JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

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

1-نمط النقش الإنديوم أكسيد القصدير (إيتو) الزجاج

  1. قطع قطع كبيرة من الزجاج إيتو (12 سم × 12 سم) إلى 15 ملم شرائح واسعة. تنظيف سطح الزجاج إيتو باستخدام قطعة قماش خالية من الغبار مع الكحول.
  2. تحقق في الجانب موصلة من الزجاج إيتو مع متعدد رقمية. تغطي منطقة نشطة من الزجاج إيتو بشريط لاصق، حيث أن منطقة نشطة من 2 مم في الوسط.
  3. صب مسحوق الزنك على زجاج إيتو (بسمك حوالي 0.5 ملم).
  4. من أجل حل حامض الهيدروكلوريك (36% بالوزن) على سطح الزجاج إيتو ويسمح الزجاج إيتو تماما ينقع في محلول حمض الهيدروكلوريك، ثم أحفر لمدة 15 ثانية.
  5. من أجل حل حمض الهيدروكلوريك بعد التآكل، ثم شطف الزجاج إيتو بالماء فورا. قم بإزالة الشريط اللاصق على زجاج إيتو.

2-تنظيف الزجاج إيتو

  1. تزج الزجاج إيتو في طبق بتري يحتوي على الأسيتون حل 15 دقيقة مسح قبالة الغراء على زجاج إيتو باستخدام كرة القطن.
  2. قطع الزجاج إيتو إلى قطع مربعة (حوالي 15 ملم × 15 ملم) مع قطع زجاج.
  3. Sonicate الزجاج إيتو التتابع في المياه المنظفات وماء الصنبور والمياه، والاسيتون وكحول الأيزوبروبيل لمدة 15 دقيقة.
  4. تسريحه الزجاج إيتو مع غاز النيتروجين يليه التجفيف في فرن على 150 درجة مئوية لمدة 5 دقائق في الهواء الغلاف الجوي.
  5. وضعت دائرة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية للزجاج إيتو تنظيفها وعلاج لمدة 15 دقيقة.

3-تصنيع الحقن ثقب طبقة

  1. إخراج الحل poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) من الثلاجة. إثارة الحل PEDOT:PSS في درجة حرارة الغرفة لمدة 20 دقيقة للحصول على حلاً مشتتة بالتساوي.
    ملاحظة: علاج الأوزون الأشعة فوق البنفسجية (القسم 2.5) والتحريض لحل PEDOT:PSS يجب أن يتم في نفس الوقت لتجنب فشل العلاج الأوزون الأشعة فوق البنفسجية. الحفاظ على درجة حرارة الغرفة عند 25 درجة مئوية.
  2. يستغرق حوالي 2 مل من محلول PEDOT:PSS مع حقنه 10 مل، وتثبيت عامل تصفية [سولفون] (PES) إيثر ميكرومتر 0.45 في المحاقن.
  3. ضع الزجاج إيتو في مركز سبين-المغطى. من أجل نقطتين محلول PEDOT:PSS على الزجاج إيتو.
  4. تدور-معطف الحل PEDOT:PSS التي تمت تصفيتها على الركازة إيتو في 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 s ويصلب ثم PEDOT:PSS-المغلفة إيتو عند 150 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لإعطاء فيلم PEDOT:PSS 30 نانومتر.

4-تصنيع ثقب طبقة النقل

ملاحظة: ثقب طبقة النقل وطبقة مصطنعة في مملوءة بالنيتروجين صندوق قفازات مع تركيز الأكسجين والمياه التي تسيطر عليها أدناه 50 جزء من المليون.

  1. حل poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (بولي-TPD) في س-ثنائي كلور البنزن (1 مل) مع تركيز 25 مجم مل-1. ضجة في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها في صندوق القفازات مملوءة بالنيتروجين.
  2. من أجل 35 ميليلتر من محلول بولي-TPD على PEDOT:PSS-المغلفة إيتو. الحل تدور-معطف بولي-TPD على 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية لإعطاء فيلم nm TPD بولي 40، ويصلب ثم عند 150 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

5-تصنيع طبقة انبعاثاتها

  1. حل زنكدس/زولمتربتان الكم النقاط في حل التولوين (300 ميليلتر) بتركيز من مغ 14.3 مل-1.
  2. من أجل 35 ميليلتر من محلول زنكدس/زولمتربتان على الجزء العلوي من بولي-TPD. تدور-معطف الحل زنكدس/زولمتربتان على 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ق لإعطاء فيلم 40 نانومتر.
    ملاحظة: الخبز ليس ضروريا.

6-الفراغ ترسب

  1. بعد الوصول إلى ضغط من 10-4 باسكال، إيداع الألومنيوم Tris(8-Hydroxyquinolinate) (ألق3) على ركائز بمعدل 0.3 s-1 في التبخير حراري للدائرة لإعطاء فيلم nm ألق3 15.
    ملاحظة: تودع ألق3 فقط لهيكل الجهاز إيتو/PEDOT:PSS/بولي-TPD/قدس/ألق3/Al.
  2. كشط طبقة واسعة نشطة مم 2 مع كاشطة لفضح الركيزة الزجاج إيتو.
  3. طرأت ركائز قناع معادن وتحويلها إلى دائرة التبخير حراري. إيداع مسرى الألومنيوم بمعدل 1 s-1 إعطاء 100 نانومتر الفيلم.

7-الإجراء أوتوكسيداتيون

  1. نقل الكاثود Al-أعد في فرن فراغ، وثم ضخ الهواء من الفرن حتى يتم تقريبا من فراغ.
  2. فتح صمام الانكماش وضخ الهواء المركب اللامائى (س2= 20%، ن2= 80 في المائة) في الفرن فراغ مع ضغط من 3 × 104 "بنسلفانيا أكسدة" ل 4.5 0, 12, وح 17 في درجة حرارة الغرفة (في الفرن).

النتائج

امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مقابل وأطياف photoluminescence (PL) المستخدمة لتسجيل الخصائص البصرية لتصنيف زنكدس/زولمتربتان الأساسية/المستندة إلى شل الأزرق قدس. مجهر إلكتروني (TEM)، وجمعت مسح صور المجهر الإلكتروني (SEM) مورفولوجيس لقدس (الشكل 1). الأشعة السينية الطيفي ال...

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

Disclosures

ليس لدينا شيء الكشف عنها.

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

NameCompanyCatalog NumberComments
Indium Tin Oxide (ITO)-coated glass
substrate		CSG Holding Co., Ltd.Resistivity≈10 Ω/sq
Zinc powderSigma-Aldrich96454Molecular Weight 65.38
Isopropyl alcoholBeijing Chemical Reagent67-63-0Analytically pure
TolueneInnochemI01367Analytically pure
AcetoneInnochemI01366Analytically pure
Hydrochloric acidacros1242100251 N standard solution
O-dichlorobenzeneacros39696100098+%, Extra Dry
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS)H. C.StarkClevious P VP Al 4083
Poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD)Luminescence TechnologyLT-N149
Aluminum tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3)Luminescence TechnologyLT-E401
UV-O cleanerJelight Company92618
FilterJintengJTSF0303/0304Polyether sulfone (0.45 μm)
Ultrasonic cleanerHECHUANG ULTRASONICKH-500DE
Digital multimeterUNI-TUT39A
Spin coaterIMECASKW-4A
Digital hotplateStuartSD160

References

  1. 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).
  2. Chen, O., Wei, H., Maurice, A., Bawendi, M., Reiss, P. Pure colors from core-shell quantum dots. MRS Bull. 38 (09), 696-702 (2013).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Dai, X., et al. Solution-processed, high-performance light-emitting diodes based on quantum dots. Nature. 515 (7525), 96-99 (2014).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Wang, A., et al. Bright, efficient, and color-stable violet ZnSe-based quantum dot light-emitting diodes. Nanoscale. 7 (7), 2951-2959 (2015).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Yang, Y., et al. High-efficiency light-emitting devices based on quantum dots with tailored nanostructures. Nat. Photonics. 9, 259-266 (2015).
  19. 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).
  20. Rotole, J. A., Sherwood, P. M. A. Gamma-Alumina (γ-Al2O3) by XPS. Surf. Sci. Spectra. 5 (1), 18-24 (1998).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Bai, Z., et al. Hydroxyl-Terminated CuInS2 Based Quantum Dots: Toward Efficient and Bright Light Emitting Diodes. Chemistry of Materials. 28, 1085-1091 (2016).
  26. 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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

135

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved