QLED研究新進展:創紀錄壽命值!高穩定紅光,藍光量子點LED

發布時間:2020年02月21日

近日,納晶科技董事長彭笑剛教授與浙江大學金一政研究員發現了量子點的電化學惰性配體是溝通QDs光學性能與電學性能的橋梁,并在此基礎上成功制備出高效率、高壽命(紅光 T95 > 3800h; 藍光T50 > 10,000h)的QLED器件。相關成果以《Electrochemically-stable ligands bridge the photoluminescence-electroluminescence gap of quantum dots》為題發表在國際著名學術期刊《Nature Communications》上,該研究為光電器件中使用的量子點提供了關鍵指導。



研究背景


一直以來,藍光器件壽命較短問題制約著量子點技術的進一步發展


膠體量子點(QDs)因其具有高效、穩定和高發光色純度等一系列優異的性質而被廣泛應用于發光二極管中。然而,如何設計并制備出高性能的量子點發光二極管器件(QLED)依舊存在著不小的挑戰性。這通常歸因于QLED器件中電荷的不平衡注入和界面激子淬滅。盡管科研工作者圍繞這兩點做了大量的工作,但藍光器件的壽命(亮度衰減50%所需要的時間)依舊較短——100尼特亮度下基本在100-1000小時,制約著量子點電致發光技術的進一步發展應用。

 

研究進展


彭笑剛&金一政:電化學惰性配體有效提升QLED性能,紅光及藍光QLED工作壽命創紀錄


浙江大學的彭笑剛和金一政團隊跳出固有思維,從器件工作中量子點的電化學穩定性入手,發現了量子點的電化學惰性配體是溝通QDs光學性能與電學性能的橋梁,并在此基礎上成功制備出高效率、高壽命(紅光 T95 > 3800h; 藍光T50 > 10,000h)的QLED器件。這也為科研工作者針對如何設計并制備出高性能的QLED器件提供了新的指導方向。

 

研究表明,相同結構不同配體的量子點(CdSe/CdS-Cd(RCOO)2 QDsCdSe/CdS-RNH2 QDs),其光學性能幾乎一致(90%的熒光發光效率和34ns的熒光壽命)。然而,當兩者應用于相同結構的量子點器件中,其電學性能表現出極大的差異(外量子效率EQE相差近乎100倍—20%0.2%)。由此可以得出,量子點表面配體的選擇對QLED器件的性能至關重要。



進一步研究發現,造成羧酸鎘配體與胺配體QDs的電學性能差異是由器件工作中電子的注入造成的。電子電荷在經過表面配體到達量子點的過程中,表面配體中的Cd2+離子被還原成Cd0,造成QDs熒光發光性能大幅下降,從而導致了QLED器件性能的嚴重受損。因此,電化學穩定的表面配體能幫助QDs實現從光學穩定性到電學穩定性的跨越,有效提升QLED器件的性能。



Pu, C., Dai, X., Shu, Y. et al. Electrochemically-stable ligands bridge the photoluminescence-electroluminescence gap of quantum dots. Nat. Commun. 11, 937 (2020).

DOI: 10.1038/s41467-020-14756-5.

https://doi.org/10.1038/s41467-020-14756-5


結語


該項研究成果不僅僅為研究工作者們提供了新的QLED器件性能優化方向,其藍光壽命的突破較大程度上彌補了量子點產業化應用(顯示、照明等各個領域)所存在的短板,將為量子點的商業化發展提供強有力的支持。

 

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