《Nanomaterials》：一种高效、长寿命的量子点发光二极管！

来源：材料科学与工程

编辑推荐：本文报道了在掺镁氧化锌（MZO）电子传输层（ETL）中掺入不同碱金属碳酸盐，制备出高效、长寿命的量子点发光二极管（QLEDs）。碱金属碳酸盐混合在MZO，可以控制带隙、电性能和热稳定性。因此，这可以提高QLEDs的运行寿命。

基于胶体量子点（QDs）的发光二极管具有颜色调谐容易、颜色纯度高、半峰全宽窄、寿命长、合成工艺简单等优点，已成为下一代显示器件替代有机发光二极管的发展方向。QLED的效率接近OLED。然而，溶液可加工材料的稳定性、效率衰减与寿命的关系等仍然是商业化面临的挑战。

在这项研究中，来自韩国庆熙大学的研究人员报道了碱金属碳酸盐在镁掺杂氧化锌ETL中的掺合效果，并着重研究了在MZO中最有效的掺杂剂X2CO3，以提高红色QLED寿命。相关论文以题目为“Stability of Quantum-Dot Light Emitting Diodes with Alkali Metal Carbonates Blending in Mg Doped ZnO Electron Transport Layer”发表在Nanomaterials 期刊上。

在显示器的商业应用中，n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管（a-IGZO）的漏极触点连接在底部阴极上，因此倒QLED是最受青睐的。溶液可处理的n型无机金属氧化物，如氧化锌（ZnO）、氧化钛（TiOx）和氧化锡（SnO）具有高稳定性，可用于具有有机像素定义层的底部阴极顶部。另外，当采用全溶液处理时，可以通过真空蒸发在量子点发射层（EML）上沉积其它具有空穴传输层和注入层（HTL和HIL）的电荷传输层，以避免溶液间的混合。在这种混合处理QLEDs中，与热蒸发相比，材料的稳定性（如电稳定性和热稳定性）是获得高性能、长寿命器件的关键因素之一。

为了有效地将电子输运到有机电致发光材料或量子点电致发光材料中，建议在电子注入层（EIL）和电致发光材料之间引入超薄碱金属碳酸盐中间层。一般来说，碱金属碳酸盐是通过真空沉积的。注意，由于其在极性溶剂如乙醇、丙酮和甲醇中具有良好的溶解性，因此可用于溶液处理。为了有效地从阴极注入电子，除了ETL外，还需要沉积超薄的X2CO3中间层（厚度小于10nm），因为它具有绝缘特性。与热蒸发工艺相比，厚度控制是溶液形成均匀超薄层的关键问题之一。

图1。碱金属碳酸盐混合MZO溶液的热重分析。碱金属碳酸盐混合MZO溶液的失重特性（a）全范围（插图：放大范围）。（b）测定了碱金属碳酸盐混合MZO溶液的玻璃化转变温度（Tg）。

图2。碱金属碳酸盐混合MZO薄膜的UPS结果和能带图。ITO上碱金属碳酸盐掺杂MZO薄膜的（a）二次电子截止区和（b）价带最大值区的紫外光电子谱。（c）碱金属碳酸盐混合MZO薄膜在~130nm玻璃上的Tauc图。（d）能带图。

图3。具有原始MZO和X2CO3:MZOETLs的反向R-QLEDs的器件性能和寿命。（a）具有原始MZO和X2CO3:MZO ETLs的反向R-QLEDs的能带图和（b–e）器件性能。（b）电流密度与电压的关系，（c）亮度与电压，（d）电流效率与亮度，（e）功率效率与亮度，

（f）使用X2CO3:MZO ETL的反向R-QLED的工作寿命特性和（g）寿命缩短机制。

图4。总结了碱金属碳酸盐在MZO-ETL中对高稳定反相R-QLEDs的共混效果。具有原始MZO和X2CO3:MZO（X=Li、Na、K、Rb和Cs）ETL的反向R-QLED的寿命取决于薄膜特性（电子传输的势垒、Tg和导电特性）。

总的来说，研究发现，在MZO中掺入X2CO3:MZO薄膜可以控制其电导率，提高ETLs的热稳定性。（文：爱新觉罗星）