Injection électronique améliorée et le Confinement d’Exciton de Quantum-point bleu Pure Light - Emitting Diodes en introduisant partiellement oxydés Cathode en aluminium

Diodes électroluminescentes (LEDs) basées sur des boîtes quantiques colloïdaux semi-conducteurs ont suscité un grand intérêt en raison de leurs avantages uniques, y compris la traitabilité de la solution, longueur d’onde d’émission accordable, pureté des couleurs excellent, fabrication flexible et faible traitement coûtera^1,2,3,4. Depuis les premières démonstrations de LEDs axée sur les QDs en 1994, des efforts considérables ont été consacrées à l’ingénierie des matériaux et structures de dispositif pour^5,6,7. Un dispositif typique de QD-LED est conçu pour avoir une architecture “sandwich” de trois couches qui se compose d’une couche de transport du trou (HTL), une couche émissive et une couche de transport d’électrons (ETL). Le choix d’une couche de transport de charge adapté est essentiel pour équilibrer les trous injectés et les électrons dans la couche émissive de recombinaison radiative. Actuellement, déposé sous vide de petites molécules sont largement utilisés comme ETL, par exemple, bathocuproine (BCP), tris(8-Hydroxyquinolinate) (Qal₃) et 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)⁸. Toutefois, l’injection de porteur déséquilibrée souvent provoque le changement de région de recombinaison d’ETL, faisant des émissions indésirables parasitaires électroluminescence (EL) et la détérioration de l’appareil performance⁹.

Afin d’améliorer l’efficacité du dispositif et la stabilité de l’environnement, traités à la solution des nanoparticules de ZnO ont été introduits comme une couche de transport d’électrons au lieu des matériaux de petites molécules déposé sous vide. Très lumineux QD-LED RGB ont été démontrés pour architecture de dispositif conventionnel, montrant la luminance jusqu’à 4 200 cd m^-2 pour l’émission de rouge-orange, vert et bleu, respectivement¹⁰, 68 000 et 31 000. Pour une architecture de dispositif inversé, haute performance QD-LED RGB avec tour basse tension ont été avec succès a démontré avec éclat et efficacité quantique externe (EEQ) de cd 23 040 m^-2 et de 7,3 % pour les rouges, cd 218 800 m^-2 et de 5,8 % pour vert et cd 2 250 m^-2 et 1,7 % pour le bleu, respectivement¹¹. Afin d’équilibrer les charges injectées et préserver la couche émissive QDs, un isolant mince de poly(methylmethacrylate) (PMMA) a été inséré entre le PQ et ZnO ETL. Les LED rouge QD optimisés présentaient l’efficacité quantique externe haute jusqu’à 20,5 % et une basse tension de fonctionnement de seulement 1,7 V¹².

En outre, optimisant l’optoélectronique propriétés et nanostructures de QDs joue aussi un rôle crucial dans le renforcement de la performance de l’appareil. Par exemple, très fluorescents bleus QDs avec photoluminescence quantum yield (PLQE) jusqu’à 98 % ont été synthétisés par optimisation de la ZnS bombardements temps¹³. De même, qualité supérieure, bleu-violet QDs avec près de 100 % PLQE ont été synthétisés en contrôlant précisément la température de réaction. Le bleu-violet QDs-LED dispositifs a montré remarquable luminance et EEQ jusqu’à 4 200 cd m^-2 et 3,8 %, respectivement¹⁴. Cette méthode de synthèse est également applicable aux violet ZnSe/ZnS noyau/enveloppe QDs, les LED QD exhibé haute luminance (cd 2 632 m^-2) et l’efficacité (EQE=7.83%) à l’aide de QDs Cd-gratuit¹⁵. Étant donné que les points quantiques bleu avec PLQE élevé ont été démontrés, efficacité d’injection haute charge dans la couche de QDs joue un autre rôle essentiel dans la fabrication de haute performance QD-LEDs. En substituant le long des ligands acide oléique chaîne pour raccourcir des ligands 1-octanethiol, la mobilité des électrons de QDs film était 2 fois, et une valeur élevée de l’EEQ plus de 10 % a été obtenue de¹⁶. L’échange de ligand surface peut également améliorer la morphologie des QDs film et réprimer la photoluminescence trempe parmi QDs. Par exemple, QDs-LED a montré des performances dispositif amélioré en utilisant chimiquement greffées QDs-semi-conducteurs polymères hybrides¹⁷. En outre, QDs haute performance ont été préparés par raisonnable optimisation de la composition graduée et l’épaisseur de QDs, en raison de l’injection de charge accrue, le transport et recombinaison¹⁸.

Dans ce travail, nous avons introduit une cathode d’aluminium (Al) autoxydée partielle pour améliorer les performances de ZnCdS/ZnS classés base de cœur/coquille bleu QD-LED¹⁹. Le changement de la barrière d’énergie potentielle de la cathode Al a été confirmé par spectroscopie photoélectronique ultraviolette (UPS) et spectrométrie de photoélectrons (XPS). Par ailleurs, le jeûne charge dynamique de transporteur au PQ et QDs/Al / Al : Al₂O₃ interface ont été analysés par mesures de photoluminescence résolue dans le temps (TRPL). Afin de valider davantage l’influence d’Al partiellement oxydé sur la performance de l’appareil, QD-LEDs avec différents cathodes (Al seulement, Al : Al₂O₃, Al₂O₃/Al, Al₂O₃/Al:Al₂O₃, et ALQ₃/Al) ont été fabriqués. En conséquence, bleu pur haute performance QD-LEDs ont été démontrées en employant Al : Al₂O₃ cathodes, avec une luminance maximale du cd 13 002 m^-2 et un maximum d’efficacité actuel de 1,15 cd A^-1. En outre, il n’y avait aucun ETL organique supplémentaire impliqués dans l’architecture de l’appareil, qui peut éviter les indésirable EL parasite afin de garantir la pureté de la couleur sous différentes tensions de travail.