上海交大&福州大学《CEJ》:喷墨打印蓝色QLED

3D打印科研前沿
2022
11/24
20:31
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来源:材料科学与工程

喷墨打印量子点发光二极管(QLED)被认为是用于全彩显示器的理想候选。然而,由于量子点的光学性能较差,使用喷墨打印技术制备环保型蓝色InP基QLED仍然具有相当大的挑战性。

在此,上海交通大学和福州大学的研究人员提出了使用蓝色InP/ZnS/ZnS量子点作为发射层来产生具有高颜色纯度的喷墨打印QLED的一种有效方法。实验上采用两步加热和厚壳策略制备蓝色InP/ZnS/ZnS量子点,其光致发光(PL)峰位于465nm,半峰宽度为38 nm,PL量子产率(QY)为~96%,这是蓝色InP量子点的记录。作者使用了两种锌前体来促进壳层生长,而工程化的壳层厚度抑制了能量传递,使InP/ZnS/ZnS QDs膜具有高PLQY,有助于QLED的高效喷墨打印。这些结果可以促进用于大面积电致发光全彩显示器的蓝色InP QLED的开发。相关论文以题目为“Inkjet-printed blue InP/ZnS/ZnS quantum dot light-emitting diodes”发表在Chemical Engineering Journal 期刊上。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S1385894722038967

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量子点发光二极管(QLED)由于其低能耗、高色纯度、可靠性和优异的灵活性,被认为是下一代显示器的理想候选者。自1994年第一个QLED发明以来,报道了QLED的外部量子效率(EQE)超过20%(被视为理论极限)。然而,大多数以前的工作都是基于CdSe量子点。由于镉的化学毒性,大多数发达国家禁止在消费电子产品中使用镉基化合物,这限制了其应用和利用潜力。关于无镉量子点,InP量子点因其相对较高的光致发光量子产率(PLQY)和较大的玻尔半径(~10 nm)而备受关注,通过尺寸控制实现了可见光到近红外范围内的优异颜色调谐。尽管在优化高质量InP量子点的制备方面取得了重大进展,蓝色InP/ZnS量子点的最高PLQY仅为76%。

尽管含Ga的蓝色InP量子点显示出更高的PLQY(超过80%),但其半峰全宽(FWHM)值比45 nm宽。由于InP的体带隙相对较低(1.35eV),为了生成蓝色InP量子点,InP核的尺寸应超小(小于2nm),这使得在成核/生长和有效脱壳阶段对其合成的控制不合理。非均匀的尺寸分布和表面缺陷是InP QD宽FWHM和低PLQY的基础。迄今为止,制备具有窄FWHM(小于40nm)和高PLQY(>90%)的蓝色发光InP量子点一直是一项挑战。在这里,作者报道了第一种使用蓝色InP/ZnS/ZnS量子点作为发射层的高效高色纯度喷墨打印QLED。通过使用这种喷墨打印技术,像素化的蓝色InP QLED具有472nm的电致发光(EL)发射波长峰值、43nm的半峰宽、91cdm−2的最大亮度和0.15%的EQE。

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图1.蓝色InP量子点的合成方法和表征。
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图2.InP/ZnS量子点的光学特性。
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图3.InP/ZnS和InP/ZnS/ZnS量子点的比较。
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图4.由蓝色InP QD生成的喷墨打印QLED的性能。


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