福州大学和中科院宁波材料所专家：为实现高性能超高分辨率QLEDs提供一条途径

福州大学光电技术研究所和中国科学院宁波材料技术与工程研究所的专家们为了降低器件的泄漏电流，在发光量子点像素之间嵌入一层蜂窝图案的宽带隙量子点层，作为非发光电荷阻挡层。演示了红色和绿色QLEDs。值得注意的是，在8 V的外加电压下红色器件的亮度高达262400 cd m?2和14.72%的峰值外部量子效率。这项工作为实现高性能的超高分辨率QLEDs提供了一条有希望的途径。相关论文以题目为“Ultrahigh-resolution quantum-dot light-emitting diodes”发表在Nature Photonics期刊上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41566-022-00960-w

胶体量子点（QD）由于其优良的光电特性，如窄发射光谱、可调谐发射波长、高发光效率和优异的稳定性，已被广泛研究。在过去十年中，量子点发光二极管（QLEDs）的性能取得了突破性进展，在显示应用方面显示出广阔的前景。面对高信息量或近眼显示要求，下一代显示器为像素分辨率设定了更高的标准。然而，QLED发射层的高分辨率图案仍然是一个关键瓶颈。

QLED像素图案的实现主要通过喷墨打印、光刻和转移打印（TP）实现。喷墨打印在生成几微米以下的QD像素时面临巨大困难。光刻方法产生的QD像素不可避免地含有光刻胶残留物，这会阻碍电荷传输并导致器件性能下降；此外，由于技术限制，其尺寸超过几微米。相比之下，TP可以用于构建没有有机残留物的超小像素。TP已经准备好了全彩QLED。每英寸2460像素（PPI）的QLED阵列已通过凹版TP技术构建。采用浸入式TP技术制作了超高分辨率QLEDs。请注意，以前的高分辨率QLED显示出较低的性能，其外部量子效率（EQE）和亮度显著低于（大约低一个数量级）旋涂制备的QLED。这可归因于转移的量子点薄膜的质量较差，以及由于空穴传输层（HTL）和电子传输层（ETL）之间的直接接触而在像素之间的非发光区域中产生的大泄漏电流。

在这项工作中,作者展示了一种生成超细量子点图案的简单而有效的方法。除了LB技术的独特优势外，由于空气-溶液界面，LB–TP方法非常有利于捕获和释放亚微米级量子点单层（分辨率高达25400 PPI），避免了传统TP工艺中纳米粒子的不均匀沉积。此外，作者还提出了一种新的策略来抑制高分辨率QLED中的泄漏电流。通过LB–TP工艺将宽禁带量子点的蜂窝膜构建为非发射电流阻挡层，并通过自旋涂层将发光量子点恰当地嵌入微孔中。蜂窝阻挡层器件的分辨率为9072 PPI，最大EQE为14.72%；最大亮度达到262400 cd m?2，这是迄今为止高分辨率QLED报告的最高EQE和亮度值之一。结果表明，LB–TP工艺有望实现高性能超高分辨率QLED，为下一代显示器的制造技术提供了新的途径。（文：爱新觉罗星）

图1 通过LB–TP制备亚微米QD发光层。

图2 蜂窝电荷阻挡层的研究。

图3 R-B图案化QLED器件的结构和特性。