兼具高亮度/高效力和长命命红绿度玅LED器件问世

最近,河南大学与中国科学技术大学等单位合作,在可见光量子点发光二极管(QLED)方面获得打破性进展。该工作颠末过程设计合成新型核壳布局量子点,研发了兼具高亮度、高效力和长命命红绿度色QLED器件,此中多项机能偏向创世界记载,包含红绿两色的亮度(356,000 cd/m2和614,000 cd/m2)和效力(21.6%和22.9%)、蓝色的亮度(62,600 cd/m2)和绿色和蓝色器件的寿命(分离为1.7 × 106 h和7000 h)。该研究结果有望加快推动QLED在高亮高效显示和照明领域应用的过程。

20世纪90年月氮化镓基高亮度蓝光LED的打破,开启了LED照明和显示的新贝(三位日本科学家因此贡献取得了2014年诺贝尔物理学奖)。基于半导体量子点的QLED,因为具有更好的单色性、色时和度和较低的制备本钱等优点,在显示和照明领域展现出宽广的应用远景。颠末近几年的疾速睁开,其发光亮度、外量子效力(EQE)和寿命等重要机能偏向都取得了大幅度晋升。但在以往的工作中,器件存在高亮度时效力太低、高效力下亮度太低的矛盾。如何使器件在高亮度的同时对峙高效力、且具有长命命和高稳固性,是QLED领域亟待解决的难题,也是制约其在显示和照明领域应用的关键技术瓶颈。

形成上述“鱼与熊掌不行兼得”困境的重要原因在于,通常QLED发光层中量子点价带能级较深,与空穴传输层不匹配,导致空穴注入效力过低,与电子注入不均衡。针对这一难题,研究团队从发光层量子点的设计入手,基于“高温成核、高温长壳”的技术,合成为了荧光量子产率高、稳固性强的硒阴离子贯串的CdSe/ZnSe新型核壳布局量子点(图1)。这类高品格核壳布局量子点作为发光层,能改良与传输层能级的匹配,有用低落空穴注入势垒,提高载流子的注入效力,克服以往QLED中因为空穴注入不敷、电子注入过所引起的一系列成就,从而大幅度晋升器件全体机能。

图1 CdSe/ZnSe核壳布局量子点球差电镜和元素散布

基于这种新布局体系,研究团队获得的红绿度色QLED器件的最高亮度和外量子效力,分离到达356,000 cd/m2、614,000 cd/m2、62,600 cd/m2和21.6%、22.9%、8.05%,其红、绿两色的亮度和效力和蓝色的亮度都是目前国际的最高记载(图2)。该工作打破了以往QLED在高亮度下低效力、高效力下低亮度的关键难题,初次实现为了兼具高亮度高效力的红绿度色QLED器件。

图2 红绿蓝三色QLED器件机能

为了更精确地描述新型QLED的发光特性,研究团队引入了一个新概念——“有用亮度(EFL)”,定义为峰值EQE与其相对应发光强度的乘积。图3是本工作三色QLED的EFL与文献已报导工作的比较,可以或许或许看到,绿色器件的EFL提高了一倍,红蓝两色有近量级的晋升。而且,从照明对亮度和效力的请求来看,本工作获得的三色QLED都已超过了相应的阈值。

图3 红绿蓝三色QLED“有用亮度”(EFL)与已有工作比较

器件的稳固性(寿命)是制约其应用的另外一个关键因素。该工作研发的新型QLED器件在寿命方面也表示精彩,赤色和绿色QLED器件的寿命到达1.6× 106 h以上,蓝色的寿命到达7000 h以上,此中绿色和蓝色器件的寿命也是目前的世界最长记载。

这些研究结果和所树立的器件模子,不只在原理上展现了QLED在高亮高效显示与照明领域应用的可能性,也为未来QLED的资料体系设计和器件布局优化供给了新思绪。

相干研究效果以
Visible quantum dot light-
emitting diodes with simultaneous high brightness andefficiency为题发表在Nature Photonics [ 2019, 13, 192–197]上。河南大学申怀彬传授为该论文第一作者,河南大学杜祖亮传授、李林松传授和中国科技大学张振宇传授为共同通讯作者。

该工作获得国度自然科学基金委和科技部等部分的帮助。

 

来源:中国激光

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