【新材料案例】顯示科技未來技術 - QLED納米新材料

1. 形貌表征

納米顆粒的形態和結構性質還通過HRTEM觀察進行了進一步表征。

• 圖3c展示了使用康寧AFR合成的Zn_1-xMg_xO納米顆粒的尺寸和形態的HRTEM圖像。在60°C下合成的Mg離子濃度為(wei) x = 15%的Zn_1-xMg_xO納米顆粒具有均勻的尺寸分布，從(cong) 2.5到4.5 nm不等，平均直徑為(wei) 3.5 nm，如圖3c所示。

• 圖3c的插圖是從(cong) 一個(ge) Zn_1-xMg_xO納米顆粒記錄的代表性HRTEM圖像，顯示了納米晶體(ti) 的細節和其單晶性質。晶格的顯示圖像與(yu) 纖鋅礦ZnO的(002)平麵相匹配，略小於(yu) 標準值0.52 nm。這是Mg離子嵌入ZnO晶格的證據，因為(wei) Mg離子的半徑（0.57 Å）略小於(yu) Zn離子的半徑（0.60 Å），並且Zn離子與(yu) Mg離子的置換將導致晶格的收縮。

使用AFM分析測量了從(cong) 使用AFR和傳(chuan) 統一鍋法合成的Zn_1-xMg_xO納米顆粒形成的薄膜的表麵形貌，如圖3d、e所示。

• 使用AFR合成的Zn_1-xMg_xO納米顆粒形成的薄膜的表麵粗糙度為(wei) 0.72 nm，

• 而傳(chuan) 統一鍋法合成的薄膜的表麵粗糙度為(wei) 1.77 nm。

AFR合成的納米顆粒形成的更光滑的表麵保證了它與(yu) 其他功能層之間更好的接觸界麵和更高效的電荷注入，例如在製備QLED等電子器件時。與(yu) 釜式反應器相比，康寧LRS流動光化學反應器顯著提高了時空產(chan) 量（STY），提高了37倍。

2. 光譜表征

近紫外吸收測量能夠確定這些NPs中的量子限製效應。在這裏，測量了紫外-可見吸收光譜，以研究帶隙變化與(yu) 鎂離子濃度增加之間的關(guan) 係。

圖4. AFR合成的NP（a）和傳(chuan) 統一鍋法合成的NP在不同Mg摻雜濃度下的紫外-可見吸收光譜

對於(yu) 通過AFR和傳(chuan) 統一鍋法合成的NPs，如圖3a、b的吸收光譜所證實的，帶隙的藍移隨著Mg摻雜濃度的增加而發生。

• 值得注意的是，對於(yu) 由AFR合成的NPs，在x=0%至x=15%的摻雜範圍內(nei) ，帶隙的增加與(yu) Mg濃度的增加幾乎是線性的。

• 當摻雜濃度進一步增加到x=20%時，帶隙變化的斜率變得平滑，表明最佳摻雜濃度在x=5%左右，如圖4a所示。

• 在傳(chuan) 統的一鍋合成方法的情況下，帶隙隨著Mg摻雜濃度的增加而發生不規則變化，如圖4b所示。

3.製備不同紅色QLED並比較性能表現

為(wei) 了研究通過AFR和傳(chuan) 統一鍋法合成的Zn_1-xMg_xO NPs的電子傳(chuan) 輸特性，用Zn_1-xMg_xO（x=15%）NPs製備了紅色QLED器件，並標記為(wei) 器件A（AFR合成）和B NPs（一鍋合成）。

圖5.（a） QLED的原理圖，（b） J−V−L，（c）EQE−L、（d）C.E.−L和（e）P.E.−L特性，（f） 兩(liang) 個(ge) 樣本的載波移動性。

它們(men) 性能的綜合比較如圖4所示：

• 圖5a顯示了典型的器件結構。

• 圖5b中紅色QLED的電流密度-亮度-電壓（J−L−V）曲線所示，設備A的開啟電壓為(wei) 1.92 V。在8835 cd m⁻²的亮度下，設備A最大EQE達到12.1%，對應於(yu) 17.56 cd A⁻¹的最大電流效率（C.E.）和18.21 lm W⁻¹的功率效率（P.E.），如圖5c−E所示。

• 與(yu) 器件B相比，器件A的導通電壓降低了1.5%，EQE、C.E.和P.E.分別提高了25.13%、21.6%和26.9%。

• 圖5b還表明，在0至2.04V的低電壓下，器件A的電流密度低於(yu) 器件B的電流密度，這意味著器件A的漏電流較低。據信，Zn_1-xMg_xO NPs的均勻尺寸分布是低漏電流的原因，因為(wei) 形成了更光滑的表麵。如支持信息內(nei) 的另一個(ge) 觀察結果表明，器件A的發光均勻性和壽命均優(you) 於(yu) 器件B。

所有上述性能的提高都是器件A（AFR合成NPs）中作為(wei) ETL的Zn_1-xMg_xO NP的更均勻的尺寸分布帶來的的好處。