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基于短链三巯基配体修饰的量子点构筑高效、长寿命发光器件

半导体荧光量子点(QDs)具有荧光量子产率高、光化学稳定性强、单色性佳、色彩随尺寸连续可调(可见近红外)等独特的性质。因此,近年来,基于量子点的发光器件(QLEDs)引起了人们广泛的研究兴趣。自1994年关于QLEDs的第一篇报道至今二十多年来,QLEDs的性能得到了极大提高。然而,QLEDs仍然有一些问题需要改善,比如:(1QDs与体相材料相比具有大的比表面积,表面悬键较多,不但引入表面缺陷同时极易发生团聚,从而影响QDs量子产率和稳定性。因此,在合成QDs的过程中通常以油酸(OA)、油胺(OAm)等长链有机物为配体修饰QDs,但是长链有机物配体导致QDs表面的绝缘层厚度增加,不利于载流子的传输,使以长链有机物配体修饰的量子点构筑的发光二极管效率较低。2QDs与构筑QLEDs的空穴传输材料(hole-transportingmaterialsHTM)相比,具有较深的HOMO能级,所以空穴自HTM注入QDs需要克服较大的势垒;而QDs与构筑QLEDs的电子传输材料(electron-transportingmaterialsETM)相比,具有较深的LUMO能级,因此电子由ETM注入QDs不需要克服任何势垒。也就是说,对于QLEDs器件,电子和空穴的注入势垒差别较大,载流子注入不平衡。而量子点层的电子空穴注入不平衡将导致电子和空穴发生快速俄歇复合,降低了QLEDs的发光效率。

采用短链的有机配体取代长链有机配体,可以降低QDs表面的绝缘层厚度,提高载流子的传输效率;另外,由于不同配体修饰的QDs表现出不同的掺杂类型,而巯基修饰的QDs一般表现出p型的特性,可以提高量子点的能级,更有利于空穴自HTM注入QDs层。最近,河南大学的申怀彬教授和李林松教授通过与赵伟利教授紧密合作,选用设计合成的三巯基短链配体(TMMN)取代通用的长链配体油酸(OA)。进而基于TMMN修饰的量子点构筑绿色发光QLEDsTMMN-QLEDs),相对OA修饰的量子点构筑的QLEDsOA-QLEDs),具有以下突出优势:

1. TMMN-QLEDs器件具有较低的启亮电压,具有更高的亮度和外量子效率(EQE),最大EQE达到16.5%OA-QLEDs器件的最大EQE仅为10.7%(如下图)。

基于短链三巯基配体修饰的量子点构筑高效、长寿命发光器件                            

2. TMMN-QLEDs器件具有超长的寿命。其T50寿命超过48万小时,为目前绿色发光QLEDs器件寿命的最高纪录。

3. TMMN-QLEDs器件具有更高的色稳定性。随着电压的升高,TMMN-QLEDs器件EL谱的峰位保持不变,而OA-QLEDs器件EL谱的峰位略发生红移。

 

基于以上三个优点,TMMN-QLEDs器件将在固态照明、显示等方面展现出极大的应用前景。相关论文发表在Laser& Photonics Reviews (DOI: 10.1002/lpor.201600227)上。作者为 Zhaohan Li, Yongxiang Hu, Huaibin Shen*, Qingli Lin,Lei Wang, Hongzhe Wang, Weili Zhao*, Lin Song Li*原文链接如下,也可点击下方“阅读原文” http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.201600227/full。 


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