特种功能材料重点实验室

研究进展

杜祖亮教授课题组在Nanotechnology 上发表了利用双层ZnO电子传输层间的界面势垒平衡QLED器件中载流子注入的研究成果

信息来源: 发布日期: 2018-12-04作者: 浏览次数:

最近,杜祖亮教授课题组报道了一种采用简单手段平衡量子点发光二极管(QLED)中载流子注入的方法。通过对ZnO电子传输层进行两次旋涂和退火,在双层ZnO电子传输层间引入界面势垒,有效地阻挡了器件中多余电子引起的激子猝灭,减小了效率滚降,提升了器件的性能。该研究工作发表在Nanotechnology 29 (2018) 485203(SCI, IF=3.404)上。

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/aae0b8

                                             图1. (a) QLED器件的能级示意图;(b)器件的电流-电压,亮度-电压以及效率示意图。

电荷注入不平衡是导致量子点发光二极管效率滚降的最主要原因之一,降低电子注入可以有效平衡器件中的载流子输运并改善器件的光电性能。在以往的研究工作中,无论是优化传输层材料还是插入各种缓冲层,都涉及到在器件中引入新的功能层,从而在器件内部形成更多不同材料间的界面,造成影响电荷传输的因素太多而导致研究的复杂性大大增加,不利于深入理解注入不平衡对器件造成影响的物理机制。本工作则利用界面势垒采用取了一种新的简单方法来调控电子注入,实现其与空穴注入的平衡。通过两次旋涂ZnO电子传输层,并分别进行退火的手段,在ZnO电子传输层内部引入一个缺陷界面,利用此界面有效阻隔多余的电子到达QD界面,减小QD带电造成的激子猝灭以及效率滚降。这种方法无需引入新的加工手段和材料,也不涉及与其他功能层的接触问题,只是在现有的ZnO电子传输层中增加一个界面来控制电子的输运,使我们能够简单明了地对QLED器件中界面势垒在电子输运方面所起到的作用进行分析。通过计算我们得出了ZnO界面缺陷势垒的高度,进而推导出双层ZnO电子传输层相比单层ZnO电子传输层能够阻隔接近60%的电子注入,极大的降低了到达量子点层的多余电子数量,平衡了器件载流子的注入。这种方法使器件的最大亮度从25390 cd m−2增加到48220 cd m−2,最大亮度时的效率从1.5 cd A−1增加到3.2 cd A−1,有效的降低了器件的效率滚降,提高了其光电性能。