1 合肥工业大学 材料科学与工程学院, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学智能制造技术研究院, 安徽 合肥 230051
作为传统显示器强有力的竞争者之一,量子点发光二极管(QLED)在显示领域备受关注。然而,高性能蓝光QLED器件的发光材料中通常含有镉或铅,这两类重金属有毒元素对人体健康和生态环境不利,也阻碍了QLED器件的规模化商用进程。因此,高质量无镉无铅型蓝光量子点材料的研发成为推动新型显示产业发展的动力和业界迫切追求的目标。历经数十年发展,InP和ZnSe等无镉无铅量子点材料的蓝光发射性能已取得较大进步,随着合成策略及蓝光材料的进一步优化改进,环境友好型蓝光量子点发光二极管器件性能有望追上传统红、绿光量子点器件的步伐。本文分别从合成优化手段、表面包覆策略、核壳结构类型、发光性能参数等方面进行汇总,系统综述了当前无镉无铅型蓝光InP和ZnSe量子点材料的研究进展,指出了QLED蓝光材料未来的发展方向。
量子点发光二极管 蓝光量子点 电致发光 ZnSe InP quantum dot light emitting diodes blue quantum dots electroluminesence ZnSe InP
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Nanoscience and Applications, and Department of Electrical and Electronic Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China
2 Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Technologies (Southern University of Science and Technology), Ministry of Education, Guangdong University Key Laboratory for Advanced Quantum Dot Displays and Lighting, and Shenzhen Key Laboratory for Advanced Quantum Dot Displays and Lighting, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China
3 Institute of Advanced Displays and Imaging, Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450046, China
The performance of inverted quantum-dot light-emitting diodes (QLEDs) based on solution-processed hole transport layers (HTLs) has been limited by the solvent-induced damage to the quantum dot (QD) layer during the spin-coating of the HTL. The lack of compatibility between the HTL's solvent and the QD layer results in an uneven surface, which negatively impacts the overall device performance. In this work, we develop a novel method to solve this problem by modifying the QD film with 1,8-diaminooctane to improve the resistance of the QD layer for the HTL’s solvent. The uniform QD layer leads the inverted red QLED device to achieve a low turn-on voltage of 1.8 V, a high maximum luminance of 105 500 cd/m2, and a remarkable maximum external quantum efficiency of 13.34%. This approach releases the considerable potential of HTL materials selection and offers a promising avenue for the development of high-performance inverted QLEDs.
quantum dots quantum-dot light-emitting diodes inverted structure ligand treatment Journal of Semiconductors
2023, 44(9): 092603
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510641
采用氯化锌(ZnCl2)修饰镉基CdSe/ZnS蓝光量子点(B-QD)薄膜, 发现与量子点表面结合力更强的ZnCl2能够部分取代量子点长链配体油酸, 有效钝化量子点表面缺陷, 提高薄膜的荧光量子效率(PLQY)。此外, 由于ZnCl2具有偶极作用, 使量子点真空能级提高0.2 eV, 一方面可改善电子和空穴载流子注入平衡, 另一方面可有效降低发光器件的启亮电压, 提高器件的发光寿命。这种无机配体修饰量子点薄膜的方法可能为解决蓝光量子点发光二极管(B-QLEDs)因空穴注入困难和量子点表面缺陷导致器件性能不高的问题提供一个有效思路。
氯化锌修饰层 无机配体取代 蓝光量子点发光二极管 载流子平衡 效率滚降减缓 zinc chloride modification inorganic ligand exchange blue quantum dot light-emitting diodes balanced carriers efficiency roll-off improvement
1 南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
2 香港理工大学 应用物理系, 香港 999077
量子点及其发光二极管器件在显示领域展现出极大的潜力。然而, 研究较为成熟的镉系量子点和钙钛矿纳米晶由于含有镉和铅等元素, 对环境和人类健康有着较大威胁, 限制了其更大规模的应用, 无镉无铅量子点及其发光二极管器件显示出更大的潜力。目前, 红光和绿光的研究进展较快, 而蓝光的报道较少, 器件性能也明显落后。本文总结了以磷化铟(InP)、硒化锌(ZnSe)和卤化铜基钙钛矿(Cs3Cu2I5)为代表的几种无镉无铅蓝光量子点材料及其发光二极管器件的研究进展, 分别从材料的结构设计、制备工艺以及器件的结构优化、性能表征等方面进行了总结和分析, 并对未来无镉无铅环保型蓝光量子点及其发光二极管器件的发展进行了展望, 从材料和器件两方面分别提出了可以继续探索和发展的方向。
环保型 蓝光 量子点 量子点发光二极管 environment-friendly blue emitting quantum dots quantum dot light-emitting diodes
河南大学 特种功能材料重点实验室, 河南 开封 475004
胶体量子点是一种半径接近于激子玻尔半径的新型优质光电材料, 其特殊的尺寸效应使其能通过调整尺寸大小实现高纯度的三原色发光、连续可调的光谱以及宽色域。量子点特殊的核壳结构保证了其良好的光/热稳定性; 同时, 量子点还具有优异的可溶液处理特性, 是显示领域研究的热门材料。基于量子点构筑的量子点发光二极管器件也一直被看作是有望取代有机发光二极管的极具潜力的技术。过去的几十年间, 量子点发光二极管取得了巨大的成功和快速的发展, 被看作是显示领域最具潜力的优质候选材料之一。因此, 对量子点发光器件性能进行研究分析并优化, 对于加快其商业市场化有很重要的意义。本文从量子点发光器件优化到大面积生产的角度总结了国内外研究者在构筑高效、稳定的面向显示应用的量子点发光器件的研究进展, 并分析了其未来发展将面临的困难和挑战。
量子点发光二极管 量子点 显示设备 quantum dot light-emitting diodes quantum dot display device
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510641
设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系, 研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性。设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流, 减弱了量子点在像素坑边缘的沉积, 实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜。研制的分辨率为240 PPI的倒置结构顶发射绿光量子点阵列发光器件启亮电压2.7 V, 最高亮度132 510 cd/m2, 最大外量子效率14.0%, 为采用喷墨打印工艺制备高性能量子点电致发光点阵器件提供了借鉴。
喷墨打印 墨水调控 量子点薄膜 倒置结构 量子点发光二极管 ink jet printing ink formulation quantum dot film inverted structure quantum dot light-emitting diodes
华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
采用旋涂制备的纳米银(Silver nanoparticle, Ag NPs)作为阴极, 制备了全溶液加工的红、绿、蓝量子点发光二极管(red, green, blue-quantum dots light-emitting diodes, R-, G-,B-QLEDs)。并针对溶液加工Ag NPs阴极器件启亮电压(Turn-on voltage, Vt)较蒸镀Ag阴极器件偏高的问题, 采用了低真空与热退火组合工艺干燥Ag NPs阴极, 实现了可以与真空蒸镀金属阴极比拟的Vt, R-, G-,B-QLEDs的Vt分别为1.9, 2.6, 3.2 V。实验结果表明, 该阴极处理工艺可能为研制低Vt的全印刷显示发光器件提供新的工艺思路。
全溶液加工 低启亮电压 量子点发光二极管 纳米银电极 低真空/热退火干燥工艺 all-solution process low turn-on voltage quantum dot light-emitting diodes silver nanoparticle electrode low vacuum/thermal annealing drying proces
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 印刷电子技术研究中心, 江苏 苏州 215123
喷墨打印镉基量子点发光二极管(QLEDs)有望应用于大尺寸全彩显示面板且具有材料利用率高的特点而广受关注。但目前喷墨打印器件效率远低于旋涂制备的同结构器件,针对这一问题,本文研究了在PVK空穴传输层上喷墨打印绿光量子点器件及量子点墨水溶剂对传输层界面的影响。研究发现,喷墨打印过程中的层间互溶是影响器件效率的关键,在采用正交溶剂结合喷墨工艺优化实现了高质量的膜层与界面后,获得了6.3%的喷墨印刷绿光QLEDs外量子效率。
喷墨印刷 量子点发光二极管 电致发光 层间互溶 inkjet printing quantum dot light-emitting diodes electroluminescence layer erosion