratische Stücke (ca. 15 mm × 15 mm) mit einem Glasschneider.
- Beschallen Sie das ITO-Glas sequenziell in Waschmittel Wasser, Leitungswasser, deionisiertes Wasser, Aceton und Isopropyl-Alkohol für 15 min.
- Föhnen Sie das ITO-Glas mit Stickstoffgas durch Trocknen im Backofen bei 150 ° C für 5 min in Luftatmosphäre gefolgt.
- Das gereinigte ITO-Glas in einer UV-Ozon-Kammer und 15 min beschallen.
3. Herstellung einer Loch-Injektion-Schicht
- Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (Ausbildungsstellen) Lösung aus dem Kühlschrank nehmen. Rühren Sie die Ausbildungsstellen Lösung bei Raumtemperatur für 20 min eine gleichmäßig verteilte Lösung zu erhalten.
Hinweis: Die UV-Ozon-Behandlung (Abschnitt 2.5) und Agitation der Ausbildungsstellen Lösung sollten gleichzeitig durchgeführt werden, um UV-Ozon-Behandlung-Fehler zu vermeiden. Raumtemperatur bleibt bei 25 ° C. - Nehmen Sie etwa 2 mL Ausbildungsstellen Lösung mit einer 10 mL Spritze, und installieren Sie 0,45 µm Polyether Sulfon (PES) Filter auf der Spritze.
- Platzieren Sie das ITO-Glas in der Mitte der der Spin Coater. Geben Sie zwei Tropfen der Ausbildungsstellen-Lösung auf die ITO-Glas.
- Spin-Mantel die gefilterte Ausbildungsstellen-Lösung auf dem ITO-Substrat bei 3.000 u/min für 30 s und dann Tempern der Ausbildungsstellen-beschichtet ITO bei 150 ° C für 15 min, 30 nm Ausbildungsstellen Film zu geben.
4. Herstellung von Loch Transportschicht
Hinweis: Die Loch-Transportschicht und emissiven Schicht werden in Stickstoff gefüllten Glove-Boxen mit kontrollierten Sauerstoff und Wasser Konzentration unter 50 ppm hergestellt.
- Poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD) in o-Dichlorbenzol (1 mL) mit einer Konzentration von 25 mg mL-1auflösen. Rühren Sie bei Raumtemperatur über Nacht in Stickstoff gefüllten Glove-Box.
- Gießen Sie 35 µL Poly-TPD-Lösung auf die Ausbildungsstellen-ITO beschichtet. Spin-Mantel der Poly-TPD-Lösung bei 3.000 u/min für 30 s bis 40 nm Poly-TPD Film zu geben, und dann bei 150 ° C für 30 min Tempern.
5. Herstellung eines emissiven Layers
- ZnCdS/ZnS Quantenpunkte in Toluol Lösung (300 µL) mit einer Konzentration von 14,3 mg mL-1auflösen.
- Gießen Sie 35 µL der ZnCdS/ZnS-Lösung auf den oberen Teil der Poly-TPD. Spin-Mantel der ZnCdS/ZnS-Lösung bei 3.000 u/min für 30 s, 40 nm Film zu geben.
Hinweis: Backen ist nicht erforderlich.
(6) Vakuum Deposition
- Nach ein Druck von 10-4 Pa erreicht ist, hinterlegen Sie Aluminium Tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) auf die Substrate mit einer Rate von 0,3 Å s-1 in eine thermische Verdampfung Kammer 15 nm Alq3 Film geben.
Hinweis: Die Alq3 lagert sich nur für die Gerätestruktur von ITO / Ausbildungsstellen / Poly-TPD/QDs/Alq3/Al. - Reiben Sie einen 2 mm breiten auftauschicht mit einem Schaber, das ITO-Glas-Substrat verfügbar zu machen.
- Die Substrate in eine metallene Maske und übertragen Sie sie in eine thermische Verdampfung Kammer. Hinterlegen Sie die Aluminium-Elektrode mit einer Rate von 1 Å s-1 zu 100 nm Alu Folie.
7. die Autoxidation Verfahren
- Übertragen Sie als vorbereitet Al Kathode in einem Vakuumofen, und dann Pumpen Sie Luft aus dem Ofen, bis es fast ein Vakuum ist.
- Öffnen Sie das Ventil der Deflation und injizieren wasserfreie Verbindung Luft (O2= 20 %, N2= 80 %) in den Vakuumofen mit einem Druck von 3 × 104 PA oxidieren für 0, 4.5, 12 und 17 h bei Raumtemperatur (im Backofen).
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Representative Results
UV-Vis-Absorption und Photolumineszenz (PL) Spektren wurden verwendet, um die optischen Eigenschaften der ZnCdS/ZnS benotet Kern/Schale-basierten blaue QDs. Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) aufzeichnen und Scan Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Bilder wurden gesammelt, für die Morphologien von QDs (Abbildung 1). Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS), elektrochemische Studie und UV Photoelektronen-Spektroskopie (UPS) eingesetzt wurden, um die strukturellen Eigenschaften und Energieniveaus von QDs (Abbildung 2) zu erkennen. Zeitaufgelöste Photolumineszenz (TRPL) Messungen wurden verwendet, um die Schnellladung Träger Dynamik an der Schnittstelle zwischen QDs/Al und QDs erkennen / Al: Al2O3 (Abbildung 3). Schließlich war EL Leistung von QD-LEDs durchgeführt (Abb. 4, Abb. 5und Tabelle 1).
Abbildung 1a zeigt die UV-Vis-Absorption und PL Emissionsspektren von ZnCdS/ZnS benotet Kern/Schale-basierten blaue QDs zerstreut in Toluol. Die QDs Lösung zeigte einer Absorptionskante bei ~ 456 nm und eine reine tiefblaue Emission Peak liegt bei 451 nm mit einer schmalen volle Breite am halben Maximum (FWHM) von nur 17,8 nm. Skizze Zeichnung QDs der Einschub haben gezeigt, dass die abgestuften Kern/Schale-Struktur der QDs mit kurzkettigen 1-Octanethiol als Oberfläche Liganden begrenzt sind. Durch die Verwendung einer kurzkettigen, 1-Octanethiol-Molekül langkettige organische Moleküle zu ersetzen, ist der Abstand zwischen QDs verkürzt die Ladung Injektion Eigenschaften in dem Film QDs verbessert. Eine repräsentative Getriebe-Elektronenmikroskop (TEM) Bild von ZnCdS/ZnS blau QDs zeigte eine relativ gleichmäßige Größenverteilung, und der mittlere Durchmesser zu 14 ± 1,7 nm (Abbildung 1 b) ermittelt werden. Ein kontinuierliche chemische Zusammensetzung Verlauf in die QDs kann von der Übertragung Elektronen-Mikroskop (HRTEM) Bild mit hoher Auflösung von einer einzigen ZnCdS/ZnS-QD beobachtet werden, wie in Abbildung 1 cgezeigt. Abbildung 1 d zeigt die REM-Aufnahme der QDs Schicht Spin-beschichtet auf dem Poly-TPD-Substrat wie im Gerät Herstellung verwendet. Eine einheitliche und vollständig abgedeckt QDs Schicht ersichtlich aus dem SEM Bild kennzeichnet die guten filmbildenden Eigenschaften von QDs.
Die chemische Oberflächeneigenschaften der Autoxidized Al-Kathode wurden von XPS-Messung analysiert. Wie in Abbildung 2agezeigt, kann das XPS-Spektrum der Al-2P-Orbital mit drei Zinnen versehen werden. Die Peaks bei 72,7 74,3 und 75,5 eV entsprechen metallischen Al-Atomen, γ-Phase von Al2O3und amorphe AlOX20. Elektrochemische zyklischer Voltammetrie (CV) Messung wurde durchgeführt, um den valenzbandes (VB) und Wärmeleitung (CB)-Band Energieniveaus der ZnCdS/ZnS QDs21bestimmen. Wie in Abbildung 2 bdargestellt, waren der Beginn Oxidationspotential und Beginn Reduktionspotenziale entschlossen,-1.13 und 1,69 V betragen. Infolgedessen wurden die Werte für ZnCdS/ZnS QDs VB und CB berechnet 3,58 und 6,4 eV, beziehungsweise. Wir messen die Arbeitsfunktionen QDs-Schicht und der teilweise oxidierten Al-Kathode durch UPS (Abbildung 2 c). Die Arbeitsfunktionen QDs und Al: Al2O3 waren 3,87 bis 3,5 eV, bzw. die waren durch Subtraktion der Energien an den Rändern der Sekundär-Elektronen aus der Energie der UV Quelle berechnet er ich (21,22 eV). Das Energieniveau Diagramm des Gerätes ist in Abb. 2dgegeben. Die Energie-Ebene Ausrichtung Diagramme der QDs Schicht mit Al und Al: Al2O3anzeigen Abbildung 2e und 2f Abbildung Die Austrittsarbeit und Fermi-Niveau der Kathode Al stammen aus den vorherigen Bericht22,23.
Als nächstes haben wir die TRPL Spektren der verschiedenen QDs Schichten zu bestimmen, die kostenlos Träger Dynamik (Abbildung 3) gemessen. Die TRPL Kurven wurden durch Bi-exponentiellen Zerfall ausgestattet. QDs und QDs QDs/Al / Al: Al2O3 Proben, waren die durchschnittlichen Standzeiten, 8,945, 4.839 und 5.414 ns, beziehungsweise. Im Vergleich zu den QDs/Al probieren, die QDs / Al: Al2O3 Probe stellte eine längere Lebensdauer, die der Verbesserung der elektroneninjektion und die Unterdrückung der nichtstrahlenden Rekombination zugeschrieben werden kann.
Um die Wirkung von teilweise Autoxidized Al Kathode auf die Geräteleistung QD-LEDs weiter zu überprüfen, wurden QDs emissiven Schichten mit unterschiedlichen Kathoden kontaktiert hergestellt. Die Leistungsparameter des QD-LEDs mit unterschiedlichen Kathoden sind in Tabelle 1zusammengefasst. Das Gerät mit reinem Al Kathode zeigt geringen Helligkeit von 435 cd m-2 aufgrund der ineffizienten Ladungsinjektion (Abb. 4a). Um die elektronische Übermittlung-Fähigkeit zu verbessern, wurde eine 15 nm Alq3 -Schicht als ETL zum Ausgleich der injizierten Gebühren eingeführt. Dadurch verbesserte sich die Helligkeit des Geräts QDs-LED auf 1.300 cd m-2. Nach Oxidationsbehandlung stellte die QD-LED-Gerät (Al: Al2O3) eine drastisch verbesserte Leistung mit einer maximale Leuchtdichte von 13.002 cd m-2 und eine maximale Stromausbeute von 1,15 cd A-1. Weitere Einblicke in die Beziehung zwischen Geräteleistung und Oxidationsbehandlung wurde durch das Einfügen einer ultradünnen Al2O3 Schicht gewonnen (1,5 nm) wie in 24beschrieben. Jedoch stellte Al2O3/Al Gerät eine maximale Leuchtdichte von 352 cd m-2, die keine Verbesserung gegenüber dem bloßen Al-Gerät hat. Das Al2O3/Al:Al2O3 Gerät ausgestellt ein bescheidenes Maß an Helligkeit und Effizienz (10.600 cd m-2 und 1,12 cd A-1) und eine relativ hohe Einschalt-Spannung (definiert als 1 cd m-2) von 4,8 V. J CE werden in Abbildung 4 bKurven der QD-LEDs angezeigt. Die maximale Wirkungsgrade der Geräte mit Al: Al2O3 und Al2O3/Al:Al2O3 erreicht 1,15 und 1.12 cd A-1bzw., die viel höher als die Geräte mit Al, Al war 2 O3/Al und Alq-3-/Al-Kathoden. In der Regel eine hohe Spannung wird die räumliche Trennung von Elektron und Loch Wellenfunktionen induzieren und sollte die Strahlungs rekombinationsrate Innenschicht QDs drastisch reduzieren. Autoxidized Al: Al2O3 Kathode kann Exziton abschrecken bei hoher Stromdichte, aufgrund der verbesserten elektroneninjektion und Loch blockieren Fähigkeiten unterdrücken. Abbildung 4 c zeigt die J-V und L-V-Kurven von QD-LEDs als Funktion der Autoxidation Zeit. Das optimierte Gerät wurde erreicht, indem ein 12 h Autoxidized Al-Kathode.
Abbildung 5a zeigt die normalisierten EL-Spektren von QD-LEDs basiert auf verschiedenen Kathoden. Dem Höhepunkt EL Al: Al2O3 Gerät befand sich in 457.3 nm mit einem FWHM nur 21,4 nm, die ein reines blaues Licht ohne parasitäre EL Emission angegeben. Contrastively, zeigt das EL Spektrum Alq3/Al Kathode anhand einen parasitären EL stammt aus Alq-3. Stabile EL Emission kann von Al: Al2O3 basierten Gerät unter verschiedenen angewandten Vorurteile (Abb. 5 b) beobachtet werden. Wie in Abbildung 5 cdargestellt, sucht die Koordinate des EL Spektrum am äußersten Rand des Diagramms Kommission Internationale de L'Eclairage (CIE) Farbigkeit, was zu einem hohen gesättigten Farben. Abb. Ure 5D zeigt die operative Fotografien von QD-LEDs, die mit großen Fläche von 1 cm2leicht zubereitet werden kann.
Abbildung 1: optische Eigenschaften und Morphologien von ZnCdS/ZnS benotet Kern/Schale-basierten blaue QDs. (ein) Absorption und PL Spektren von ZnCdS/ZnS QDs in Toluol Lösung verteilt. (b) TEM Bild und (c) HRTEM Bild von QDs. (d) SEM Bild von QDs Film Spin-beschichtet auf dem Poly-TPD-Substrat wie im Gerät Herstellung verwendet. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von 19. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Verwendung von Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS), elektrochemische Studie und UV Photoelektronen-Spektroskopie (UPS) zur Erkennung von Struktureigenschaften und Energieniveaus von QDs. (ein) Al 2p Orbitale XPS-Spektren der Autoxidized Al: Al2O3 Kathode. (b) die zyklische Voltammetrie (CV) Kurven der ZnCdS/ZnS QDs-Lösung. (c) UPS Spektren ZnCdS/ZnS QDs Filmund Autoxidized Al: Al2O3 Kathode auf ITO Substraten vorbereitet. Einschub ist die komplette Ansicht der Spektren. (d) Wohnung Band Energieniveau schematische Darstellung der QD-LED-Gerät. (e) Energieniveau Diagramm an der Schnittstelle von QDs/Al und (f) die QDs / Al: Al2O3 Schnittstelle. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von 19. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Zeitaufgelöste Photolumineszenz Decay für die QDs Filme Kontakt mit verschiedenen Schichten. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Referenz-19. Die TRPL Kurven wurden durch Bi-exponentiellen Zerfall ausgestattet. Im Vergleich zu den QDs/Al probieren, die QDs / Al: Al2O3 Probe weist eine längere Lebensdauer, die der Verbesserung der elektroneninjektion und Unterdrückung der nichtstrahlenden Rekombination zugeschrieben werden kann. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: EL Leistung von QD-LEDs basierend auf unterschiedlichen Kathoden. (ein) Stromdichte-Luminanz-Spannung (J-L-V) und (b) aktuelle Effizienz-Stromdichte (CE-J) Kennlinien von Geräten mit unterschiedlichen Kathoden. (c) J-L-V-Kurven von Geräten mit unterschiedlichen Al Kathoden Autoxidized Zeit. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von19. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: EL Spektren, CIE-Koordinaten und operative Fotografien von einem Al: Al2O3 basierte QD-LEDs. (ein) EL Spektren von QD-LEDs basierend auf Al, Al: Al2O3, Al2O3: Al, Al2O3/Al:Al2O3 und Alq-3-/Al-Kathoden. Einschub ist die operative Fotografien von QD-LEDs mit aktiven Fläche von 4 mm2. (b) EL Spektren von QD-LEDs aus verschiedenen Vorspannungen abgeleitet. (c) CIE-Koordinaten der Al: Al2O3 basierte QD-LEDs. (d) Operating Fotografien von QD-LEDs mit aktiven Fläche von 1 cm2. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von 19. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
| Art der Probe | Peak-Luminanz | Aktuelle Spitzenwirkungsgrad | Turn-on Spannung | Emission-Gipfel | FWHM |
| (cd m-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 |
Tabelle 1: EL Parameter der QD-LEDs basierend auf unterschiedlichen Kathoden. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Referenz-19.
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Discussion
Das Gerät Architektur des blauen QD-LED aus ITO transparent Anode, ein Ausbildungsstellen HIL besteht (30 nm), eine Poly-TPD-HTL (40 nm), ein ZnCdS/ZnS QDs EML (40 nm), und ein Al: Al2O3 Kathode (100 nm). Aufgrund des porösen Charakters der Al Kathode erhielten wir eine oxidierte Al-Kathode durch Sauerstoff ausgesetzt. Abb. 2e und 2f Abbildung anzeigen Energieniveau Ausrichtung Diagramme QDs Schicht mit Al und Al: Al2O3 Wenn die QDs mit der Al-Kathode Kontakt, bildet ein Schottky Kontakt an der QDs/Al-Schnittstelle großen Innenwiderstand stellt um die elektroneninjektion von der Kathode (Abb. 2e) zu verhindern. Wenn die QDs Al: Al2O3 Kathode kontaktieren, ein ohmscher Kontakt entsteht bei der QDs / Al: Al2O3 -Schnittstelle (Abb. 2f), die reduziert der Elektron-Injektion-Barriere und beschleunigt die elektroneninjektion. Die Abnahme der potentiellen Energiebarriere an QDs/Kathode Schnittstelle verbessert die Elektron-Injektion-Effizienz und reduziert den Energieverbrauch. Um den Effekt an der Schnittstelle von QDs/Kathode abschrecken Exziton weiter zu untersuchen, wurden die TRPL Spektren analysiert (Abbildung 3). Die QDs / Al: Al2O3 Probe zeigte eine längere PL-Decay-Zeit (5.414 ns) im Vergleich zu derjenigen der QDs/Al-Probe (4.839 ns), Linderung von der Lumineszenz abschrecken bei QD/Kathode Schnittstelle25,26angibt. Daher kann die verbesserte Geräteleistung die reduzierte Potentialbarriere und die Unterdrückung der Lumineszenz abschrecken zugeschrieben werden.
Al: Al2O3 Kathode kann durch leichtführig Autoxidation Verfahren vorbereitet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass im Protokoll gibt es keine zusätzliche ETL. Die Geräteleistung soll weiter verbessert werden, nach der Kombination der Autoxidized Al: Al2O3 -Kathode mit anderen ETL (z.B.ZnO)12,13,15.
Abschließend stellten wir eine neuartige Methode zur Verbesserung der Helligkeit und Effizienz von blauen QD-LEDs mit Autoxidized Al-Kathode. Hohen Farbe gesättigt blau QD-LEDs haben gezeigt, mit einer Spitze Leuchtdichte von 13.002 cd m-2 und einem aktuellen Spitzenwirkungsgrad von 1,15 cd A-1, die unter die beste Leistung in anderen Werken berichtet wird. Die verbesserte Geräteleistung kann die verbesserte elektroneninjektion und unterdrückte Lumineszenz abschrecken zugeschrieben werden. Daher ist die Methode vorgestellt, die in diesem Protokoll ein wichtiger Schritt bei der Verwirklichung des Hochleistungs-blaue QD-LED-Geräten.
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Disclosures
Wir haben nichts zu veröffentlichen.
Acknowledgments
Diese Arbeit wurde unterstützt durch die NSFC (51573042), The National Key Basic Research Programm of China (973-Projekt, 2015CB932201), grundlegende Forschungsmittel für die zentralen Universitäten, China (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
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