编辑推荐：本文提出了一种新型倒置器件结构，以提高InP基量子点的效率。通过引入一层薄的电子传输材料，大大减少了空穴在空穴传输层和量子点界面的累积，从而抑制了空穴对量子点发射的猝灭效应。与传统的器件结构相比，峰值电流效率从3.83（5.17cd/A）提高到6.32%（8.54cd/A）。分析表明，InP量子点器件的内部量子效率接近100%（光致发光量子产率为32%）。
从原理上讲，电致发光器件需要平衡的电荷注入才能获得高效率。然而，电子输运和空穴输运性质的差异限制了实际器件中的平衡载流子注入。为了解决累积空穴载流子诱导的猝灭效应，了解载流子分布对InP基QLED器件的影响，吉林大学纪文宇教授团队进行了相关研究。相关论文以题目为“Efficient Structure for InP/ZnS-Based Electroluminescence Device by Embedding the Emittersin the Electron-Dominating Interface”发表在The Journal of Physical Chemistry Letters期刊上。https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c00112
近三十年来，胶体量子点发光二极管（QLEDs）得到了广泛的关注。到目前为止，QLEDs在红色、绿色和蓝色三种原色上都取得了优异的性能，其外部量子效率（EQEs）超过理论极限（∼20%），超高亮度高达614000cd m−2。然而，目前最先进的量子点依赖于高毒性的Cd量子点（QDs）。对于显示应用，InP基量子点是一种低毒材料，其发射特性与替代的Cd基量子点相似。然而，InP量子点的器件性能远远落后于基于Cd的量子点。研究表明，QLED器件的性能主要取决于量子点的本征光致发光（PL）特性、电荷注入和光提取的外在因素。在以往的工作中，人们一直致力于优化InP量子点的胶体合成，得到了记录的红光InP-QLED器件，其EQE高达20%。与材料的发展相比，有关器件研究的工作很少，特别是电荷注入的外在因素，包括电荷平衡、电荷分布和电荷动力学。由于InP量子点具有与普通Cd基量子点不同的价带和电导带能级，因此要制作出高性能的InP量子点还需要进行复杂的设计。特别是，为了实现激子的有效形成和辐射复合，需要深入理解量子点附近的界面。本文采用传统的ITO/ZnO/聚乙烯亚胺（PEI）/QD/4,4′-双（9-咔唑基）-2,2′-联苯（CBP）/MoO3/Al的常规倒QLED器件结构。采用发光量子产率为32%的红光发射InP量子点作为发射层。在这里说明了调整载流子分布以实现高效率InP基QLEDs的重要性。通过在量子点和空穴传输层之间引入1，3，5-三（N-苯基苯并咪唑-2-基）苯（TPBi）的薄层电子传输，可以显著抑制激子与空穴相互作用引起的空穴猝灭效应，从而显著提高效率。峰值电流效率（外量子效率）由3.83（5.17cd/A）提高到6.32%（8.54cd/A）。将稳态和瞬态器件分析与可控器件变化相结合，说明了电荷分布对器件性能的影响。(文：爱新觉罗星)
图1（a）InP基量子点的稳态PL特性。插图是在紫外光照射下甲苯中量子点的照片。（b）QLED的能级示意图。（c）分别在QD/CBP和TPBi/CBP界面用FIrpic器件的EL谱。（d）QLEDs中有无TPBi的电荷分布示意图。
图2 器件的光电特性。（a）不同QLED器件的电流密度-电压（J−V），（b）亮度-电压（L−V），（c）EQE−J，（d）Cole−Cole，和（e）电容-电压（c−V）曲线。（f）单载流子器件的J−V特性。
图3 不同QLED的TrEL谱。上升沿为（a）3.6、（b）、5和（c）7伏电压脉冲；下降沿为（d）3.6、（e）、5和（f）7伏电压脉冲。
图4 含TPBi器件的工作机理和载流子分布：（a）低驱动偏压和（b）高驱动偏压。（c）增强因子，ηE=（ηCE−ηCE‑control）/ηCE‑control。ηCE和ηCE‑control是有和没有TPBi的设备的器件。
