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钙钛矿纳米晶复合资料是怎么辅佐矩阵量子点完成发光显现的?

来源:安博电竞酒店北京发表日期:2023-06-16 03:03:03浏览量:1

  溶液组成的过氧化物纳米晶体因为其优异的功能,包含可调谐的发射波长和窄的全长半宽、高的光致发光量子产率和宽的色域,有望被用于发光运用。

  特别是,包晶石NCs能够供给高色彩纯度和高发光功率,这被认为是显现器中十分有出路的特性。

  此外,过氧化物资料的低本钱和易于处理的可加工性应有望成为具有本钱效益的发光二极管(LED)运用。

  接下来,煜捷将为你叙述钙钛矿纳米晶复合资料,是怎么辅佐矩阵量子点完成发光显现的。

  虽然包晶石NCs是一种优异的发光体,但包晶石NCs中的铯离子和卤素离子都是水溶性离子,晶体结构简略被损坏。

  因而,CsPbX3包晶石NCs关于水、光处理、热降解或极性溶剂等不安稳的外表特性依然是一个巨大的应战。

  比如外表工程、内部掺杂和基体封装等都被用来处理CsPbX3资料的安稳性问题。

  到现在为止,绿色和赤色包晶石LED的外部量子功率(EQE)现已到达20%以上,蓝色包晶石LED现已到达10%。

  虽然包晶石LED表现出优异的功能,但包晶石LED在显现方面的运用却很少。

  现在,用于显现运用的LED发光层首要选用有机荧光分子资料或镉系列II-IV量子点(QDs)。

  可是,它们在LED显现运用中依然存在问题,如有机发光层的制备工艺杂乱、本钱高、色域窄、色纯度低一级。II-IV QD发光层的问题是,组成核壳结构的办法杂乱,前体资料贵重。

  在此,咱们初次提出以CsPbBr3包晶石NC复合资料为根本单元制作8×8包晶石QDLEDs阵列显现屏,以及用廉价的开源Arduino微操控器系统操控显现屏的动态图画。

  CsPbBr3包晶石NC复合资料经过添加纯天然资料芦荟胶对NC外表进行改性,并运用超声波振荡器来防止包晶石NC复合资料的集合,以进步结晶度、窄带PL发射、电荷注入和安稳性。

  在制作包晶石QDLEDs阵列显现的进程中,不需要光刻的溶剂,工艺简略,然后防止了包晶石在溶剂中的溶解问题。

  经过进一步的优化和Arduino微操控器单元驱动电路的集成,能够完成8×8的包晶石QDLEDs阵列显现的动态信息。

  CsPbBr3过氧化物氮化物复合资料是经过快速热打针和冰水浴办法组成的。

  首要,将1-十八烯(ODE,10毫升)和PbBr2(0.2克)放入50毫升烧瓶中,在140℃下拌和10分钟。

  然后,将油胺(1毫升)和油酸(1毫升)快速注入烧瓶中,并在空气中加热至170℃5分钟。

  将由油酸(0.25毫升)在ODE(3毫升)中经过Cs2CO3(0.0814克)和芦荟胶(0.2毫升)反响制成的芦荟胶复合溶液(0.8毫升)敏捷注入PbBr2溶液烧瓶中,反响10秒后,将反响溶液浸入冰水浴中敏捷淬灭。

  为了纯化,在CsPbBr3 NC复合溶液中参加份额为3:1的乙酸乙酯(EA),然后在6000rpm下离心10分钟;

  丢掉上清液,将沉淀物参加正己烷/EA(1:3)中,再次在6000rpm下离心10分钟。

  最终的沉淀物被涣散在正己烷(0.5毫升)中,并在超声波振荡器中摇摆10分钟,以使CsPbBr3过氧化物NC复合资料均匀地涣散在器材制作中。

  图1显现了8×8过氧化物酶QDLEDs阵列的制作流程。每个单元的QDLEDs的发光面积为1 mm × 1 mm,距离为0.3 mm。

  然后,运用旋涂技能在4000转/分的转速下将聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)薄膜掩盖在基片上60秒,并在空气中120℃下退火20分钟,作为孔注入层。

  然后,将CsPbBr3过氧化物NC复合资料在2000rpm下旋涂60秒,并在80℃下退火5分钟,作为发射层涂在聚-TPD薄膜上。

  此外,在大约10-6托的高真空压力下,经过影子掩膜的热蒸腾堆积了2,2′,2′′-(1,3,5-苯三基)-三(1-苯基-1-H-苯并咪唑)(TPBi)作为电子传输层和LiF作为电子注入层。

  最终,顶部图画化的铝电极(100纳米)经过热蒸腾经过图画化的暗影电极掩模接连堆积。

  经过细心摆放,顶部和底部电极能够穿插衔接一切的包晶石QDLEDs单元,并构成一个具有独自寻址像素的显现阵列。

  图a显现了含有和不含有芦荟凝胶的CsPbBr3过氧化物纳米复合资料的归一化吸收和PL光谱。

  CsPbBr3包晶石NC复合资料的PL发射强度显着增强,这能够归因于芦荟/OA配体交流后QDs外表缺陷的削减。

  与CsPbBr3过氧化物载体(525 nm/24.47 nm)比较,一个激烈的绿色PL发射峰坐落约522.2 nm处,半最大值全宽(FWHM)较窄,为22.39 nm,标明CsPbBr3过氧化物载体复合资料具有杰出的质量和高的色彩纯度。

  在紫外-可见光谱中,含有和不含芦荟胶的CsPbBr3过氧化物氮化物复合资料别离在512和516纳米处有吸收带。

  在研讨晶体结构时,参加和不参加芦荟胶的CsPbBr3过氧化物NC复合资料的X射线°处出现了三个衍射峰。

  别离归属于立方相的(100)、(110)和(200)晶面(JCPDS No.18-364),标明参加芦荟胶后晶体结构没有被损坏(图b)。

  不加芦荟胶的CsPbBr3过氧化物NCs表现出立方过氧化物结构和杰出的单涣散性(图c)。

  薄膜狭隘的PL发射与高度结晶和近乎立方体的NCs密切相关,阐明带有芦荟胶的CsPbBr3过氧化物NC复合资料依然坚持立方体结构,均匀尺度为18.5纳米,如图d所示。

  值得注意的是,因为参加了芦荟胶,CsPbBr3包晶石NC复合资料溶液的浓度添加,导致包晶石NC复合资料的尺度显着增大,出现聚会现象。

  图2e和2f显现了在基底上带有和不带有芦荟胶的过氧化物复合资料薄膜的扫描电子显微镜图画,标明带有芦荟胶的具有紧凑的薄膜形状和小颗粒尺度。

  而不含芦荟胶的CsPbBr3过氧化物NCs薄膜则有一些微孔,导致薄膜外表不平坦。

  依据上述的CsPbBr3过氧化物NCs与芦荟胶的复合资料,具有杰出的结构质量和光学功能,并将制作出阵列型器材过氧化物。

  下图a显现了阵列型器材CsPbBr3过氧化物QDLEDs在单个发光单元的结构示意图(左)和横截面SEM图画(右)。

  图b显现了CsPbBr3过氧化物酶QDLEDs的能级图;电子和空穴别离从ITO和Al注入,并在过氧化物酶层中从头结合以发射光子。

  图c显现了一个具有8×8个发光单元的包晶石QDLEDs阵列显现器,每个发光单元的尺度为1毫米×1毫米。

  相片显现,QDLEDs阵列显现器在运转中宣布亮堂的纯绿色光,阵列显现器中的每个发光单元都有十分均匀的发光色彩。

  依据8×8过氧化物酶QDLEDs阵列显现器的总面积计算出电流密度和亮度。

  能够清楚地看到,该显现器表现出典型的二极管特性,电流密度随电压呈指数添加。显现器的敞开电压被确定为大约8V。

  在11.5V时,最大亮度挨近3366cd m-2,之后,因为焦耳加热和奥格重组,亮度开端下降。

  过氧化物酶QDLEDs阵列显现器的峰值EQE跟着引进芦荟胶配体的电流密度的添加而下降。

  包晶石QDLEDs阵列显现器的EL光谱曲线nm处出现一个尖利的发射峰,其FWHM为21.98nm,这与吸收带边际的PL光谱类似,标明在带边际存在直接重组(图c)。

  一起,当电压从8V到11.5V时,EL光谱没有峰值移动,标明添加了芦荟胶的CsPbBr3复合发射层的包晶石QDLEDs阵列显现的色彩纯度安稳(图d)。

  窄而安稳的EL光谱能够完成高显色才能。图e中制作了稳定电压10V下的安稳性测验成果。

  在168小时内,亮度下降相对缓慢,亮度下降了约22.32%。直到这个阶段,显现器现已开端退化了。

  240小时后,它衰减到初始值的一半,其安稳性开端遭到环境和热降解要素的影响。

  在这项研讨中,长处是在制作过氧化物酶QDLEDs阵列显现器的进程中,不需要光刻溶剂,工艺简略;

  因为整个进程选用旋涂法,没有单片阻隔过程,这或许导致QDLEDs阵列显现器的敞开电压和漏电流较高的要素之一。

  另一方面,因为漏电流的发生,包晶石QDLEDs阵列显现器的一些单芯片在动态图画显现中会宣布细微的亮光。

  针对上述缺陷,未来将从头规划图画化的ITO玻璃基板,并引进黑色矩阵抗蚀剂来按捺漏电流,估计将适用于大面积、高分辨率的包晶石QDLEDs阵列显现。

  显现驱动电路模块由一个Arduino Nano微操控器单元、一个Arduino Nano扩展板、一个LM2596电源模块、一个LM2596S降压模块和四个L298N电机驱动模块组成,如上图所示。

  从电源输入12 V到降压模块和四个电机驱动器。降压模块输出5 V给Arduino Nano和电机驱动模块,而降压模块输出12 V给电机驱动模块。

  当电机驱动模块收到Arduino Nano信号、高电压和低电压时,它就会发动。二极管用杜邦公司的跳线串联起来,以防止电流反向活动。

  然后,将它们衔接到矩阵式QDLEDs显现屏的8个正极引脚和8个负极引脚,并编写动态行人标志图画编程言语,成功显现和操控动态行人标志图画。

  咱们用CsPbBr3包晶石NC复合资料与纯天然资料芦荟胶制作包晶石QDLEDs,然后制作了亮堂的8×8包晶石QDLEDs阵列显现器。

  该过氧化物酶QDLEDs阵列显现器由Arduino微操控器输入信号和电机驱动模块操控,成功显现了EL动态行人标志图画。

  此外,包晶石QDLEDs阵列显现器的最大亮度为3366cd m-2,表现出十分好的均匀性。

  咱们的作业证明了所提出的战略是一种可行和牢靠的办法,能够进一步扩展到蓝色和绿色的过氧化物酶QDLEDs阵列显现,并支撑过氧化物酶LEDs在全彩显现中的潜力。

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